21.1. Морфологическая комбинаторика

Морфологические методы в 60-е годы XX века нашли широкое рас­ пространение в США, Западной Европе, а также в нашей стране. Метод морфологического анализа и синтеза был разработан в 30-х годах швей­ царским астрономом Ф. Цвикки для конструирования астрономических приборов. Он разработал несколько модификаций метода. Наиболее рас­ пространена модификация метода Цвикки, основанная на функциональ­ ном подходе. В качестве признаков берутся функции элементов (узлов, деталей) рассматриваемого технического объекта, а в качестве альтерна­ тивных вариантов - различные способы реализации каждой функции.

Одна из таких модификаций метода применительно к технологиче­ ским принципам обработки металлов разработана У.Г. Зиннуровым и представлена в виде таблицы, содержащей более 3 млн. различных техно­ логических принципов обработки металлов. Морфологическая модель технологических принципов представлена в табл. 21.2 .

Т а б л и ц а 21 . 2

Морфологическая модель технологических принципов

21.2. Постановка задачи и построение конструктивной

функциональной структуры

Постановка задачи поиска улучшенного технического решения с по­ мощью морфологического метода выполняется в соответствии с разделом 14.1. В дополнение к этому выбирают критерий качества, с помощью ко­ торого из двух или нескольких допустимых вариантов технического ре­ шения выбирают наилучший. Допустимыми называют такие варианты решений, которые удовлетворяют основным требованиям. За критерий качества обычно принимают какой-либо критерий развития (см. гл. 4) или другие наиболее важные показатели. Следует иметь в виду, что число элементов, на которые разделяют объект, должно быть не менее трех, но не более десяти. В результате для каждого прототипа получают одну или несколько функциональных структур. При этом можно использовать и со­ ставлять самим каталог ФС для интересующего класса ТО. Построение конструктивной функциональной структуры прототипа выполняется в со­ ответствии с операцией 6 (см. раздел 14.1).

Приведем пример построения ФС прототипа индивидуального дома. Начнем с анализа функций индивидуального дома, показанного на рис.

2 1 .1. Функция дома —защищать людей от ветра и осадков и создавать комфортную температуру в ограниченном объеме.

Конструктивная ФС индивидуального дома показана на рис. 21.2, а в табл. 21.3 и 21.4 соответственно приведены функции дома и функции стены.

Объекты окружающей среды: V\ - люди; Уг - ветер; Уз —осадки; VA-

воздух в помещении; Vs —воздух за стенами помещения; Уб—дневной свет; Уу - грунт основания.

Если функция какого-либо элемента совпадает с уже описанной функцией, то повторно эту функцию можно не описывать, а указать на равенство с уже описанной (как, например, в табл. 21.3 указано Ф'2=Ф'\

или Ф'4=Ф"1).

Достоинство морфологического метода заключается в том, что он по­ зволяет любой элемент в ФС рассмотреть как отдельный ТО, т.е. разделить его на свои функциональные элементы и построить для него ФС. Обычно это делают в тех случаях, когда наряду с улучшением ТО в целом специально рассматривают задачу улучшения какого-либо элемента. При этом появля­ ются дополнительные конструктивные ФС для последующего рассмотрения. В табл. 21.5 дан пример дополнительной ФС для элемента «стена».

Для дома и стены не вызовет затруднений построение других улуч­ шенных конструктивных ФС в соответствии с рекомендациями раздела 14.2 (операция 6). Например, путем совмещения функций крыши (£3) и верхнего перекрытия (£2) или окна (£1.2) и глухой части стены (£м) мож­ но уменьшить число функциональных элементов и т.д.

Т а б л и ц а 21 . 5 Формуляр морфологической таблицы