Вход

Тема реферата для аспирантуры «Морфологический анализ как метод изучения металлов и сплавов».

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 164027
Дата создания 2012
Страниц 31
Источников 15
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 420руб.
КУПИТЬ

Содержание

Екатеринбург 2012
Содержание
Введение
1. Методы научного исследования. Морфологический анализ как метод научного исследования
2. Метод морфологического анализа сложных проблем Ф. Цвикки
3. Методы морфологического исследования в изобретательской деятельности. Метод морфологического ящика.
Заключение
ЛИТЕРАТУРА

Фрагмент работы для ознакомления

Кроме того этот метод доступен специалистам с инженерным образованием. Ф. Цвикки так сформулировал этапы метода МЯ [13]. Во-первых, необходимо сформулировать проблему, подлежащую решению. Во-вторых, выявить и охарактеризовать все параметры, которые могли бы войти в решение заданной проблемы. В-третьих, сконструировать морфологический ящик или многомерную матрицу, содержащую все решения заданной проблемы. В-четвертых, необходимо внимательно проанализировать и оценить с точки зрения целей, которые должны быть достигнуты, все решения, содержащиеся в морфологическом ящике. Затем 5-м этапом будет выбор и реализация лучшего решения. Причем этап практической реализации требует дополнительного морфологического изучения.
Подтверждением эффективности и универсальности метода МЯ является тот факт, что Ф. Цвикки будучи ученым астрофизиком получил 16 патентов на новые конструкции ракетных двигателей на химическом топливе и стал ведущим специалистом ракетостроения, причем только три патента были с соавторами. Но тут стоит еще раз сказать, что все предлагаемые морфологическим методом методы могут быть реализованы только на базе глубоких знаний по проблеме и требуют еще и достаточно серьезных усилий мысли. Некоторые пользователи морфологических методов, особенно метода МЯ, считают, что ММЯ похож на алгоритм решения математических инженерных задач, но это не так. Как и следует ожидать, научные исследования, результаты которых действительно важны для последующего развития того или иного направления науки, оказываются чаще всего оказываются сложнее, чем инженерные задачи.
В изложении Ф. Цвикки морфологический анализ предстает довольно легким и не скучным трудом. Но не всем его последователям удалось делать изобретения. Хотя сейчас существуют его последователи, которые могут научить подходить творчески к решению технических проблем и найти эффективное решение, пользуясь алгоритмом действий, описанном в работах Ф. Цвикки [11,14] .
Методы морфологического исследования, предложенные Ф. Цвикки стали широко применять в изобретательской деятельности, и при моделировании задач планирования, распределения заказов по плановым периодам, размещении их по производствам.
Идея метода морфологического ящика состоит в определении всех возможных параметров, от которых может зависеть решение проблемы, и представления их в виде матриц-строк, с последующим определением в этой морфологической матрице-ящике всех возможных сочетаний параметров по одному из каждой строки. Полученные варианты решений подвергаются оценке и анализу с целью выбора наилучшего.
Построение и исследование МЯ проводят в пять этапов. На первом этапе должна проводиться точная формулировка поставленной проблемы. Второй этап состоит в определении параметров или классификационных признаков, от которых зависит решение проблемы. Третий этап заключается в делении параметров Р на их значения р. Это означает, что следует сформировать классификаторы по выбранным признакам Р и представить их в виде матриц-строк.
Четвертый этап состоит в оценке всех имеющихся в МЯ вариантов. На пятом этапе исследования проводят выбор из МЯ оптимального варианта решения задачи.
МЯ могут быть также не только двумерными, но и трехмерными. Однако надо учитывать, что при формировании и анализе многомерных МЯ, существенно труднее представлять и интерпретировать результаты. Стало ясно, что удобнее поэтому, используя идею морфологического подхода, разрабатывать языки моделирования и проводить автоматизацию моделирования. Моделирование применяют для «порождения» возможных ситуаций в системе, возможных вариантов решения.
Существенно способствует расширению практического применения ММЯ автоматизация морфологического моделирования. Сейчас уже установлено, что важно автоматизировать не только получение вариантов, но и получение оценок этих вариантов и даже формирование собственно МЯ.
На первый взгляд этапы проведения исследования достаточно обычны. Но следует их рассматривать несколько глубже, и тогда можно получить реальную пользу, применяя морфологический метод. Применительно к задаче разработки сплава с определенным набором физико-механических свойств на первом этапе стоит не только формулировать задачу, например, как разработку определенного состава бинарного сплава системы Cu-Zn, но подумать какие свойства должны быть у сплава и какие объекты уже известны. Это значит, что надо провести сначала исследование и анализ, в ходе которого обязательно выявляются варианты решения.
