Сущность и особенности применения морфологического анализа при создании конкурентоспособных промышленных образцов

Промышленный дизайн представляет собой многоуровневый творческий процесс, целью которого является улучшение внешних характеристик предмета, либо создание нового еще не существующего продукта, производимого в рамках промышленного масштаба.

Промышленный дизайн является деятельностью или услугой, с помощью которого, происходят изменения во внешнем виде и функциональности объектов, влияющих на улучшение потребительского качества.

На сегодняшний день, промышленный дизайн имеет существенное место в составе НИОКР большинства мировых производственных компаний. Передовыми в этом подразделении являются компании, изготавливающие высококонкурентные продукты, к которым относятся: бытовая техника, средства передвижения (автомобили), компьютерные технологии, средства связи и мн. др. Учитывая масштабность конкуренции при равнозначных входных данных продуктов на рынок, особое значение приобретают дополнительные характеристики, придающие преимущественное положение перед потребителем. Удовлетворение потребностей потребителей позволяет улучшать характеристики изделия. Исходя из этого, в проектировании социокультурной среды принимает участие не только дизайнер, но и пользователь, использующий изготовленную продукцию в повседневной жизни. В результате чего потребитель организовывает свое предметное пространство.

Промышленный    образец определяется как художественно

конструкторское решение изделия промышленного или кустарноремесленного производства, определяющее его внешний вид [1].

Так, дизайн представляет собой своеобразный метод при проектировании которого, учитываются физиологические и психологические особенности, удобство и комфорт при использовании, повышенная функциональность, качество изделия, внешние характеристики (эстетичность), социальная направленность. Дизайн позволяет не только создавать все окружающее материальное пространство, но и решать социальные проблемы. Наравне с совершенствованием промышленного дизайна и проникновением в различные сферы, получила свое развитие и эргономика, поэтапно занимая главную позицию при проектировании и воплощении проектных объектов. Благодаря чему возникает необходимость в лабораториях эргономики, в которых одной из главных задач является надежность при эксплуатации, безопасность и эффективность трудовой деятельности, для обеспечения высокой работоспособности сотрудников, что является гарантом надежности репутации компании, бренда в целом.

Эргономические принципы, методы и данные имеют непосредственное отношение ко всем стадиям создания и использования систем: анализу, проектированию, разработке, испытаниям, оценке, функционированию оборудования. Определяющим является проектирование, т.е. тесно связанная с наукой и инженерией деятельность по созданию проекта – прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, процесса [2].

Для достижения в промышленности конкурентоспособного изделия, стремящегося к совершенству самого продукта необходимо проводить морфологический анализ.

Морфологический анализ - основан на подборе возможных решений для отдельных частей задачи (так называемых морфологических признаков, характеризующих устройство) и последующем систематизированном получении их сочетаний (комбинировании). Относится к эвристическим методам [3].

Метод морфологического анализа является образцом комплексного подхода в инженерии. Привнесение этого метода в при разработке новых изделий обеспечивает выработку наиболее эффективных решений. Суть метода заключается в нахождении основополагающих составляющих для создания продукта, с возможностью получения качественных, инновационных, эффективных решений за короткий промежуток времени. Морфологический анализ в отличие от других методов, позволяет взглянуть на проблему под другим ракурсом, что ведет к приобретению целого комплекса решений. Морфологический анализ представляет собой систематизированный анализ различных комбинаций технических решений с целью выявления новых оригинальных идей. В ходе морфологического анализа был выработан ряд частных методик, наиболее широкое применение из которых получила методика морфологических таблиц, позволяющей рассмотреть различные комбинации решений. Так, в улучшаемой технической системе было выделено определенное количество характерных для нее признаков. Каждый из которых характеризует особенности, параметры системы, технические характеристики определяющих решение проблемы.

В последствие по каждому из морфологических признаков были сформированы списки разных вариантов воплощения данных признаков. Эти признаки были размещены в качестве матрицы (морфологической таблицы), что улучшило само поле поиска. В свою очередь морфологические матрицы подразделяются на матрицы общих возможностей и матрицы структурных решений. Так матрица общих возможностей позволяет подсказать идею технической концепции проектируемого объекта в целом. Данная матрица была использована в ходе работы, что позволило выделить возможный состав проектируемого объекта. В качестве объекта нами были выбраны домашние тапочки, присутствующие практически в каждом домашнем обиходе. Перед нами встала задача решения ряда проблем, с которыми сталкивались пользователи. Подобная работа позволила сформировать решения относительно каждой целевой группы, пользующейся этим продуктом.

Были выделены значимые параметры относительно каждого сегмента.

