Analiza morfologiczna

Pochodzenie

Pierwszy metodę sformułował R. Lulla (1235 – 1315), średniowieczny mnich, logik i nazywał „wielką sztuką”. Korzystali z niej Kartezjusz, G. Leibniz i A. Kirchner i inni [1],[3], jednak do wieku XX została zapomniana. Fritz Zwicky, astrofizyk i konstruktor odkrył ją na nowo, korzystał z niej w latach 1938 – 1948 w amerykańskich badaniach silników rakietowych, opublikował i nadał jej obecną nazwę [4].

Stosuje się do rozwiązywania problemów :

Technicznych
Dotyczących organizacji i zarządzania
Dotyczących przemian dziedziny wiedzy
Przebiegu spotkań, konferencji, imprez itp.

Metoda służy nie tylko do znajdowania nowych rozwiązań, ale również do określania kierunków zamian.

Dalej przedmiot analizy a więc konstrukcję techniczną, organizację zespołu ludzi itd. będę nazywał obiektem.

Istota analizy morfologicznej polega na

Rozbiciu obiektu na elementy składowe i określenie wszystkich opisujących te elementy parametrów, atrybutów, cech itd. Terminy mogą się różnić w zależności od dziedziny wiedzy.
Stworzeniu listy parametrów

Komentarz. Rozwinięcia technologiczne wyrobu, konstrukcji technicznej, cechy oprogramowania komputerowego mają strukturę hierarchiczną. Można ją przedstawiać jako drzewo cech, mapę myśli, ale na potrzeby analizy morfologicznej należy ją uporządkować w postaci listy.
Ustaleniu zbioru możliwych wartości parametrów. Zbiór zawiera skończoną ilość elementów. Elementy mogą być liczbami, przedziałami liczb, przymiotnikami, itd.
Analizie wszystkich kombinacji tych wartości, poszukiwanie i wybór takich powiązań, które rozwiązują problem

Etapy analizy morfologicznej

Określenie problemu, (rozpoznanie)
Analiza problemu
Synteza problemu

Etap I - Rozpoznanie problemu

Etap pierwszy to rozpoznanie problemu. Określamy kontekst problemu, albo inaczej obszar i zasięg zadania, wytyczamy granice, w których mają się znaleźć rozwiązania. Te granice mogą dotyczyć finansów, materiałów, wielkości, czasu, technologii itp. Etap ten jest ze swojej natury nieco przewrotny. To, że określamy granice, pozwala je przekroczyć i przesunąć, pozwala przezwyciężyć rutynę i związaną z nią skłonność do zawężania problemu. Możemy do określenia granic wykorzystać tak zwane techniki transformowania, powiększyć, zmniejszyć, dodać, podwoić, ująć, zmienić kształt, materiał, fakturę, źródło, porządek, kolejność, składniki. W ten sposób przesuwamy granice do obszarów, gdzie wcześniej nie szukaliśmy rozwiązań, bo nie wiedzieliśmy, że tam mogą być i wydawało się nam to nierozsądne.

Problemy złożone dzielimy na podproblemy i jeśli da się to zrobić, rozpatrujemy osobno.

Cele, które wstępnie określiły nasz problem też można ruszyć z miejsca.

Rozpoznawanie problemu należy kilkukrotnie powtórzyć. Za każdym razem rozważamy, czy problem dalej wygląda tak, jak na początku, czy może już inaczej. Przyglądamy mu się w różnych płaszczyznach i z różnych punktów widzenia, po to, by ujrzeć go na nowo, pogłębić rozumienie i lepiej zdefiniować. Tu aż się prosi narzędzie IPW (Inne Punkty Widzenia).

Etap II – Analiza czyli badanie struktury problemu

Już sam tytuł etapu drugiego coś o nim mówi. Mamy zbadać i zrozumieć strukturę, jej elementy składowe, każdy poziom jej złożoności i w końcu ją samą, jako całość. Można zacząć od odpowiedzi na pytania.

