Морфологический анализ систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Морфологический анализ систем

Содержание

Введение

Глава 1. Морфологический анализ, как способ решения бизнес-задач

Глава 2. Психологическая ценность метода морфологического анализа

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Термины сreative, творческий, креативный, методики креатива и т.п. в последние два года стали часто появляться на страницах изданий по рекламе, PR и менеджменту. Видимо, настает время технологий креатива. Парадоксально: 9 из 10 пишущих о "новейших" технологиях авторов транслируют те же самые мифы, ошибки и заблуждения, через которые проходили инженеры в области технического изобретательства в 50-70-е годы XX века. Именно поэтому мы рассмотрим материал о так называемом "морфологическом анализе", с которым большинство гуманитариев еще не знакомо.

Люди издавна мечтали о методе, который охватывал бы исчерпывающее количество вариантов решения задач. Определенным приближением к этому методу является мофологический анализ. Термин морфологический (греч. morphe - форма) означает внешний вид.

Цель работы - исследование морфологического анализа систем.

Глава 1. Морфологический анализ, как способ решения бизнес-задач

Несмотря на то, что термин "морфологический анализ" предложен Ф. Цвикки, в действительности этот метод известен давно. Его корни уходят в глубину веков. Еще монах и логик Р. Луллий (1235-1315 гг.) в своем труде "Великое Искусство" писал о том, что путем систематической комбинации очень малого числа принципов имеется возможность разрешить все проблемы философии и метафизики, однако практические средства, имевшиеся в его распоряжении, были недостаточны. Принципы Р. Луллия (он ограничил их числом девять) воплотились в приборах, в которых блоки одних окружностей вращались вокруг других. В результате перемещения окружностей относительно друг друга можно было получать различные высказывания и суждения.

У Луллия были свои почитатели. Среди них - Джордано Бруно. По его мнению, человеческое знание согласовано с природой и понятия ума соответствуют иерархии вещей. Другим верным последователем "Великого Искусства" Луллия был знаменитый Г. Лейбниц, написавший еще в двадцатилетнем возрасте свой труд под название "Dе Arte Combinatoria" ("О сочетательном искусстве").

Проанализировав "Великое Искусство" Луллия, великий Р. Декарт увидел в нем опасность механизации мышления, написав о этом в своем труде "Рассуждение о методе" буквально за несколько строк до объяснения знаменитых "Четырех правил". О механистичности Луллия написал также Г. Гегель в своей книге "Средневековая философия".

В современном виде морфоанализ создан швейцарским астрофизиком Ф. Цвикки. В 30-е годы ХХ века Ф. Цвикки интуитивно применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и на этой основе предсказал существование нейтронных звезд. Только на первый взгляд может показаться странным, что метод активизации мышления создан астрофизиком, ведь астрономия одной из первых наук столкнулась с большими и сложными динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила потребность в методах, позволяющих анализировать такие системы. Большими динамическими системами по своему многообразию и сложности являются технические системы. Поэтому неслучайно в годы II мировой войны эмигрировавший из Европы Ф. Цвикки был привлечен к разработкам в области американской ракетно-космической техники.

Сущность метода морфологического анализа заключается в соединении в единую систему методов выявления, обозначения, подсчета и классификации всех выбранных вариантов какой-либо функции данной инновации. Любая инновация связана со стремлением уменьшить объем вложения капитала и снизить степень риска, которая всегда сопутствует нововведению. А эти две характеристики инновации находятся в прямой зависимости от числа требуемых изменений.

Морфологический анализ проводится по следующей схеме, состоящей из шести последовательных этапов. В их числе:

1) формулировки проблемы;

2) постановки задачи;

3) составления списка всех характеристик обследуемого (предполагаемого) продукта или операции;

4) составления перечня возможных вариантов решения по каждой характеристике (перечень называется морфологической картой или таблицей (если характеристик продукта - 2) или "морфологическим ящиком (гиперящиком)", если характеристик - 3 и более).