тапочки изготовленные для людей с нарушением зрения

тапочки изготовленные для людей преклонного возраста

Параметры Значения ( основные показатели, применяемые в изделиях) Материал (текстиль) Фл.. Вдйлок Вел (бар ор ат) Вельвет Трикотаж Подошва (материал) Вой*<^ Микропористая резина lacr jpa) Полиуретан пвх (поливинилхлорид) Внутреннее оснащение ортопедическая стегп-”-(подляг . с супинатор) стелька' ^ с ворсом _ стег напопн >ка мним теп ем рефлекторная поверхность стелек Подошва (дополнительные параметры) чистящий коврик стоплеры жея юсть — — Разновидности откр» ~ закрытые с рем для по; 4КОЙ порки — — Форма (дизайн) станд.” ные с дополнительными ""пецц- ,1 / н ■•^-фор пьной лы — — Удобство эксплуатации оснащу светоди —■ ■ «СГГаЩение 3BV- 'ЭЫМ ■^у ханмзмлм — — — Приведение в рабочее состояние ручм' внлючеь автоматическВ^*- *—- включение постоянно U жЦцчем состоя!ии — — Устройство зарядки при наличии дополнительных параметров на батарейках (щелочном элементе питания) на аккумуляторах батар №НЫХ уэх — -— Параметры свечения флуоресцентная ткань флуоресцентная краска фпуоое' битная Ra — — Способ очистки ручная чипт*'^ ^^ф^^^истка (сухая) химчистка — — тапочки изготовленные для людей с нарушением слуха

тапочки изготовленные для детей

Рис.1 Морфологический анализ на основе конкретного примера домашних тапочек

В таблице представлены возможные решения применительно к определенной группе пользователей. Набор значений морфологических признаков представленных в ячейках соответствуют вариантам решения проблем. Морфологическая таблица вырабатывает представление о структуре изделия. Применение данного метода помогло нам в поиске путей решения непредвиденных и абсолютно новых задач, например для выявления предъявляемых наборов узлов разрабатываемых тапочек. Данные варианты были вписаны в таблицу. У всех объектов присутствуют, как положительные, так и отрицательные параметры. Исходя из цели достижения наиболее унифицированного объекта, была проведена оценка с учетом следующих параметров:

• -    функциональность;

• -    эргономичность;

• -    инновационность;

• -    результативность (от использования этого объекта);

• -    эстетичность;

• -    утилитарность;

• -    экологичность

Во время выполнения морфологического анализа руководствовались следующими принципами:

• -    заинтересованность применительно ко всем элементам исследования;

• -    отсутствие ограничений в решениях до получения общей картины всех вариантов решения;

• -    точная формулировка поставленных задач.

К основным этапам морфологического анализа были включены следующие этапы:

• -    точная формулировка исходящей проблемы;

• -    выявление параметров обусловленных разрешением проблемы;

• -    разделение характеристик в наборы матриц с их значениями;

• -    составление вариантов посредством комбинаций

• -    сверка всех вариантов на гармоничное сочетание элементов с принятием в расчет отсутствующих показателей (-), а также с учетом функциональной ценности всех допустимых сочетаний;

• -    отбор наиболее оптимального варианта в решение проблемы.

Морфологическая таблица включает как параметры структуры изделия, так и функции отдельных элементов.

Рассмотрим особенности разработки морфологической матрицы на примере домашних тапочек. Во-первых: постараемся ответить на поставленные вопросы:

Что должно осуществлять изделие? - Предназначение заключается в ношении внутри дома, жилых помещений и др.

Каковы условия перемещения? - Кафель, ламинат, паркет, линолеум, ковролин. В любое время суток, вне зависимости от освещенности пространства.

Во-вторых, составляем перечень возможных признаков, характерных параметров, от которых зависит решение проблемы. На рисунке 1 представлены те признаки, которые были необходимы для разработки проекта домашних тапочек:

• -    материал (текстиль);

• -    подошва (материал);

• -    внутреннее оснащение;

• -    подошва (дополнительные материалы);

• -    разновидности;

• -    форма дизайн;

• -    удобство эксплуатации;

• -    приведение в рабочее состояние;

• -    устройство зарядки при наличии дополнительных параметров;

• -    параметры свечения;

