基于灰色模糊理論的技術(shù)路線圖實施效果評價

張 哲，馮宗憲

（西安交通大學(xué)經(jīng)濟與金融學(xué)院，西安710061）

0 引言

技術(shù)路線圖（TRM）是一種制定技術(shù)規(guī)劃的管理工具，可用于技術(shù)預(yù)測、研發(fā)管理和戰(zhàn)略規(guī)劃。自20世紀70年代美國摩托羅拉公司首次正式使用技術(shù)路線圖以來，它得到了企業(yè)界和理論界的關(guān)注，并取得了快速的發(fā)展。進入21世紀后，技術(shù)路線圖在國外被廣泛運用于企業(yè)、產(chǎn)業(yè)以及國家關(guān)鍵技術(shù)規(guī)劃和管理工作中[1]。我國引入技術(shù)路線圖的概念相對較晚，但是國家科技部、部分省份科技廳組織重大專項課題，制定出了一批技術(shù)路線圖，用于支持產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步或未來科學(xué)技術(shù)規(guī)劃的制定。目前，技術(shù)路線圖正越來越多地應(yīng)用于我國各層面的技術(shù)管理工作中。

通過對國內(nèi)已制定的技術(shù)路線圖繪制過程和應(yīng)用情況的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)普遍缺乏對技術(shù)路線圖后續(xù)的有效評估和管理工作。然而，技術(shù)路線圖是對所研究技術(shù)領(lǐng)域的一項長期、動態(tài)的管理過程，不僅要重視前期技術(shù)路線圖的編訂和繪制過程，更需要對后期實施技術(shù)路線圖的效果進行評估，并對已有技術(shù)路線進行修正。國內(nèi)外現(xiàn)有文獻顯示，對技術(shù)路線圖的評價還主要采用定性方法，進行量化評估的工作還處于探索階段。本文嘗試利用灰色模糊數(shù)學(xué)理論，通過分析技術(shù)路線圖的繪制過程及其結(jié)構(gòu)形式，來建立技術(shù)路線圖的評價模型。

1 技術(shù)路線圖實施效果的灰色模糊綜合評價

目前，對技術(shù)路線圖的定量評價工作還處于探索階段[2,3]。不難看出，從技術(shù)路線圖的繪制目的來看，就是想找到未來技術(shù)愿景或任務(wù)的實施和發(fā)展路徑。對技術(shù)路線圖實施效果的評價就是基于對研發(fā)項目完成情況的評判，來考察整體技術(shù)愿景或任務(wù)的達成情況。由于對技術(shù)路線圖實施效果的評價是一個多層次、多因素、多階段的復(fù)雜系統(tǒng)，適合使用模糊評價的方法；同時，評判專家的能力和對評判內(nèi)容的熟悉程度不同，會導(dǎo)致所給出的評價信息常常帶有一定的灰色性。本文利用灰色模糊綜合評價的方法，來建立技術(shù)路線圖實施效果的評價模型。

灰色模糊綜合評價可以理解為在已知信息不充分的前提下，評判具有模糊因素的復(fù)雜系統(tǒng)的一種方法[4]。關(guān)于將灰色理論和模糊理論進行綜合評判的研究，已有的相關(guān)成果從不同的方法路徑進行了實現(xiàn)?？傮w來說包括：①將灰色評判和模糊評判分別展開，然后再將結(jié)果進行綜合評判[5,60]。②將灰色度和模糊度納入統(tǒng)一的集合，使用灰色模糊集合概念考量目標對象，得到綜合評價結(jié)果[7]。本文使用灰色模糊集合來評測產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖?；疑：峡捎涀鰽?～=(A～,A?)={(x,μA(x),νA(x))x∈X}，其中A～稱為集合的模糊部分（簡稱模部），A?稱為集合的灰色部分（簡稱灰部）。模部和灰部分別用于反應(yīng)評價信息時的不確定性和不完全性。

