形态分析法

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　　形态分析法是根据形态学来分析事物的方法。其特点是把研究对象或问题，分为一些基本组成部分，然后对某一个基本组成部分单独进行处理．分别提供各种解决问题的办法或方案，最后形成解决整个问题的总方案。这时会有若干个总方案，因为是通过不同的组合关系而得到不同的总方案的。所有的总方案中的每一个是否可行，必须采用形态学方法进行分析。

　　瑞典的茨维基把形态分析法分为五个步骤：

　　(1)明确地提出问题．并加以解释，

　　(2)把问题分解成若干个基本组成部分，每个部分都有明确的定义。并且有其特性；

　　(3)建立一个包含所有基本组成部分的多维矩阵(形态模型)，在这个矩阵中应包含所有可能的总的解决方案；

　　(4)检查这个矩阵中所有的总方案是否可行．并加以分析和评价；

　　(5)对各个可行的总方案进行比较，从中选出一个最佳的总方案。此法最大的优点是对一项"未来技术"(即形态模型中的一个总方案)的可行性分析．不足的是当组合个数过多时．即总方案的个数太多时．第四步的可行性研究就比较困难．这种方法既可用来探索新技术，亦可以估计出实现新技术的可能性，为探索未来描绘出一幅清晰的因果。

　　形态分析法的通常步骤

　　1.明确用此技法所要解决的问题（发明、设计）。

　　2.将要解决的问题，按重要功能等基本组成部分，列出有关的独立因素。

　　3.详细列出各独立因素所含的要素。

　　4.将各要素排列组合成创造性设想。

　　第二次世界大战期间，美国情报部门探听到法西斯德国正在研制一种新型巡航导弹，但费尽心机也难以获得有关技术情报。然而，火箭专家兹维基博士却在自己的研究室里，轻而易举地搜索出法西斯德国正在研制并严加保密的乃是带脉冲发动机的巡航导弹。兹维基博士难道有特异功能？没有。他能够坐在研究室里获得技术间谍都难以弄到的技术情报，是因为运用了他称之为“形态分析”的思考方法。

　　形态分析法，是一种以系统搜索观念为指导，在对问题进行系统分析和综合基础上用网络方式集合各因素设想的方法。兹维基博士运用此法时，先将导弹分解为若干相互独立的基本因素，这些基本因素的共同作用便构成任何一种导弹的效能，然后针对每种基本因素找出实现其功能要求的所有可能的技术形态。在此基础上进行排列组合，结果共得到576种不同的导弹方案。经过—一过筛分析，在排除了已有的、不可行的和不可靠的导弹方案后，他认为只有几种新方案值得人们开发研究，在这少数的几种方案中，就包含有德国法西斯正在研制的方案。

　　用形态分析进行新品策划，具有系统求解的特点。只要能把现有科技成果提供的技术手段全部罗列，就可以把现存的可能方案“一网打尽”，这是形态分析方法的突出优点。但同时也为此法的应用带来了操作上的困难，突出的表现在如何在数目庞大的组合中筛选出可行的新品方案。如果选择不当，就可能使组合过程的辛苦付之东流。

　　因此，在运用形态分析过程中要注意把好技术要素分析和技术手段的确定这两道关。比如在对洗衣机的技术要素进行分析时，应着重从其应具备的基本功能入手，对次要的辅助功能暂可忽视。在寻找实现功能要求的技术手段时，要按照先进、可行的原则进行考虑，不必将那些根本不可能采用的技术手段填入形态分析表中，以避免组合表过于庞大。当然，一旦形态分析法能结合电子计算机的应用，从庞大的组合表中进行最佳方案的探索也是办得到的。

　　案例：形态分析法在拉链头装配方案设计中的应用

　　1.形态分析法的引入

　　自动装配机由理料、隔料、给料机构、装配机构、卸料机构和控制装置等组成，各组成部分的具体结构和配置取决于装配的方法，而装配方法又取决于各装配零件在装配过程中的形状与姿态。由于拉链头各装配零件（见下图）尺寸小，装配难度大，因此拉链头自动装配机设计成功与否的关键在于选择好拉链头各零件在装配时的装配形态。形态分析法为如何确定零件的装配形态，提供了帮助。

　　2.设计方法

　　1）确定研究课题为拉链头自动装配方案。该装配方案中包含了将铜马、拉片和盖帽准确装入本体中（见上图），并完成盖帽的冲紧等工序。

　　2）要素提取。确定的基本要素在功能上是相对独立的。本研究课题的基本要素有四个，见下图。

　　3）形态分析。列出各要素全部形态。经研究分析本体有7种可能的形态，铜马有7种可能的形态，拉片有6种可能的形态，盖帽有5种可能的形态。

　　4）编制形态表内。要素以i表示，要素的形态以i表示，每个要素的具体形态用符号表示。形态分析表见下表。

　　5）形态组合。按照对设计对象的总体功能的要求，分别将各要素的不同形态方式进行组合，以获得尽可能多的设计方案。本研究课题的形态可按、、、……、 进行组合，考虑装配可能性，最终组合出7种有装配可能性的方案，即、、、、、、 ，分别称为方案1、方案2等。

　　6）方案筛选。在实践中发现，形态组合仅从各零件的装配可能性出发，组合得到尽可能多的装配方案。但在实践设计中，光凭装配的可能性并不能说明是有实用价值的装配方案，因此还必须根据设计的要求对上述7种装配方案进行进一步的筛选。

　　经分析在拉链头的装配中，最关键的是如何将铜马和拉片准确地装入本体中。由于拉链头的尺寸很小，其装配应考虑使自动装配机的执行机构要有足够的装配精度和可靠性。

　　先从铜马的装配过程来筛选，上述几种方案中第1方案（即）经试验证明，如果拉片和铜马是自由落体掉入本体内的，即使这个下落距离非常小，也会因为碰撞造成弹出或倾斜等问题。所以，方案1()不符合要求。方案4（）的本体倒放，给其他零件的定位和装配造成困难，也不符合设计要求。

　　再从拉片等的安装方面来考虑，经分析比较，逐步筛选出第3、7两种为有效的装配方案。

　　7）初步设计。对经过筛选后得到装配方案进行结构设计，例如上料滑道设计、隔料机构设计、驱动装置设计及检测控制方案的制定，以便进行更为具体的分析和比较。

　　8）方案优化。根据装配机设计的原则，对初步设计后的装配方案进行进一步分析比较，并通过一定的实验，选出最佳方案。从保证质量，装配快捷，操作方便，结构简单等几方面考虑，对经初步设计后的两种装配方案进行进一步地优选。综合考虑上述几个方面，方案7：（见上图）的各部分安装位置较适当，且装配可靠性高、结构简便紧凑，最后该方案被选为最终设计方案（见下图）。

　　3.结语

　　形态分析法以全面搜索的周全思维为指导，对发明课题的主要变数（即主要组成部分）及其各种形态进行分析和列举，然后通过形态组合，网罗所有方案，从中找出独创性和实用性强的设想。通过形态分析法列出拉链头的各主要组成部分的形态组合并加以分析优化，优选出最佳方案，解决拉链头装配方案太多并过于复杂的难题，缩短分析、设计时间，给装配机的总体设计带来了有利条件。