创新技法
   
形态分析法
 www.hxin.org 2010-03-01

  一、技法概述

  形态分析法是由瑞士天文学家F.兹维基创立的一种创新技法,又称“形态矩阵法”和“形态综合法”。

  形态分析法就是把需要解决的问题分解成若干基本因素(构成此问题的基本组成部分),并分别列出实现每个因素的所有可能的形态(技术手段),然后用网络图解方式进行排列组合,以产生解决问题的系统方案或发明设想。形态分析法根据研究对象系统分解与层次组合的情况,把所需要解决的问题首先分解成若干个彼此独立的要素,然后用网络图解的方式进行排列组合,以产生解决问题的系统方案或创造性设想。它广泛用于自然科学、社会科学以及技术预测、方案决策等领域,是创造工程最为常用和最为有效的技法之一。
  由于形态分析法采用图解方式,因此可以使各种方案比较直观地显示出来,有利于产生大量创新程度较高的设想。比如本世纪四十年代初,兹维基教授在参与美国的火箭开发研制工作中,根据当时的技术水平和物质条件,运用形态分析法,按火箭各主要部件所可能具有的各种技术方式进行组合,得到576种不同的火箭构造方案,其中许多方案对以后美国火箭事业的发展作出了巨大贡献。特别值得指出的是,在这些方案中,已经包括了当时法西斯德国制造的、令英伦三岛闻之色变的“V一1”、“V——2”飞弹,而这种带脉冲式发动机的巡航导弹及其技术,是同盟国情报机关的间谍们使用一切手段都没有弄到手的。
      

      形 态
因 素
1
2
3
4
 A.发动机借以运转介质
真空
大气层
地表
B.推进剂运动形式
静止
移动
摆动
转动
C.推进剂物理状态
气体
液体
固体
 
D.推力增大的类型
无推力增大
无内在推力增大
外赋推力增大
 
E.发火类型
自燃
外燃
 
 
F.运转连续性
连续
间歇
 
 

兹维基喷气发动机576种设计方案
 
   二、运用要点
 用形态分析法对创造对象的要素进行处理,既可以按材料和工艺分解,又可以按成本和周期分解,还可以按功能和技术分解,这样就扩大了可供组合并分析的余地,使发明创造有了数量上和质量上的保证。
   例如,在设计一种新包装时,假定只考虑包装材料和形状两个基本因素,实现这两个因素的形态各有四个,那么,采用图解方式进行排列组合,可得出(4×4=16) 16种方案可供选择(下左图)。如果将此设计再增加一个色彩的基本因素,并假定此基本因素也有4种形态,那么就能得出(4×4×4=64)64种方案可供选择(下右图)。
 
                                                       
   形态分析法在发明创造中的求解过程中常分为五个步骤,下面结合一种新的运输系统的创新设计来予以说明:
  第一步,详述需要解决的问题。例如,需要将物品从某一位置搬运到另一位置,采用何种运输工具为好。
  第二步,因素分析。根据需要解决的问题,列举出独立因素。经过分析可得出三个独立因素:装载形式,输送方式和动力来源。
  第三步,形态分析。运用发散思维尽可能多地列举各个独立因素所包含的若干形态。装载形式的形态4种:车辆式、输送带式、容器式、吊包式;输送方式的形态7种:
水、油、空气、轨道、滚轴、滑面、管道;动力来源的形态7种:蒸汽、电动机、压缩空气、电磁力、内燃机、原子能、电瓶。
  第四步,用图解方式对上述各形态进行排列组合,能得到(4×7×7=196) 196种方案可供选择(下图)。如,采用容器装载、轨道运输、压缩空气做动力;采用吊包装
载、滑面运输、电磁力做动力;采用容器装载、水做运输方式、内燃机做动力等。 
 第五步,根据发明目标,选择最佳设想方案。 此时可借助计算机进行辅助设计,以求多快好省地完成设计任务。            
   在解决发明创造问题时,形态分析法可使设计人员的工作合理化、构思多样化,帮助人们从熟悉的解答要素中发现新的组合,帮助人们避免任何先人为主的看法,也帮助人们克服单凭头脑思考、挂一漏万的不足,从而推动创造活动的发展。
 
 (汇新摘自《创造力培养》古真/编著)