技術(shù)成熟度評(píng)估在飛行試驗(yàn)中的應(yīng)用

朱江輝，孫勇軍，周占廷

(中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院 科技部，陜西 西安710089)

0 引言

技術(shù)成熟度評(píng)估(TRA)是一種科學(xué)的管理方法，它有助于科研項(xiàng)目管理者全面、客觀(guān)、及時(shí)地了解技術(shù)的成熟水平［1］，掌握研發(fā)現(xiàn)狀，預(yù)估與研發(fā)目標(biāo)的差距和研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，更有助于各項(xiàng)技術(shù)規(guī)劃的科學(xué)制定。

技術(shù)成熟度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)由NASA于20世紀(jì)90年代初提出，并被美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室作為武器系統(tǒng)技術(shù)成熟度的評(píng)價(jià)方法［2］。目前技術(shù)成熟度的概念已在國(guó)際上普遍采用，2005-2006年標(biāo)準(zhǔn)版本的技術(shù)成熟度等級(jí)體系已在英國(guó)、法國(guó)和日本等國(guó)家或組織獲得認(rèn)可［3］。解放軍總裝備部在“十一五”期間，牽頭制定了《裝備預(yù)研技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)辦法(試行)》［4］，開(kāi)始在武器裝備預(yù)研項(xiàng)目中推廣應(yīng)用技術(shù)成熟度方法?！都夹g(shù)成熟度等級(jí)》和《技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)程序與要求》兩項(xiàng)國(guó)軍標(biāo)已經(jīng)完成了意見(jiàn)征求，不久即將正式頒布，成為“十二五”重大科研項(xiàng)目和型號(hào)研制的重要標(biāo)準(zhǔn)。隨后，我國(guó)空空導(dǎo)彈、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和復(fù)合材料等相關(guān)單位也推廣了技術(shù)成熟度等級(jí)評(píng)價(jià)方法［5-8］。本文深入分析了美國(guó)國(guó)防部和國(guó)內(nèi)武器裝備研制兩種關(guān)于技術(shù)成熟度等級(jí)的定義，結(jié)合飛行試驗(yàn)科學(xué)的特點(diǎn)，給出了飛行試驗(yàn)技術(shù)成熟度等級(jí)描述。在此基礎(chǔ)上，參考美國(guó)按技術(shù)成熟度等級(jí)將裝備研制劃分的階段和對(duì)應(yīng)內(nèi)涵，根據(jù)技術(shù)完成形式對(duì)飛行試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的不同作用，依據(jù)我國(guó)科技發(fā)展戰(zhàn)略和武器裝備研制周期，對(duì)飛行試驗(yàn)技術(shù)成熟度等級(jí)進(jìn)行階段劃分和內(nèi)涵說(shuō)明，并在具體業(yè)務(wù)推進(jìn)中應(yīng)用。

1 技術(shù)成熟度的相關(guān)定義

技術(shù)成熟度(TR)是指技術(shù)相對(duì)于某個(gè)具體系統(tǒng)或項(xiàng)目來(lái)說(shuō)所處的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，它反映了技術(shù)對(duì)于項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)的滿(mǎn)足程度。

技術(shù)成熟度等級(jí)(TRL)是指對(duì)技術(shù)成熟程度進(jìn)行量度和評(píng)測(cè)的一種標(biāo)準(zhǔn)，將技術(shù)從萌芽狀態(tài)到成功應(yīng)用于系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程劃分為幾個(gè)階段，為管理層和科研單位提供了一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化通用語(yǔ)言。

TRA是采辦和科研管理中廣泛采用的一種評(píng)估工具，也是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)研究承擔(dān)機(jī)構(gòu)作為技術(shù)評(píng)估的手段。通過(guò)TRA能夠有效控制產(chǎn)品發(fā)展和系統(tǒng)采辦的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)成熟度評(píng)估方法是采用技術(shù)成熟度對(duì)技術(shù)的成熟度進(jìn)行評(píng)價(jià)的一套方法、流程和程序，它是采用TRL和一個(gè)系統(tǒng)化的實(shí)施程序來(lái)完成技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)報(bào)告的一個(gè)過(guò)程。

2 飛行試驗(yàn)TRL的確定

美國(guó)國(guó)防部(DOD)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)將TRL分為9個(gè)等級(jí)，并明確了每一等級(jí)的定義和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定技術(shù)必須達(dá)到7級(jí)才能進(jìn)入武器系統(tǒng)。此評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)適用于硬件、軟件和制造技術(shù)，表1給出了其具體的成熟度等級(jí)定義。

表1 美國(guó)國(guó)防部TRL定義Table 1 TRL definition of DOD

國(guó)內(nèi)相關(guān)單位參考美國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)章，編制了國(guó)內(nèi)武器裝備研制評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。與國(guó)外相比，維持了9級(jí)TRL，有針對(duì)性地細(xì)化和修訂了對(duì)應(yīng)的等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。表2為國(guó)內(nèi)武器裝備研制評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。

