Целями морфологического анализа и синтеза систем являются: системное исследование всех мыслимых вариантов решения задачи, вытекающих из закономерностей строения (морфологии) совершенствуемого объекта, что позволяет учесть, кроме известных, необычные варианты, которые при простом переборе могли быть упущены исследователем из вида; реализация совокупности операций поиска на морфологическом множестве вариантов описания функциональных систем, соответствующих исходным требованиям, т. е. условиям задачи. Морфологическое множество вариантов описания функциональных систем представляется морфологической таблицей (рис. 5.1).
В морфологической таблице цепочкой связанных альтернатив показан один из вариантов рассматриваемой системы. Общее число всевозможных вариантов N, образующих морфологическое множество, определяется как декартово произведение множеств альтернатив, образованных каждой строкой морфологической таблицы:
В приведенном выражении приняты следующие обозначения:
Kl — число способов (альтернатив) для реализации l-и функции или обобщенной подсистемы;
L — число всех функций.
Морфологическое множество является областью поиска в пространстве размерностью L. Генерируемый вариант системы представляет выборку альтернатив по одной из каждой строки морфологической таблицы и в общем виде записывается следующим образом:
Правило генерации вариантов исследуемых систем таково, что каждый целостный вариант отличается от любого другого варианта рассматриваемого морфологического множества хотя бы одной альтернативой Alm.
Поиск в морфологическом множестве вариантов систем при решении задачи синтеза осуществляется по различным целевым функциям и алгоритмам, которые рассматриваются в последующих разделах данной главы.
Метод морфологического анализа и синтеза реализуется в несколько этапов.
Этап 1.
Проводится формирование исходной цели или проблемы, отражающей основные требования к синтезируемому объекту.
Этап 2.
Осуществляется построение морфологической таблицы и заполнение ее альтернативами.
Этап 3.
Описываются свойства альтернатив морфологической таблицы. Свойства альтернатив могут характеризоваться в шкале наименований классификационными функциональными и структурными признаками или в числовой шкале, отражающей качество альтернатив по различным критериям.
Этап 4.
Формируется формализованное поисковое задание и выбирается вид целевой функции.
Этап 5.
Реализуется та или иная процедура поиска вариантов решения задачи. Под поиском в данном случае понимается последовательность операций выбора из морфологического множества вариантов описания функциональной системы и операций оценки эффективности и совместимости подсистем, образующих синтезированный целостный вариант. Здесь же определяется соответствие варианта требованиям к искомой функциональной системе — от понятия "подходящее решение" до понятия "оптимальное или рациональное решение".
Рассмотрим методы и подходы по обработке информации на каждом этапе морфологического синтеза систем.