（1）指標體系的建立。

根據(jù)技術(shù)路線圖的繪制過程和形式結(jié)構(gòu)，本文建立了一個技術(shù)路線圖實施效果的評價指標體系（如圖2所示）。在該評價指標體系中，頂層是對技術(shù)路線圖繪制初始時確定的技術(shù)愿景或任務(wù)達成情況的評價；一級指標是對技術(shù)路線圖中各項技術(shù)環(huán)節(jié)或組成進展情況的評價；二級指標是依據(jù)路線圖繪制研討會上對各項技術(shù)環(huán)節(jié)或組成提出的具體子技術(shù)目標展開的，并對子技術(shù)目標完成情況進行評價；三級指標是按照各子技術(shù)目標下對應(yīng)的研發(fā)項目展開的，通過考察研發(fā)項目關(guān)鍵技術(shù)指標的達成情況，對各研發(fā)項目的實現(xiàn)效果進行評價。

（2）確定各層指標權(quán)重的灰色模糊集合。

在對技術(shù)路線圖進行評價時，各級指標的因素集對上層指標的影響程度是不同的。需要根據(jù)因素的影響作用大小賦予不同的權(quán)重值，從而反映技術(shù)發(fā)展中的實際狀態(tài)。本文采用德爾菲法讓評審專家們在路線圖繪制過程中的幾次研討會上對各級指標因素的權(quán)重值進行分散評定，并且根據(jù)自身對指標因素的熟悉程度給出權(quán)重賦值對應(yīng)的灰度值（考慮信息的充分程度很難用通用的公式描述，本文將信息的充分程度劃分為{充分，較充分，一般，較貧乏，貧乏 }，分別對應(yīng)灰度值{0～0.2，0.2～0.4,0.4～0.6,0.6～0.8,0.8～1}）。將收集到的所有權(quán)重賦值數(shù)據(jù)求均值并歸一化處理，并將權(quán)重值相對應(yīng)的所有灰度賦值求均值，得到各級指標因素權(quán)重相應(yīng)的灰色模糊集合：

圖2 技術(shù)路線圖評價指標體系

（3）建立評判矩陣。

對于三級指標中的某個研發(fā)項目Pk，讓n名專家就評價標準集Sk={關(guān)鍵指標S1，關(guān)鍵指標S2，…，關(guān)鍵指標Sj}，根據(jù)評語集C={C1，C2，…，Cq}對研發(fā)項目進行模糊評判；并且讓每名專家依據(jù)對該研發(fā)項目領(lǐng)域的熟悉程度、判斷的自信程度給出其模糊評判對應(yīng)的灰度值。由此可得到某個研發(fā)項目的灰色模糊評判矩陣：其中模部由n名專家評分構(gòu)成的模糊隸屬度矩陣組成，灰部由給出該隸屬度值的專家評判的灰度求均值所得。

（4）逐層進行灰色模糊綜合評價。

本文建立的技術(shù)路線圖評價指標是多層體系。在得到某層級指標的灰色模糊評判矩陣和相應(yīng)指標權(quán)重的灰色模糊集合后，通過合成運算可得到該層指標對上一層指標因素的灰色模糊綜合評價結(jié)果，并且評價結(jié)果集可組成上層指標因素的灰色模糊評判矩陣。逐層向上做合成運算，得到頂層因素的灰色模糊綜合評價結(jié)果值。為了在對技術(shù)路線圖評價過程中盡可能多的保留評價信息，以使評價結(jié)果盡可能符合實際，合成運算中在模部運算中采用M(·,+)算子，在灰部運算中采用M(⊙,+)算子。由此，可得到灰色模糊綜合評價結(jié)果：

（5）評價結(jié)果的處理。

則在結(jié)果集B中的最大值Bi所對應(yīng)的評語Ci為技術(shù)路線圖實施效果的綜合評價結(jié)果。

需要指出的是，對技術(shù)線圖實施效果的評價是在某一時間點上基于對路線圖中所有研發(fā)項目完成情況的評判。因此，在某一時間點上，實際評價中存在一些未完成的研發(fā)項目。在評價過程中對未完成的研發(fā)項目，可按評語集C={C1，C2，…，Cq}中最低的評分值Cq補全對該研發(fā)項目的灰色模糊綜合評價值同時，由于技術(shù)路線圖制定和實施也是一項復(fù)雜和動態(tài)的過程，路線圖中的研發(fā)項目會隨實際情況做出增刪和調(diào)整，所以在建立評價指標體系時也需要根據(jù)技術(shù)路線圖內(nèi)容進行調(diào)整更新。