Czym ma być obiekt ?
Do czego ma służyć ?
Jak, jakie mają być jego funkcje ?
Cechy, charakterystyki, itp. (parametry)
Granice stosowania,warunki, itp. (parametry))

Pytania te przypominają znany zestaw "Kto, co, gdzie, kiedy, dlaczego, jak" a ten z kolei nasuwa pytania o rozwiązania innych autorów, patenty, wzorce itp. Dyskusje, łącznie z burzą mózgów i wprost inne narzędzia kreatywności pomagają w tej pracy. Uwieńczeniem etapu jest zapis struktury problemu w postaci uporządkowanego zbioru parametrów i ich wartości.

Problemy dają się zwykle przedstawić jako hierarchie. Części składowe problemu to elementy hierarchii, w analogi do drzewa to konary, gałęzie i liście. W przypadku wyrobów technicznych mogą to być podzespoły, części składowe, źródła zasilania, rozmiary, kształty, zastosowania i funkcje. To są właśnie parametry, których szukamy w etapie II. Mapy myśli, chociaż nie są częścią metody, mogą być wygodną notacją. (Zobacz prezentację o mapach myśli). W materiałach źródłowych pisze się o listach parametrów i celem etapu jest stworzenie listy parametrów, co można rozumieć jako zbiór, uporządkowany według kolejności. Jeśli ktoś potrafi z mapy odczytać listę, to mapa wystarczy. Ideę oddaje rysunek poniżej.

To samo w postaci listy:

Parametr 1 { }
Parametr 1.1{ }
Parametr 1.2{ }
Parametr 2 { }
Parametr 2.1{ }
Parametr 2.2{ }
...
...
Parametr 5 { }

Mapy myśli są również cenne porządkowaniu parametrów oraz ocenie, czy ich zbiór jest pełny i wystarczająco szczegółowy.

Jak już mamy listę parametrów, to spisujemy wszystkie możliwe ich wartości (przedziały wartości). Określamy możliwe sposoby spełnienia parametrów. Graniczne wartości wywodzimy z założeń początkowych. W tym momencie zapominamy o granicach parametrów w dotychczasowych rozwiązaniach. Nie bierzemy pod uwagę wpływu stanów innych elementów składowych. Gromadzimy wartości parametrów i chwilowo nic więcej. Odrywamy się od istniejących rozwiązań i jeszcze nie szukamy nowych.

Dla lepszego zobrazowania etapu drugiego posłużmy się przykładem [3],[4]. Wyobraźmy sobie, że chcąc skonstruować zawór dla popularnych cieczy, stworzyliśmy listę parametrów i wybraliśmy ich wartości.

Rodzaj energii napędzającej zawór: {mięśnie rąk, mięśnie nóg, mechanicznie, elektrycznie, hydraulicznie, pneumatycznie}
Sposób wykonania czynności: {naciskać, ciągnąć, pchać, suwać, obracać
Kształt zaworu: {walec, kula, stożek, nieregularny, zmienny}
Materiał zaworu: {stal, miedź, mosiądz, złoto, tworzywo sztuczne, szkło, porcelana, żywa substancja}
Kształt uchwytu: {krzyżakowy, cylindryczny, kwadratowy, stożkowy}
Materiał uchwytu: {stal, miedź, mosiądz, złoto, tworzywo sztuczne, szkło, drewno}

W przykładzie chodzi o zobrazowanie idei. Rzeczywiste problemy mogą mieć wielokrotnie wiecej parametrów. Każda wartość parametru powinna być podana precyzyjnie. „Tworzywo sztuczne”, „drewno” i „szkło” należy doprecyzować, podać rodzaj tworzywa, szkła czy gatunek drewna. Zapiski z cennymi myślami, szkice i rysunki, które powstają przy tworzeniu listy, również dołączamy do dokumentacji sesji. Warto zachęcać autorów do notowania pomysłów. Ułatwia to zrozumienie sesji i późniejsze uzupełnienia.