表2 國(guó)內(nèi)武器裝備研制TRL定義Table 2 TRL definition of domestic military equipment development

飛行試驗(yàn)是試驗(yàn)環(huán)節(jié)的一部分，同時(shí)又是飛機(jī)研制的最后環(huán)節(jié)，具有其特殊性。近年來(lái)，中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院組織了各專(zhuān)業(yè)試飛專(zhuān)家，成立了專(zhuān)家組，研究了國(guó)內(nèi)外各類(lèi)技術(shù)成熟度等級(jí)的要求和內(nèi)涵，分析了型號(hào)試飛生命周期內(nèi)(立項(xiàng)前、立項(xiàng)階段、設(shè)計(jì)階段、實(shí)施階段、總結(jié)階段和拓展階段)所關(guān)聯(lián)的技術(shù)點(diǎn)、技術(shù)文件、隊(duì)伍建設(shè)和管理特點(diǎn)及內(nèi)涵，針對(duì)目前飛行試驗(yàn)現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的論證與研究，于“十二五”初完成了飛行試驗(yàn)范疇的技術(shù)成熟度等級(jí)定義，如表3所示。

表3 飛行試驗(yàn)TRL定義Table 3 TRL definition of flight test

總體來(lái)說(shuō)，TRL是一種已經(jīng)被證明了在不同機(jī)構(gòu)間傳遞有關(guān)衡量新技術(shù)狀態(tài)的有效參數(shù)。涵蓋了技術(shù)或技術(shù)系統(tǒng)的概念提出、實(shí)驗(yàn)室演示、應(yīng)用環(huán)境證明等階段。飛行試驗(yàn)TRL標(biāo)準(zhǔn)的確定，為化解型號(hào)試飛技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)科研項(xiàng)目的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。

3 飛行試驗(yàn)TRA的分類(lèi)與實(shí)踐

在武器裝備研制過(guò)程中，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。為了更進(jìn)一步對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，美國(guó)以分解完成的TRA為基礎(chǔ)，將整個(gè)裝備研制過(guò)程劃分為4個(gè)階段［1］，表4給出了各階段的內(nèi)涵與TRA的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表4 美國(guó)裝備研制階段分類(lèi)Table 4 Classification of U.S.equipment development

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的前提是對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行正確的識(shí)別和合適的評(píng)估，美國(guó)將裝備研制過(guò)程分為裝備分析、技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)與裝備四個(gè)階段，使得科技管理和實(shí)施者可以根據(jù)不同階段的側(cè)重點(diǎn)對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行更加有效的把控。

飛行試驗(yàn)極其昂貴、費(fèi)時(shí)，并存在潛在危險(xiǎn)［9］，因此技術(shù)發(fā)展一直是中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院科研生產(chǎn)的主題。在研究美國(guó)裝備研制過(guò)程階段劃分與內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)科技發(fā)展的戰(zhàn)略——“生產(chǎn)一代、研制一代、預(yù)研一代、探索一代”和武器裝備研制的生命周期——“論證、方案、工程研制、設(shè)計(jì)定型、生產(chǎn)定型”［10］，依據(jù)飛行試驗(yàn)TRA標(biāo)準(zhǔn)，按照技術(shù)完成形式對(duì)飛行試驗(yàn)的不同作用，中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院將飛行試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展方向也分為四大類(lèi)，具體的分類(lèi)內(nèi)涵與技術(shù)成熟度等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5所示。

表5 飛行試驗(yàn)技術(shù)分類(lèi)Table5 Technical classification of flight test

可以看出:飛行試驗(yàn)的“探索類(lèi)技術(shù)”與國(guó)內(nèi)科技發(fā)展戰(zhàn)略的“探索一代”和美國(guó)裝備研制過(guò)程的“裝備分析”相對(duì)應(yīng);“預(yù)研類(lèi)技術(shù)”與國(guó)內(nèi)科技發(fā)展戰(zhàn)略的“預(yù)研一代”和美國(guó)裝備研制過(guò)程的“技術(shù)開(kāi)發(fā)”相對(duì)應(yīng);“發(fā)展類(lèi)技術(shù)”與國(guó)內(nèi)科技發(fā)展戰(zhàn)略的“研制一代”和美國(guó)裝備驗(yàn)證過(guò)程的“產(chǎn)品開(kāi)發(fā)”相對(duì)應(yīng);“基礎(chǔ)類(lèi)技術(shù)”與國(guó)內(nèi)科技發(fā)展戰(zhàn)略的“生產(chǎn)一代”和美國(guó)裝備研制過(guò)程的“生產(chǎn)與裝備”相對(duì)應(yīng)。

