形態分析法

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　　形態分析法是根據形態學來分析事物的方法。其特點是把研究對象或問題，分為一些基本組成部分，然後對某一個基本組成部分單獨進行處理．分別提供各種解決問題的辦法或方案，最後形成解決整個問題的總方案。這時會有若幹個總方案，因為是通過不同的組合關係而得到不同的總方案的。所有的總方案中的每一個是否可行，必須採用形態學方法進行分析。

　　瑞典的茨維基把形態分析法分為五個步驟：

　　(1)明確地提出問題．並加以解釋，

　　(2)把問題分解成若幹個基本組成部分，每個部分都有明確的定義。並且有其特性；

　　(3)建立一個包含所有基本組成部分的多維矩陣(形態模型)，在這個矩陣中應包含所有可能的總的解決方案；

　　(4)檢查這個矩陣中所有的總方案是否可行．並加以分析和評價；

　　(5)對各個可行的總方案進行比較，從中選出一個最佳的總方案。此法最大的優點是對一項"未來技術"(即形態模型中的一個總方案)的可行性分析．不足的是當組合個數過多時．即總方案的個數太多時．第四步的可行性研究就比較困難．這種方法既可用來探索新技術，亦可以估計出實現新技術的可能性，為探索未來描繪出一幅清晰的因果。

　　形態分析法的通常步驟

　　1.明確用此技法所要解決的問題（發明、設計）。

　　2.將要解決的問題，按重要功能等基本組成部分，列出有關的獨立因素。

　　3.詳細列出各獨立因素所含的要素。

　　4.將各要素排列組合成創造性設想。

　　第二次世界大戰期間，美國情報部門探聽到法西斯德國正在研製一種新型巡航導彈，但費盡心機也難以獲得有關技術情報。然而，火箭專家茲維基博士卻在自己的研究室里，輕而易舉地搜索出法西斯德國正在研製並嚴加保密的乃是帶脈衝發動機的巡航導彈。茲維基博士難道有特異功能？沒有。他能夠坐在研究室里獲得技術間諜都難以弄到的技術情報，是因為運用了他稱之為“形態分析”的思考方法。

　　形態分析法，是一種以系統搜索觀念為指導，在對問題進行系統分析和綜合基礎上用網路方式集合各因素設想的方法。茲維基博士運用此法時，先將導彈分解為若幹相互獨立的基本因素，這些基本因素的共同作用便構成任何一種導彈的效能，然後針對每種基本因素找出實現其功能要求的所有可能的技術形態。在此基礎上進行排列組合，結果共得到576種不同的導彈方案。經過—一過篩分析，在排除了已有的、不可行的和不可靠的導彈方案後，他認為只有幾種新方案值得人們開發研究，在這少數的幾種方案中，就包含有德國法西斯正在研製的方案。

　　用形態分析進行新品策劃，具有系統求解的特點。只要能把現有科技成果提供的技術手段全部羅列，就可以把現存的可能方案“一網打盡”，這是形態分析方法的突出優點。但同時也為此法的應用帶來了操作上的困難，突出的表現在如何在數目龐大的組合中篩選出可行的新品方案。如果選擇不當，就可能使組合過程的辛苦付之東流。

　　因此，在運用形態分析過程中要註意把好技術要素分析和技術手段的確定這兩道關。比如在對洗衣機的技術要素進行分析時，應著重從其應具備的基本功能入手，對次要的輔助功能暫可忽視。在尋找實現功能要求的技術手段時，要按照先進、可行的原則進行考慮，不必將那些根本不可能採用的技術手段填入形態分析表中，以避免組合表過於龐大。當然，一旦形態分析法能結合電子電腦的應用，從龐大的組合表中進行最佳方案的探索也是辦得到的。

　　案例：形態分析法在拉鏈頭裝配方案設計中的應用

　　1.形態分析法的引入

　　自動裝配機由理料、隔料、給料機構、裝配機構、卸料機構和控制裝置等組成，各組成部分的具體結構和配置取決於裝配的方法，而裝配方法又取決於各裝配零件在裝配過程中的形狀與姿態。由於拉鏈頭各裝配零件（見下圖）尺寸小，裝配難度大，因此拉鏈頭自動裝配機設計成功與否的關鍵在於選擇好拉鏈頭各零件在裝配時的裝配形態。形態分析法為如何確定零件的裝配形態，提供了幫助。

　　2.設計方法

　　1）確定研究課題為拉鏈頭自動裝配方案。該裝配方案中包含了將銅馬、拉片和蓋帽準確裝入本體中（見上圖），並完成蓋帽的沖緊等工序。

　　2）要素提取。確定的基本要素在功能上是相對獨立的。本研究課題的基本要素有四個，見下圖。

　　3）形態分析。列出各要素全部形態。經研究分析本體有7種可能的形態，銅馬有7種可能的形態，拉片有6種可能的形態，蓋帽有5種可能的形態。

　　4）編製形態表內。要素以i表示，要素的形態以i表示，每個要素的具體形態用符號表示。形態分析表見下表。

　　5）形態組合。按照對設計對象的總體功能的要求，分別將各要素的不同形態方式進行組合，以獲得儘可能多的設計方案。本研究課題的形態可按、、、……、 進行組合，考慮裝配可能性，最終組合出7種有裝配可能性的方案，即、、、、、、 ，分別稱為方案1、方案2等。

　　6）方案篩選。在實踐中發現，形態組合僅從各零件的裝配可能性出發，組合得到儘可能多的裝配方案。但在實踐設計中，光憑裝配的可能性並不能說明是有實用價值的裝配方案，因此還必鬚根據設計的要求對上述7種裝配方案進行進一步的篩選。

　　經分析在拉鏈頭的裝配中，最關鍵的是如何將銅馬和拉片準確地裝入本體中。由於拉鏈頭的尺寸很小，其裝配應考慮使自動裝配機的執行機構要有足夠的裝配精度和可靠性。

　　先從銅馬的裝配過程來篩選，上述幾種方案中第1方案（即）經試驗證明，如果拉片和銅馬是自由落體掉入本體內的，即使這個下落距離非常小，也會因為碰撞造成彈出或傾斜等問題。所以，方案1()不符合要求。方案4（）的本體倒放，給其他零件的定位和裝配造成困難，也不符合設計要求。

　　再從拉片等的安裝方面來考慮，經分析比較，逐步篩選出第3、7兩種為有效的裝配方案。

　　7）初步設計。對經過篩選後得到裝配方案進行結構設計，例如上料滑道設計、隔料機構設計、驅動裝置設計及檢測控制方案的制定，以便進行更為具體的分析和比較。

　　8）方案優化。根據裝配機設計的原則，對初步設計後的裝配方案進行進一步分析比較，並通過一定的實驗，選出最佳方案。從保證質量，裝配快捷，操作方便，結構簡單等幾方面考慮，對經初步設計後的兩種裝配方案進行進一步地優選。綜合考慮上述幾個方面，方案7：（見上圖）的各部分安裝位置較適當，且裝配可靠性高、結構簡便緊湊，最後該方案被選為最終設計方案（見下圖）。

　　3.結語

　　形態分析法以全面搜索的周全思維為指導，對發明課題的主要變數（即主要組成部分）及其各種形態進行分析和列舉，然後通過形態組合，網羅所有方案，從中找出獨創性和實用性強的設想。通過形態分析法列出拉鏈頭的各主要組成部分的形態組合併加以分析優化，優選出最佳方案，解決拉鏈頭裝配方案太多並過於複雜的難題，縮短分析、設計時間，給裝配機的總體設計帶來了有利條件。