Задачу можно переформулировать как создать сплав на основе меди и цинка, обрабатываемой в холодном состоянии, как сплав для получения проволоки или как сплав, содержащий однофазную α-латунь. Эти формулировки могут нам помочь сформулировать проблему следующим образом: разработать сплав системы Cu-Zn, предназначенный для использования сплава для изделий типа проволоки и способному обрабатываться давлением. На втором этапе можно выяснять, каким образом удовлетворить указанным условиям. Для этого целесообразно составить таблицу, в которой будут представлены возможные компоненты нового сплава, и описаны свойства, которые они придают. Так из знаний, полученных в курсе химии и основ металловедения известно, что состав α-фазы соответствует менее 39 % цинка, α-фаза характеризуется достаточно высокой прочностью, твердостью и пластичностью. Добавки кремния, марганца повышают механические и антифрикционные свойства, добавки железа придают магнитные свойства. Но нам не известно, как действует добавка нескольких элементов в сплав.
На третьем этапе можно составить перечень параметров. Выбор параметров на этом этапе очень важен, поскольку при большом количестве параметров и, следовательно, большом числе вариантов, будет трудно провести анализ. Необходимо также, чтобы все параметры были равнозначимыми с позиции решаемой задачи. В нашем случае, мы должны будем анализировать с позиций нашего уровня знаний влияние всех возможных компонентов на такие свойства как технологичность получения сплава, стоимость и дефицитность компонентов сплава, влияние компонента на конечные свойства сплава, экологические свойства компонентов. Фактически надо будет строить морфологическую таблицу примерно такого вида (таблица 1), строки могут иметь разную длину.
Таблица 1
Параметр Альтернативы А А1 А2 А3 Б Б1 Б2   В В1 В2 В3 Г Г1 Г2 Г3 Морфологический список строят аналогично многозвенному оглавлению, т.е. после пронумерованного параметра выписывают по порядку все варианты его реализации с соответствующими двухзвенными номерами
Морфологическая матрица обычно представляет прямоугольную матрицу, в каждой клетке которой есть вариант реализации исследуемого объекта. Следующим шагом будет построение морфологической диаграммы (рис. 3), в которой в столбик выписывают альтернативы всех параметров по порядку, а затем против каждой из них проводят горизонтальную черту необходимой длины. Каждый конкретный вариант реализации объекта формируют с помощью вертикальной черты, пересекающей все горизонтальные линии, с отметкой всех реализуемых в данном варианте альтернатив. Эта диаграмма позволяет проводить анализ.
Рис. 3 Морфологическая диаграмма
Перечисление операций показывает, что этот путь требует времени, тщательности оформления и будет сопровождаться множеством исправлений и значительных усилий ума. По полученным результатам можно строить итоговую таблицу, которая позволяет практически всегда открыть альтернативные решения. В случае исследований по разработке сплавов при определении свойств может быть расширена область применения полученного состава, т.к. возможно, что число рассматриваемых элементов во взаимодействии позволят получить не известный до настоящего времени набор свойств у сплава.
Кроме того может выясниться, что ряд новых свойств не является необходимым для решения поставленной задачи. Для принятия решений и проведения заключений обычно можно получить нужный вариант сплава.
Метод морфологического ящика очень широко используют при решении изобретательских задач, хотя он и кажется несколько громоздким и длительным.
Заключение
Изучение методов научного исследования и поиск методов, применимых к исследованиям в области материаловедения показал, что в настоящее время для решения практических задач поиска и исследования материалов необходимо использовать системные методы анализа, к которым относится морфологический анализ.
Изучения основных возможностей морфологического анализа как метода научного исследования показывает, что, по своей сути, морфологический анализ, состоит из определения пространства поиска, которое обязательно должно включать в себя искомое решение, и последующего сужения этого пространства. Процесс сужения пространства фактически и приводит к решению.
Морфологический подход отличается при этом формальностью и предусматривает компьютерную реализацию решений сформулированных матриц. Пространство поиска, называемое морфологическим множеством, требует определения границ и это является морфологическим анализом. Поиск же решения можно назвать по аналогии с традиционно описываемыми методами научного исследования морфологическим синтезом.