Etap III – Synteza

Złożony problem opisują wielkie ilości parametrów i jeszcze większe ilości kombinacji ich wartości. Można spytać, ile jest tych kombinacji. Jest to iloczyn ilości możliwych wartości parametrów, w przypadku przykładu z zaworami jest to 6 x 5 x 5 x 8 x 4 x 7 = 33 600. Każdą z kombinacji należy rozpatrzyć. Wszystkie tworzą tak zwaną przestrzeń morfologiczną albo skrzynkę morfologiczną. I tu zaczyna się kłopot, 33600 to dużo. Jeżeli zagadnienie jest skrajnie ważne, mamy zasoby, ludzi, komputery, organizację pracy, np. konstruujemy silniki rakietowe dla wojska, być może jesteśmy w stanie zanalizować wszystkie kombinacje. W każdym innym przypadku musimy rozsądnie dokonać redukcji [2], gdyż wszystkich kombinacji nie da się rozpatrzyć. Tu warto zwrócić uwagę na pytanie, co to znaczy przeanalizować kombinację wartości. To znaczy znaleźć odpowiedź, jak stworzyć obiekt, by charakteryzowały go wartości parametrów z kombinacji.

Kombinacje wartości parametrów możemy analizować według kilku sposobów.

Ograniczonego wyliczania – wybieramy kombinacje według z góry przyjętych kryteriów, np. przez odrzucenie stanów parametrów znanych i oczywistych, drogich, trudnych w realizacji, trudnych w użytkowaniu, itp.
Losowego wyboru – każdemu z wyróżnionych parametrów przypisujemy urnę do losowania, w której znajduje się tyle losów, ile stanów zaproponowano, wyciąganie losów z kolejnych skrzynek wskazuje budowę iloczynu morfologicznego
Błądzenia losowego – wybieramy świadomie jedną kombinację na początek, według intuicji, analizujemy ją, następnie wybieramy losowo jeden z jej parametrów i zmieniamy jego wartość na następną, albo poprzednią z listy
Podobieństwa – wybieramy tak jak poprzednio jedną kombinację, analizujemy ją, następne wybieramy zmieniając jeden, dwa lub trzy dowolne jej elementy
Sekwencyjnie – świadomie wybieramy dwa istotne parametry problemy i najbardziej cenne kombinacje ich wartości. Istotne parametry, to jest powiedziane lakonicznie. Powinny to być parametry, co do swojej roli i charakteru, jak najbardziej różne, mające jednocześnie decydujący i zasadniczy wpływ na rozpatrywany problem. Tę różność, gdy wydaje się nie do pogodzenia w kontekście techniki, określa się jako sprzeczność technologiczną (fizyczną). W innych dziedzinach, np. w organizacji przedsięwzięć, mamy podobne sprzeczności i taką sprzeczność należy usunąć, to znaczy znaleźć takie rozwiązanie, które będzie spełniało zadane wartości parametrów. Nowy sposób skojarzenia i pogodzenia przeciwstawnych stanów parametrów, w urządzeniu technicznym, to innowacja a być może wynalazek. Do tak wybranych i ułożonych w rozwiązanie parametrów, dołączamy kolejny parametr, dobieramy jego wartości, wybierając istotne połączenia z wartościami poprzednich parametrów, itd., aż do wyczerpania listy wartości parametrów. W tabelach poniżej, będących rozwinięciem przykładu z zaworami, w pierwszej tabeli z możliwych par parametrów do dalszej pracy wybrano te zaznaczone na szaro. Do tak wybranych par dołączono w drugiej tabeli następny parametr i znowu wybrano i zaznaczono na szaro zestawienia parametrów do dalszej pracy , tym razem już trzech.

Wyżej wypunktowane podejścia, to również style poszukiwania. Jestem zdania, że można się miedzy nimi przełączać, kierując się intuicją, ciekawością i rozsądkiem.

Przystepując do rozwiązywania problemu zadałbym pytanie, kombinacje których wartości parametrów są cenne dla rozwiązania, np., które wartości są sprzeczne technologicznie. Dla każdej pary spróbowałbym znaleźć rozwiązanie lub pomysł prowadzący do usunięcia sprzeczności, co nazywam, w przenośni, kojarzeniem wody z ogniem, każdej wody z każdym ogniem. Dla każdej pary ognia i wody wykonałbym pierwsze kroki w podejściu sekwencyjnym. Jestem zdania, że już te pierwsze kroki pozwalają na dokonanie przeskoku i znalezienie rozwiązania. Dlatego po wykonaniu kilku kroków sekwencji z konkretną parą zacząłbym z inną itd. aż do wyczerpania listy par.