В простейшем случае при методе морфологического анализа составляется двумерная морфологическая карта: выбираются две важнейшие характеристики продукта, составляют по каждой из них список всевозможных форм воздействия или альтернатив, затем строят таблицу, осями которой являются эти списки. Клетки такой таблицы соответствуют вариантам решения исследуемой проблемы.

Рассмотрим условный пример. В качестве осей берем части продукта или этапы операции. Обозначаем их буквами А, Б, В, и т.д. Затем записывает возможные альтернативы по каждой оси. Это будут элементы осей: А-1, Б-1, и т.д. Тогда морфологический ящик может выглядеть следующим образом: А-1; А-2; А-3; А-4; Б-1; Б-2; Б-3; В-1; В-2; Г-1; Г-2.

Из этого ящика извлекаем сочетания элементов, типа: А-1, Б-2, В-2, Г-1. Общее число вариантов в морфологическом ящике равно произведению числа элементов на осях (факториальная (!) зависимость). В нашем примере количество вариантов равно 4х3х2х2= 48. Для того, чтобы из этих вариантов выбрать один вариант, надо все их перебрать, т.е. проделать чрезвычайно трудоемкую работу.

Пятым и шестым этапами морфологического анализа являются: анализ сочетаний и выбор наилучшего сочетания. В нашем примере это означает, что из полученных 48 вариантов надо выбрать только один вариант. Выбор обычно производится путем перебора всех вариантов, а это очень трудоемкая работа.

При методе морфологического анализа применяются специфические понятия:

морфологический интервал;

морфологическое расстояние;

морфологическая окрестность;

поверхность морфологической окрестности;

скачок (или прорыв).

Морфологический интервал области (экономической, технической, технологической и т.д.) представляет целое множество дискретных точек (или координат), каждая из которых соответствует определенной комбинации переменных величин. Эти переменные величины есть параметры. Пространство имеет столько измерений, сколько имеется параметров.

Морфологическое расстояние между двумя точками пространства. Оно определяется числом параметров, которые не являются общими для двух вариантов. Здесь следует иметь в виду, что два варианта, которые отличаются друг от друга только одним параметром, являются морфологически близкими вариантами. Но одновременно эти два варианта отличаются по многим (т.е. по всем остальным) параметрам и являются морфологически далекими друг от друга.

Морфологическая окрестность. Она представляет собой множество точек, каждая из которых морфологически близка к другой точке.

Поверхность морфологической окрестности - это множество вариантов, отличающихся от точек данной окрестности самое большое одним параметром. Площадь поверхности морфологической окрестности равна числу таких точек. подсчет инновация двумерный морфологический

Скачок, или прорыв, означает, что в результате исследований была разработана такая новая система, которая произвела революцию в экономике, технике, технологии. Появление скачка в данной области равносильно освоению новой большой территории. Скачок в области инновационного продукта или операции способствует быстрому захвату рынка как своей страны, так и ряда зарубежных стран. Вероятность любого скачка в единицу времени представляет при всех прочих равных условиях убывающую функцию, аргументом которой является морфологический интервал, отделяющий его от современного уровня развития экономики, техники, технологии и т.п.; математическая запись такой функциональной зависимости может быть, например, следующая: 1/2; 1/4; 1/8 и т.д. При этом в любом случае нововведения будут возникать в непосредственной близости от старых нововведений, прежде всего за счет проникновения в соседние, еще не исследованные области на границах уже освоенных территорий.

Глава 2. Психологическая ценность метода морфологического анализа

Метод позволяет получить сотни и тысячи всевозможных вариантов (комбинаций, сочетаний) решения задач по созданию новых или усовершенствованию известных технических объектов исходя из закономерностей их строения (их морфологии), дает возможность окинуть их единым взглядом и систематически исследовать.

Велика и психологическая ценность метода: он уводит разработчика из зоны поиска решений, которые лежат на виду и очевидны. Рассмотрим, как и в какой последовательности осуществляется поиск новых технических решений по правилам, предложенным Ф. Цвикки. При этом все этапы морфологического анализа будем иллюстрировать примерами поиска технических решений создания нового автомобиля-вездехода.