В результате морфологического анализа определяется морфологическое множество альтернативных решений. Такое множество должно содержать все структурные решения устройств и систем рассматриваемой предметной области, как реально существующие, так и потенциально возможные патентоспособные структуры. Рассмотреть все такие структуры прямым перебором возможных вариантов невозможно, так как морфологическое множество обычно оказывается очень большим.
В связи с этим для его задания проводят классификацию систем, входящих в это множество, выделяя классификационные признаки и определяя их возможные значения. Особенностью классификации является то, что это должна быть строгая классификация и при условии соблюдения всех значений классификационных признаков можно идентифицировать структуру устройства.
В процессе морфологического синтеза проводится определение структуры исследуемого объекта, проводя поиск на морфологическом множестве. Морфологический синтез имеет комбинаторную природу. Большой объем морфологического множества и осуществление его полного перебора не представляется возможным ни с помощью существующих вычислительных машин, ни с помощью машин, появление которых ожидается в обозримом будущем. Поэтому для решения таких задач применяются эвристические методы типа совершенствование прототипа, древовидное и лабиринтное конструирование, генетические алгоритмы, которые имитируют эволюционный процесс в природе.
Морфологический анализ, как и все другие методы научных исследований, предполагает обоснование актуальности исследования и установление проблем и целей исследования. Высокие возможности морфологического метода диктуют обязательность правильной постановки и ясной формулировки проблемы.
Исследователи знают, что сформулировать научную проблему это значит отделить главное от второстепенного и выяснить то, что уже известно и что пока не известно науке о предмете исследования. Решение задачи постановки проблемы определяет стратегию исследования и направление научного поиска.
Последователи создателя морфологического метода Ф. Цвикки не всегда адекватно понимали и передавали его идеи, даже формулировки этапов метода. Знакомство с рядом текстов по морфологическому анализу в разных пособиях свидетельствует, что основные положения метода скорректированы и даже сокращены. В результате метод морфологического ящика представляется упрощенным и даже не совсем ясным. В некотором роде, такое положение связано с тем, что Ф. Цвикки рассчитывал, что описывая подробно ход решения разных решений для достижения цели, что читатель поймет сам как реализуются отдельные этапы метода.
Знакомство с морфологическим методом наглядно показало всю сложность проведения исследовательских разработок и необходимость большого объема знаний как при определении целеполагания, так и при проведении эксперимента, а главное при анализе и отработке выводов. Наиболее применим морфологический метод научного исследования, может быть при решении технических решений на уровне изобретений и создания конкретных технических решений, как это применяется в ТРИЗе (теории решения изобретательских задач).
ЛИТЕРАТУРА
1. Новая философская энциклопедия в 4-х тт. М.: Мысль. 2001.
2. Рузавин Г.И. Методология научного исследования: Учеб. пособие для вузов. – М.: ЮНИТ-ДАНА, 1999. – 317 с.
Фейрабенд П. Избранные труды по методологии науки: Переводы с англ. и немец./ Общ. ред. и авт. вступ. И.С. Нарский.– М.: Прогресс, 1986.–542 с.
3. Бургин М.С., Кузнецов В.И. Введение в современную точную методологию науки: структуры систем знания: Пособие для студентов вузов. – М.: АО «Аспект Пресс», 1994. – 304 с.
4. Мамчур Е.А. Проблемы выбора теории. М.: Наука.- 1975 - 231 с.
5. Меркулов И.П. Метод гипотез в истории научного познания. М.: Наука.- 1984.- 188 с.
6. Коротков Э.М. Исследование систем управления. М.: Изд.-конс. Комп. «ДеКА». – 2000. –285 с.
7. Одрин В.М. Метод морфологического анализа технических систем. М.: ВНИИПИ, 1989.- 310 с.
8. Одрин В.М., Картавов С.С. Морфологический анализ систем. Построение морфологических таблиц. Киев: Наукова думка, 1977.- 148 с.; Одрин В.М. Морфологический синтез систем: морфологические методы поиска. Киев: Ин-т кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР, 1986.- 39 с.
9. Акимов С.В. Введение в морфологические методы исследования и моделирование знаний предметной области.
http://www.structuralist.narod.ru/articles/morphmethod/morphmethod.htm
10. Zwicky F. Discovery, Invention, Research through the Morphological Approach. New York: McMillan, 1969.
12. Zwicky F. Morphological astronomy,- Berlin, 1957.; Zwicky F. Discovery, invention, research through the morphological approach.- Toronto, 1969.
13. Zwicky F. The morphological approach to discovery, invention, research and construction //New methods of thought and procedure.- Pasadena, 1967.- P.273-297.
14. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач.  Петрозаводск: Скандинавия, 2003. - с.240.
15. Титов В.В. Системно-морфологический подход в технике, науке, социальной сфере. http://www.serendip.boom.ru
28

