40. Понятие «морфология в дизайне». Примеры морфологической структуры одного из дизайн-продуктов.

Определение морфологии. Суть морфологического подхода. Последовательность действий при анализе структурных связей и отношениями между предметами, явлениями, идеями при морфологическом подходе.

Морфология (от греч. μορφή «форма» и λογία «наука») в широком понимании – наука о формах и строении. В узком смысле – строение, структура формы изделия (объекта, системы), организованная в соответствии с его функцией, материалом и способом изготовления (образования).

В инженерной практике обычно отсутствуют способы, позволяющие по условиям технического задания сразу же выбрать оптимальную структуру устройства. Поэтому процесс разработки носит итеративный характер. Обычно разработчик определяет, к какому классу устройств будет принадлежать проектируемое устройство, а затем пытается сузить этот класс, опробоват ь несколько технических решений, принадлежащих данному классу, и выбрать, то, которое является наиболее оптимальным.

Суть морфологических методов заключается примерно в том же: сначала мы определяем пространство поиска, которое обязательно должно включать в себя искомое решение (схему устройства), а затем сужаем это пространство, осуществляя поиск этого решения. Но в отличие от первого варианта, морфологический подход более формален и допускает компьютерную реализацию. Пространство поиска называется морфологическим множеством, а процесс определения это пространства – морфологическим анализом. Поиск решения называется морфологическим синтезом.

В результате морфологического анализа определяется морфологическое множество или множество альтернатив (альтернативных решений). Такое множество должно содержать все структурные решения устройств рассматриваемого класса, как реально существующие, так и потенциально возможные, патентоспособные структуры. Естественно, задать все такие структуры прямым перебором невозможно, так как мощность морфологического множества обычно оказывается очень большой. Поэтому для его задания проводят классификацию устройств, входящих в это множество, выделяя классификационные признаки и определяя их возможные значения. Особенностью такой классификации является то, что она является строгой в том смысле, что задав все значения классификационных признаков, мы можем однозначно идентифицировать структуру устройства.

В процессе морфологического синтеза мы ищем структуру синтезируемого устройства, проводя поиск на морфологическом множестве. Морфологический синтез имеет комбинаторную природу. Но так как мощность морфологического множества оказывается очень большой, то осуществить его полный перебор не представляется возможным, ни вручную, ни с помощью существующих вычислительных машин.

Все осложняется еще и тем, что отсутствуют универсальные алгоритмы, позволяющие найти глобальное оптимальное решение за полиномиальное время. Поэтому для решения таких задач широко применяются эвристические методы. Такие методы могут быть как общими: совершенствование прототипа, древовидное и лабиринтное конструирование, так и частными, специфичными для данного класса устройств, являющимися частью знаний предметной области. С недавнего времени в морфологическом синтезе все более частое применение находят так называемые генетические алгоритмы, имитирующие эволюционный процесс в природе.

Если помимо структуры необходимо найти еще и параметры элементов, составляющих эту структуру, то, получим структурно-параметрический синтез. Так как любое устройство или система имеет структуру, а элементы, которые составляют эту структуру, имеют параметры – то методы структурно-параметрического синтеза могут быть применены практически во всех областях научно-технических знаний.

Морфологическое множество включает в себя все структурные решения объектов рассматриваемого класса. Такое множество может быть как неупорядоченным, так и частично упорядоченным. Если мы просто говорим о морфологическом множестве, то подразумеваем просто все множество структур объектов, которое не является упорядоченным. Если мы представляем это множества с помощью морфологического дерева или каким-либо иным способом, то мы тем самым упорядочиваем его. Причем следует обратить внимание, что мы можем одно и тоже морфологическое множество упорядочить разными способами, создавая различные системы классификационных признаков, хотя сами эти классификационные признаки могут быть одинаковыми.

Пример морфологического дерева

Пример морфологической таблицы

http://www.structuralist.narod.ru/articles/morphmethod/morphmethod.htm