• -    способ очистки

Третьим шагом является составление списков возможных вариантов по каждому признаку. В качестве основного материала изделия предлагаются следующие варианты: флис, войлок, велюр, вельвет, трикотаж. Для подошвы были использованы следующие разновидности материала: войлок, микропористая резина, эвапласт (эвапора), полиуретан, ПВХ. По внутреннему оснащению тапочек были предложены: ортопедическая стелька с учетом подпяточника и супинатора, стелька с ворсом, стелька с внутренним наполнителем, стельки с рефлекторной поверхностью. В качестве дополнительных параметров были рассмотрены следующие варианты: чистящий коврик, стопперы, рельефная поверхность. Подразделение по разновидностям: открытые, закрытые, с резинкой для подпорки. Сами тапочки по форме делятся на: стандартные, с дополнительными деталями, оригинальной формы. Для удобства эксплуатации нами были предложены варианты оснащения светодиодами и звуковыми механизмами, включение и выключение которых осуществлялось бы в свою очередь ручным, автоматическими методами, либо постоянно находились в рабочем состоянии. При наличии данных параметров в качестве зарядки были рассмотрены следующие виды: батарейки (щелочные элементы питания), аккумуляторы, солнечные батарейки. Для достижения видимости в ночное время суток были использованы параметры свечения с помощью: флуоресцентной ткани, флуоресцентной краски и флуоресцентных нашивок. Для очистки изделия были предусмотрены следующие параметры: ручная (сухая), ручная (влажная) и химчистка.

Все эти параметры были распределены в зависимости от сегмента. Так для каждой категории были выбраны и учтены определенные параметры, представляющие значимую роль конкретно в их случае. Например, при одном и том же параметре «удобство эксплуатации» были выбраны разные значения для людей с нарушением зрения и для лиц с нарушением слуха. В случае, где люди имели нарушения зрения были использованы показатели ориентированные на слух, т. е. они могли найти свои тапочки ориентируясь на звуковые сигналы. Что касается лиц с проблемами слуха, тапочки были оснащены светодиодами, благодаря которым их можно беспрепятственно найти внутри помещения. Еще одна категория к которой относятся люди преклонного возраста, для них были учтены параметры подсветки с помощью флуоресцентных нашивок, благодаря которым они свободно могли бы перемещаться в ночное время суток. Для детей также были предусмотрены подпорки в виде резиночек, которые позволяли бы при их сверх подвижном ритме, не слетать с ноги. Также все эти тапочки оснащены солнечными батарейками, что позволяет не затрачиваться на щелочные элементы питания и аккумуляторы, позволяя заряжаться им солнечной энергией. Подобное подразделение позволяет создать и усовершенствовать непосредственно тот продукт, в котором нуждается потребитель. Такой подход позволяет выделить объект на фоне аналогичных изделий, что улучшает его конкурентные преимущества.

Четвертый шаг предполагает рассмотрение всех возможных комбинации, где осуществляется перебор всех вариантов решений с помощью, предположим, нумераций каждого из показателей, начиная с 1 и заканчивая 55. Например один из вариантов может выглядеть следующим образом: 1; 8; 11; 18; 21; 26; 31; 36; 43; 48; 51. Такой перебор позволяет создать большое количество различных вариантов. Многие из вариантов являются не особо удачными, поэтому они отбрасываются. Лишь небольшая часть отобранных вариантов после проверки на гармоничное сочетание элементов и воплощение приковывает к себе внимание. Все это проделывается на пятом этапе.

На конечном шестом этапе рассматриваются и отбираются наиболее перспективные решения. Данный этап является ответственным, поскольку в данном методе отсутствуют другие методы эффективности различных комбинаций. Здесь больше разработчики и дизайнеры опираются на интуитивный, опытно-практические способности, навыки, а также знания в различных областях. В ходе морфологического анализа для повышения точности и обоснованности выбора могут использоваться методы экспертных оценок и весовых коэффициентов.

Основным инструментом морфологического анализа представляется построение морфологической таблицы, на верхней части которого вписываются существенные признаки, а в столбцы вносятся допустимые вариации их проявления. Тем самым в процессе задействуются, как внешнее составляющая изделия, так и его технические параметры. Используя данный метод в своей работе, нами был получен значимый результат, составленный из сочетания всех качественных признаков, необходимых для создания унифицированного изделия. Применение морфологической матрицы улучшило представление поискового поля решения задачи. Так, в результате концентрации и системного анализа сформировалась новая информация, которая при обычном просмотре вариантов не всегда принимается во внимание.

Основные этапы разрешения задачи путем использования морфологического анализа заключаются: в определении весомых факторов объекта, выявлении уровня ценности каждого из параметров, балловой системе оценки важности параметров в рамках разработанной шкалы, суммировании баллов всех параметров с дальнейшим выбором наиболее оптимального варианта.

Таким образом, применение морфологического анализа осуществляется для исследования проблемных ситуаций и выбора направления решения конструкторских задач общего характера, при разработке новых изделий и поиске вариантов новых компоновочных, схемных решений и др.

Критерий конкурентоспособности учитывается исходя из значимости и уровня исполнения функций объектом относительно того сегмента для которого создавался продукт, в сравнении с аналогами. С помощью данного подхода происходит понимание цели и усовершенствование систем.