Список литературы [ всего 15]

ЛИТЕРАТУРА
1. Новая философская энциклопедия в 4-х тт. М.: Мысль. 2001.
2. Рузавин Г.И. Методология научного исследования: Учеб. пособие для вузов. – М.: ЮНИТ-ДАНА, 1999. – 317 с.
Фейрабенд П. Избранные труды по методологии науки: Переводы с англ. и немец./ Общ. ред. и авт. вступ. И.С. Нарский.– М.: Прогресс, 1986.–542 с.
3. Бургин М.С., Кузнецов В.И. Введение в современную точную методологию науки: структуры систем знания: Пособие для студентов вузов. – М.: АО «Аспект Пресс», 1994. – 304 с.
4. Мамчур Е.А. Проблемы выбора теории. М.: Наука.- 1975 - 231 с.
5. Меркулов И.П. Метод гипотез в истории научного познания. М.: Наука.- 1984.- 188 с.
6. Коротков Э.М. Исследование систем управления. М.: Изд.-конс. Комп. «ДеКА». – 2000. –285 с.
7. Одрин В.М. Метод морфологического анализа технических систем. М.: ВНИИПИ, 1989.- 310 с.
8. Одрин В.М., Картавов С.С. Морфологический анализ систем. Построение морфологических таблиц. Киев: Наукова думка, 1977.- 148 с.; Одрин В.М. Морфологический синтез систем: морфологические методы поиска. Киев: Ин-т кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР, 1986.- 39 с.
9. Акимов С.В. Введение в морфологические методы исследования и моделирование знаний предметной области.
http://www.structuralist.narod.ru/articles/morphmethod/morphmethod.htm
10. Zwicky F. Discovery, Invention, Research through the Morphological Approach. New York: McMillan, 1969.
12. Zwicky F. Morphological astronomy,- Berlin, 1957.; Zwicky F. Discovery, invention, research through the morphological approach.- Toronto, 1969.
13. Zwicky F. The morphological approach to discovery, invention, research and construction //New methods of thought and procedure.- Pasadena, 1967.- P.273-297.
14. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. Петрозаводск: Скандинавия, 2003. - с.240.
15. Титов В.В. Системно-морфологический подход в технике, науке, социальной сфере. http://www.serendip.boom.ru
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00512
© Рефератбанк, 2002 - 2024