2 算例分析

陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖制定時的愿景任務(wù)是在“十二五”期末使陜西在晶硅太陽能電池生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)水平達到或超過第一梯隊省份。應(yīng)用本文前述建立的評價模型擬對2015年時陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖的實施效果進行評價（以太陽能電池組件封裝環(huán)節(jié)為例）。

（1）建立評價指標體系。由陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖可以看出，晶硅太陽能電池技術(shù)包括晶硅制備、硅片加工、電池片生產(chǎn)、組件封裝四個技術(shù)環(huán)節(jié)。到2015年時，產(chǎn)業(yè)鏈上組件封裝技術(shù)環(huán)節(jié)的5個研發(fā)項目中，有4個研發(fā)項目可以完成，1個項目難以完成。假設(shè)在2015年評價時間點上這1個研發(fā)項目沒有完成。根據(jù)本文前述的評價指標體系構(gòu)建原則，建立相應(yīng)的評價指標體系如圖4所示。

（2）確定各級指標權(quán)重的灰色模糊集合。通過使用德爾菲法讓技術(shù)路線圖的繪制專家在研討會上對各層級因素的指標權(quán)重進行打分，由此可得到各級指標權(quán)重的灰色模糊集合，如表1所示。

圖4 陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖實施效果評價指標體系（以組件封裝環(huán)節(jié)為例）

表1 各指標權(quán)重

（3）建立評判矩陣。對于研發(fā)項目P1（太陽能電池用蓄電池研究），設(shè)有10名專家對研發(fā)項目P1就關(guān)鍵技術(shù)指標（評價標準集S1={大電流放電性能，使用壽命，耐過放電性能}）在國內(nèi)所達到的技術(shù)水平，按照評語集C={優(yōu)秀、良好、中等、較差}對P1進行模糊評判，并同時給出其模糊評判對應(yīng)灰度的均值，由此可得到研發(fā)項目P1的灰色模糊評判矩陣：和研發(fā)項目P1特征項權(quán)重的灰色模糊集合：同理，可得到其它研發(fā)項目的灰色模糊評判矩陣，以及對應(yīng)權(quán)重的灰色模糊集合

（4）逐層進行灰色模糊綜合評價。由公式（1）可計算出太陽能電池組件封裝環(huán)節(jié)各研發(fā)項目的灰色模糊綜合評價結(jié)果：

由于研發(fā)項目P5（晶硅電池低應(yīng)力焊接技術(shù)研究）在時間點2015年未完成，所以研發(fā)項目P5以“較差”評給出綜合評價結(jié)果：

由此按照評價指標體系的結(jié)構(gòu)可組成二級指標各子技術(shù)目標的灰色模糊評判矩陣：

同理，由公式（1）可求出二級指標各子技術(shù)目標的灰色模糊綜合評價結(jié)果：

則一級指標太陽能組件封裝技術(shù)環(huán)節(jié)的灰色模糊綜合評價結(jié)果為：

假定給出了產(chǎn)業(yè)鏈其它技術(shù)環(huán)節(jié)（晶硅制備、硅片生產(chǎn)和電池片生產(chǎn)）的灰色模糊綜合評價結(jié)果，并組成頂層因素的灰色模糊評判矩陣：可得到陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖總體實施效果的灰色模糊綜合評價：

3 結(jié)論與建議

本文利用灰色模糊綜合評價相關(guān)理論，通過對技術(shù)路線圖結(jié)構(gòu)形式和制定流程的分析，建立了技術(shù)路線圖實施效果的評價模型。并以陜西省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)為實例，對該模型在技術(shù)路線圖實施效果評價中的應(yīng)用進行了詳解。由于對技術(shù)路線圖的定量評估工作還處于探索階段，且繪制出的技術(shù)路線圖在形式和結(jié)構(gòu)上也會存在差異。因此，對技術(shù)路線圖實施效果評價的模型也需要隨著路線圖內(nèi)容進行適時的調(diào)整。希望本文能夠豐富相關(guān)研究內(nèi)容，為技術(shù)路線圖的量化管理提供思路。

[1] 長城企業(yè)戰(zhàn)略研究所.技術(shù)路線圖：自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略工具[J].新材料產(chǎn)業(yè),2006,(1).

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[3] 陳坤.基于系統(tǒng)動力學(xué)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖制定[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理,2011,32(4).

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