На 1-ом этапе дается точная и полная формулировка поставленной задачи. В частности, выдвигаются следующие требования потребителя к автомобилю-вездеходу:

- он должен передвигаться по сложной пересеченной местности (по твердому и сыпучему грунту, по воде, льду) в любое время года и суток;

- он должен перевозить грузы и людей в комфортных условиях, а значит, должен быть защищен от внешней среды и оборудован соответствующими средствами жизнеобеспечения;

- он должен быть управляемым и обеспечить передвижение в любых направлениях со скоростями и ускорениями в заранее за данных диапазонах.

На 2-ом этапе формулируются основные морфологические признаки технического объекта (функциональные узлы, параметры), исходя из закономерностей его строения.

В рассматриваемом примере за морфологические признаки автомобиля-вездехода могут быть приняты:

1. Способы перемещения вездехода по земной поверхности.

2. Принципы осуществления движения.

3. Виды преобразователей энергии в движение.

4. Типы источников энергии.

5. Виды систем управления вездеходом.

6. Типы систем жизнеобеспечения.

7. Варианты систем ориентации.

На 3-м этапе производится независимое рассмотрение всех морфологических признаков; для каждого из них намечаются все мыслимо возможные варианты решения проблемы. Причем, ко всем элементам морфологического исследования должен быть проявлен равный интерес. До тех пор пока не будет получена полная картина всех вариантов структуры исследуемого объекта, нельзя вводить никаких ограничений в решение.

Применительно к автомобилю-вездеходу возможными вариантами по каждому из семи признаков могут быть следующие:

По 1-му признаку: 11- на колесах; 12 -- на гусеницах; 13 -- с помощью шагающего устройства; 14-на воздушной подушке; 15 -- с помощью реактивной струи; 16 -- электромагнитным полем; 17 -- силами гравитации.

По 2-му признаку: 21 -- за счет механического отталкивания от поверхности земли через опоры; 22 -- за счет реактивной силы; 23 -- за счет взаимодействия с силовым полем; 24 -- за счет отталкивания от воздуха.

По 3-му признаку: 31 -- электрический двигатель; 32 -- химический двигатель; 33 -- ядерный двигатель; 34 -- карбюраторный двигатель; 35 -- дизельный двигатель.

По 4-му признаку: 41 -- аккумуляторы; 42 -- солнечные батареи; 43 -- химическое топливо; 44 -- органическое топливо.

По 5-му признаку: 51 -- с ручным управлением; 52 -- с автоматическим программным управлением; 53 -- с дистанционным управлением; 54 -- с комбинированным управлением.

По 6-му признаку: 61 -- полностью автономная; 62 -- неавтономная; 63 -- комбинированная; 64 -- с регенерацией продуктов жизнедеятельности; 65 -- без активного воздействия на окружающую среду.

По 7-му признаку: 71 -- ориентация на основе текущей информации; 72 -- управление по карте; 73 -- с использованием косвенной информации.

При составлении аналогичного списка вариантов рекомендуется максимально использовать нетрадиционные подходы (в нашем примере к ним можно отнести -- 16, 23, 31, 42, 52, 65, 73), поскольку это способствует преодолению психологической инерции разработчиков и выходу на неожиданно новые и эффективные решения.

4-ый этап: составление многомерной матрицы, в которой каждому морфологическому признаку соответствует графа возможных вариантов решения задачи.

Морфологическая матрица конструктивной компоновки автомобиля-вездехода. Матрица существенно облегчает систематизированный перебор различных вариантов решения задачи. При этом каждый вариант решения условно записывается в виде набора частных признаков, например, 14-22-31-53-42-65 или 16-24-32-42-54-63.

Простой перебор приводит к большому числу вариантов, равному произведению чисел частных признаков в каждой строке матрицы. В рассматриваемой морфологической матрице содержится 33600 вариантов.