No dobrze a jak konkretnie tę wodę z ogniem kojarzyć ? To pytanie o twórczość, jak tworzyć. Wiadomo, wiedza dziedzinowa + kreatywność. Narzędzia kreatywności, techniki, chwyty, metody przedstawione na tej witrynie, chociaż elementarne są bardzo przydatne. W stosunku do nich analiza morfologiczna jest na poziomie o piętro wyżej. Jest dla nich ramą organizacyjną. Również znajomość chwytów-kroków ARIZ, których na tej stronie brakuje, jest jak najbardziej wskazana.

Przykład cd.

Przyjrzyjmy się przykładowym tabelom z artykułu Daniela Gacha z serwisu QnowHow.pl.

Tabela 1.
Macierz odkrycia dla parametrów: „rodzaj energii napędzającej zawór” i „sposób wykonania czynności”
	Sposób wykonania czynności
Rodzaj energii napędzającej zawór	mięśnie rąk naciskać	mięśnie rąk ciągnąć	mięśnie rąk pchać	mięśnie rąk suwać	mięśnie rąk obracać
	mięśnie nóg naciskać	mięśnie nóg ciągnąć	mięśnie nóg pchać	mięśnie nóg suwać	mięśnie nóg obracać
	mechanicznie naciskać	mechanicznie ciągnąć	mechanicznie pchać	mechanicznie suwać	mechanicznie obracać
	elektrycznie naciskać	elektrycznie ciągnąć	elektrycznie pchać	elektrycznie suwać	elektrycznie obracać
	hydraulicznie naciskać	hydraulicznie ciągnąć	hydraulicznie pchać	hydraulicznie suwać	hydraulicznie obracać
	pneumatycznie naciskać	pneumatycznie ciągnąć	pneumatycznie pchać	pneumatycznie suwać	pneumatycznie obracać

Tabela 2.
Macierz odkrycia dla wstępnych iloczynów morfologicznych wybranych z tabeli 1
i „kształtu zaworu” jako kolejnego parametru
	Kształt zaworu
hydraulicznie ciągnąć	hydraulicznie ciągnąć walec	hydraulicznie ciągnąć kula	hydraulicznie ciągnąć stożek	hydraulicznie ciągnąć nieregularny	hydraulicznie ciągnąć zmienny
elektrycznie suwać	elektrycznie suwać walec	elektrycznie suwać kula	elektrycznie suwać stożek	elektrycznie suwać nieregularny	elektrycznie suwać zmienny
elektrycznie obracać	elektrycznie obracać walec	elektrycznie obracać kula	elektrycznie obracać stożek	elektrycznie obracać nieregularny	elektrycznie obracać zmienny
hydraulicznie obracać	hydraulicznie obracać walec	hydraulicznie obracać kula	hydraulicznie obracać stożek	hydraulicznie obracać nieregularny	hydraulicznie obracać zmienny
pneumatycznie obracać	pneumatycznie obracać walec	pneumatycznie obracać kula	pneumatycznie obracać stożek	pneumatycznie obracać nieregularny	pneumatycznie obracać zmienny

Ilość osób, miejsce, wyposażenie

W pierwszym podejściu warunki do zorganizowania i przeprowadzenia sesji analizy morfologicznej, wobec ilości osób, miejsca, czasu i wyposażenia są takie, jak dla burzy mózgów. Wynika to z potrzeb ludzi do pracy twórczej w grupie i wiedzy o pracy twórczej. Istotnym wsparciem dla analizy morfologicznej mogą być technologie informatyczne, które mogą ułatwiać przebieg analizy.

Źródła

Antoszkiewicz J.D. : Rozwiązywanie problemów firmy. Praktyka zmian, POLTEXT (1998)
Daniel Gach : Wykorzystanie analizy morfologicznej w rozwiązywaniu problemów. Serwis QnowHow.pl (2005). W szczególności z tego źródła pochodzi treść obu tabel.
Kaufmann A., Fustier M., Drevet A. : Inwentyka. Metody poszukiwania twórczych rozwiązań, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne (1975)
Martyniak Z.: Wstęp do inwentyki, Akademia Ekonomiczna w Krakowie (1997)
Tony Proctor : Twórcze rozwiązywanie problemów. Gdańskie Wydawnictwo Psychologiczne (2003)