需要指出的是，這里的“基礎(chǔ)類(lèi)技術(shù)”與廣義上的“基礎(chǔ)科研”中的涵義不同。飛行試驗(yàn)中的“基礎(chǔ)類(lèi)技術(shù)”指型號(hào)任務(wù)已經(jīng)完成了相應(yīng)科目的地面試驗(yàn)或飛行驗(yàn)證后，應(yīng)形成對(duì)應(yīng)的作業(yè)文件、操作手冊(cè)、院標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo)等內(nèi)容;而“基礎(chǔ)科研”指高新技術(shù)的共性關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)前沿技術(shù)等相關(guān)范疇內(nèi)容?！盎A(chǔ)類(lèi)技術(shù)”的目的是對(duì)已經(jīng)掌握的技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的提煉，形成對(duì)本專(zhuān)業(yè)后續(xù)人員和與行業(yè)相關(guān)人員具有參考和指導(dǎo)意義的手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn);“基礎(chǔ)科研”是針對(duì)前沿技術(shù)的跟蹤與突破。

參照美國(guó)裝備研制過(guò)程的分類(lèi)和國(guó)內(nèi)科技發(fā)展戰(zhàn)略分段，飛行試驗(yàn)TRA四個(gè)階段的劃分使得科研管理者和科研具體實(shí)施者在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制上更加科學(xué)、合理。中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院在近兩年的預(yù)先研究、航空基金管理、技術(shù)創(chuàng)新和型號(hào)試飛支持技術(shù)等工作中，已經(jīng)應(yīng)用飛行試驗(yàn)TRA理念和技術(shù)的階段分類(lèi)與內(nèi)涵對(duì)其進(jìn)行管控。

飛行試驗(yàn)TRA準(zhǔn)則的產(chǎn)生和技術(shù)階段分類(lèi)的推行，使得飛行試驗(yàn)與國(guó)內(nèi)外各相關(guān)行業(yè)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管控體系進(jìn)行了接軌，技術(shù)工作的推進(jìn)與管理更加標(biāo)準(zhǔn)化、制度化和系統(tǒng)化。通過(guò)近兩年的推廣，達(dá)到了如下目的:

(1)有助于科研人員在完成型號(hào)地面試驗(yàn)或飛行試驗(yàn)后樹(shù)立系統(tǒng)提煉的意識(shí);

(2)明確了只有技術(shù)發(fā)展類(lèi)或基礎(chǔ)類(lèi)技術(shù)(技術(shù)成熟度大于或等于7的技術(shù))才能應(yīng)用于型號(hào)試飛中;

(3)給定了預(yù)研類(lèi)項(xiàng)目的等級(jí)和準(zhǔn)則描述，使得各科研人員對(duì)預(yù)研項(xiàng)目立項(xiàng)選題范圍進(jìn)一步明確，有益于促進(jìn)項(xiàng)目申報(bào)的成功率;

(4)拓展了飛行試驗(yàn)從業(yè)者的視野，只要是與飛行器有關(guān)的新原理、新概念的研究，都屬于飛行試驗(yàn)的技術(shù)范疇，不僅僅限于航空領(lǐng)域。

4 結(jié)束語(yǔ)

飛行試驗(yàn)TRA的制定、飛行試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展類(lèi)別的劃分和內(nèi)涵的梳理，為相關(guān)研究和試驗(yàn)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管理起到了一定的作用。后續(xù)仍需加強(qiáng)以下工作:加強(qiáng)飛行試驗(yàn)TRA和技術(shù)類(lèi)別劃分和內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)、理解和掌握;TRA可以有效地對(duì)重大項(xiàng)目“拖降漲”(拖進(jìn)度、降指標(biāo)、漲經(jīng)費(fèi))問(wèn)題進(jìn)行控制，應(yīng)該采取措施盡快將梳理出的飛行試驗(yàn)TRL納入到日常科研管理框架中去。

［1］ Director.Technology readiness assessment(TRA)deskbook［R］.Defense Research and Engineering，2009.

［2］ Mankins J C.Technology readiness levels:a white paper［R］.Office of Space Access and Technology NASA，1995.

［3］ 安茂春，王志健.國(guó)外技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用［J］.評(píng)價(jià)與管理，2008(2):1-4.

［4］ 孟雪松，曾相戈，褚恒之.技術(shù)成熟度與風(fēng)險(xiǎn)管理關(guān)系研究［J］.航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2012(3):6-9.

［5］ 段磊，劉代軍，劉琪.技術(shù)成熟度評(píng)估在空空導(dǎo)彈科研管理中的作用［J］.航空兵器，2012(8):54-57.

［6］ 李瑤.航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)方法研究［J］.燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究，2010，23(5):47-51.

［7］ 藍(lán)元沛，關(guān)志東，孟慶春.復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)方法［J］.復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2010，27(6):150-154.

［8］ 彭紹雄，薄延珍，李學(xué)園，等.技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)方法在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.艦船電子工程，2011，31(8):157-159.

［9］ Stoliker F N.飛行試驗(yàn)工程導(dǎo)論［M］.張立功，等譯.西安:中航工業(yè)試飛中心，2012.

［10］陳華雄，歐陽(yáng)進(jìn)良，毛建軍.技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)在國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目管理中的應(yīng)用探討［J］.科技管理研究，2012(16):191-195.