5-ый этап: анализ и оценка всех без исключения вариантов решения задачи с позиций наилучшего выполнения техническим объектом сформулированных для него потребительских целей и технических функций. При этом большинство из обсуждаемых вариантов оказываются неперспективными и неприемлемыми по тем или иным причинам и исключаются из дальнейшего рассмотрения.

На последнем 6-ом этапе производится выбор одного или нескольких вариантов решения задачи, которые могут оказаться перспективными для практической реализации. С целью повышения точности и обоснованности выбора можно использовать метод экспертных оценок, то есть привлечь к анализу и оценке вариантов опытных специалистов-экспертов. Иногда на этом заключительном этапе используется методика многофакторной оптимизации с введением коэффициентов веса (значимости) по каждому признаку и варианту.

Метод морфологического анализа обладает высокой эффективностью и поэтому широко используется в изобретательской и инженерно-конструкторской практике при поиске новых конструктивных компоновок, при создании проектов машин, а также при составлении прогнозов развития технических систем.

Использование морфологического анализа на уровне эвристических приемов связано с перебором огромного числа вариантов. В силу этого метод характеризуется большой трудоемкостью и невысокой вероятностью нахождения оптимального решения.

Заметим, что эти недостатки во многом устраняются при использовании компьютерной технологии решения творческих задач, которая позволяет алгоритмизировать процесс многокритериального выбора оптимального варианта; в считанные минуты выдать его на дисплей или в виде распечатки на принтере компьютера.

Заключение

Итак, морфологический анализ - прекрасная тренинговая процедура, позволяющая сбить "инерцию мышления", иначе взглянуть на известное. Конечно, большинство из конкретных вариантов нереализуемы в рамках одной фирмы. Но - при правильном выполнении шагов - морфологический анализ даёт отличную от нуля вероятность получения гаммы решений.

Кроме получения новых идей, если так можно выразиться, "с нуля", морфологический анализ позволяет развивать уже имеющиеся идеи. Допустим, в результате решения какой-либо насущной проблемы, у решателя имеются 4 идеи: Идея-1, Идея-2, Идея-3 и Идея-4. Каждая из них обладает как "плюсами", так и "минусами"… Что делать? Можно поступить формально и построить таблицу и рассмотреть всевозможные попарные сочетания идей. Опыт показывает: маловероятно, что из 4-х идей мы получим 4 х 4 =16 полноценных идей, но 5-6-7 новых, частично или полностью снимающих "минусы" и усиливающих "плюсы" исходных - да, это вполне реально.

Каких-то принципиальных ограничений по использованию метода не известно. Из усилителей морфологического анализа, прежде всего, имеет смысл назвать ТРИЗ - теорию решения изобретательских задач Г.С. Альтшуллера, и, конечно, практику, практику и еще раз практику применения метода.

К частным случаям морфологического анализа можно отнести диаграмму Генри Гантта (Gantt), одного из пионеров в исследовании организации бизнеса. Сама по себе диаграмма проста: по вертикальной оси откладываются элементы какого-либо Проекта, по горизонтальной - время (дни, недели); на пересечении этих двух координат - изменение элементов Проекта во времени. Так, например, в СССР описывались "пятилетние планы".

Список использованной литературы

1. Ансофф И. Стратегическое управление. / Пер. с англ. - М.: Экономика, 2013. - 519с.

2. Джонсон Р., Каст Ф., Розенцвейг Д. Системы и руководство (теория систем и руководство системами). / Пер. с англ.- М.: Проспект, 2014. - 648с.

3. Долятовский В.А., Долятовская В.Н. Исследование систем управления. М.: Маркетинг, 2013. - 248с.

4. Мильнер Б.З., Евенко Л.И., Рапопорт В.С. Системный подход к организации управления. М.: Экономика, 2012. - 360с.

5. Мухин В.И. Исследование систем управления. М.: МГУ, 2014. - 278с.

6. Созинов В.А. Исследование систем управления: Конспект лекций. Ч.1, 2. Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2013.

Размещено на Allbest.ru