技術(shù)成熟度的通用定義

中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院 許 勝

技術(shù)成熟度的通用定義

中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院 許 勝

技術(shù)成熟度及其通用定義制定的必要性分析

技 術(shù) 成 熟 度（Technology Readiness Level，簡(jiǎn)稱(chēng)TRL）作為一種先進(jìn)的技術(shù)管理工具，通過(guò)將技術(shù)成熟過(guò)程劃分為9個(gè)級(jí)別，可準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，提高管理決策的科學(xué)性，降低新技術(shù)在工程中的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。目前，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)方法在國(guó)內(nèi)外得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是歐洲、美國(guó)等國(guó)家或地區(qū)在國(guó)防采辦過(guò)程中尤其注重對(duì)技術(shù)的成熟度進(jìn)行評(píng)估。

但是，由于TRL來(lái)源于美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA），后來(lái)又被美國(guó)國(guó)防部（DOD）大力推廣使用，所以，TRL的定義通常帶有較強(qiáng)的航空、航天和國(guó)防裝備領(lǐng)域技術(shù)成熟過(guò)程的特點(diǎn)。當(dāng)其它技術(shù)領(lǐng)域使用TRL時(shí)，常常會(huì)遇到對(duì)TRL的原始定義難以理解和使用的問(wèn)題。

本人在多年參加航天和國(guó)防領(lǐng)域，以及國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)等其它技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)實(shí)踐工作的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)了一套技術(shù)成熟度的通用定義，可供航空、航天和國(guó)防裝備以外的技術(shù)領(lǐng)域參考使用。

目前，TRL在國(guó)際上已經(jīng)在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用所遵循的TRL定義基本上都是按照NASA和DOD 的TRL定義改寫(xiě)而成的。NASA 與DOD的TRL定義內(nèi)容僅有稍許差別，我們將這兩個(gè)定義統(tǒng)稱(chēng)為NASA/DOD的TRL定義。

與國(guó)際上TRL推廣應(yīng)用的情況類(lèi)似，在我國(guó)，TRL及其應(yīng)用也越來(lái)越得到其它行業(yè)及領(lǐng)域的重視。在TRL推廣應(yīng)用的過(guò)程中，國(guó)防裝備與航空、航天技術(shù)領(lǐng)域可以直接使用NASA/DOD 對(duì) 于TRL的定義，或者對(duì)其稍加修改便可使用；但是，由于其它領(lǐng)域技術(shù)的成熟過(guò)程與國(guó)防裝備與航空、航天技術(shù)的差異較大，因此，在使用TRL的過(guò)程中可能會(huì)存在一些問(wèn)題，例如不能充分理解和把握NASA/ DOD的TRL定義所體現(xiàn)的技術(shù)成熟過(guò)程及其核心特點(diǎn)等，對(duì)于TRL的使用存在一定的困難。事實(shí)上，在其它領(lǐng)域中推廣應(yīng)用TRL時(shí)，要在本技術(shù)領(lǐng)域的TRL定義中體現(xiàn)技術(shù)成熟過(guò)程的通用特點(diǎn)，同時(shí)也要使本技術(shù)領(lǐng)域的人員容易理解其內(nèi)容，并便于使用。

多年來(lái)，中國(guó)航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)“航天系統(tǒng)院”）在航天領(lǐng)域開(kāi)展了TRL的研究和應(yīng)用工作。最近幾年，航天系統(tǒng)院還參與了國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)中期評(píng)估和年度評(píng)估中TRL評(píng)估的支撐工作。評(píng)估的對(duì)象涉及電子器件和軟件、集成電路制造裝備、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)、數(shù)控機(jī)床、油氣開(kāi)發(fā)、核電、水污染治理、醫(yī)藥創(chuàng)制、傳染病防治等多個(gè)專(zhuān)業(yè)跨度很大的技術(shù)領(lǐng)域。雖然在上述評(píng)估活動(dòng)中，航天系統(tǒng)院與各個(gè)專(zhuān)項(xiàng)的技術(shù)專(zhuān)家共同編寫(xiě)了各個(gè)專(zhuān)項(xiàng)的TRL定義，但是這種直接按照NASA/DOD的TRL定義進(jìn)行編寫(xiě)的方式容易導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，那就是，對(duì)于NASA/ DOD的TRL定義中體現(xiàn)技術(shù)成熟過(guò)程的通用特點(diǎn)，不同的人有不同的理解，缺乏一個(gè)明確的共識(shí)。隨著TRL評(píng)價(jià)方法在我國(guó)進(jìn)一步推廣應(yīng)用，這個(gè)問(wèn)題表現(xiàn)得越來(lái)越突出。

因此，有必要編寫(xiě)一組可以對(duì)各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域在編寫(xiě)本領(lǐng)域TRL定義有所幫助的、通用的TRL定義，將對(duì)于NASA/DOD的TRL定義中體現(xiàn)技術(shù)成熟過(guò)程通用特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)用文字的方式記錄下來(lái)，供大家參考、修改和使用，并逐步形成共識(shí)，使TRL服務(wù)于更為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，降低技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

TRL通用定義的制定原則

制定TRL的通用定義應(yīng)該遵循以下兩個(gè)原則：

一是繼承性：在定義的內(nèi)涵上要與國(guó)際上常用的NASA/DOD的TRL定義保持一致，體現(xiàn)NASA/ DOD定義中各個(gè)級(jí)別的特點(diǎn)。

二是通用性：NASA/DOD的TRL定義是針對(duì)國(guó)防裝備和航空、航天系統(tǒng)制定的，所以，存在一些與裝備或系統(tǒng)有關(guān)的表述。在通用定義中，應(yīng)將這些與裝備或系統(tǒng)有關(guān)的表述轉(zhuǎn)換成在一般技術(shù)領(lǐng)域中可以理解和使用的表述方式。

按照以上原則，基于NASA/ DOD的TRL定義，下文提出了TRL通用定義，并將其與NASA/ DOD的TRL定義進(jìn)行了對(duì)比，描述了兩種TRL定義的異同之處。此外，下文還對(duì)TRL各級(jí)別的含義及特點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明，幫助用戶(hù)在編寫(xiě)自己技術(shù)領(lǐng)域的TRL定義時(shí)更好地理解和掌握NASA/DOD的TRL定義中體現(xiàn)的技術(shù)成熟過(guò)程的通用特點(diǎn)。其中，該級(jí)別的特點(diǎn)主要用于說(shuō)明該級(jí)別在整個(gè)技術(shù)成熟過(guò)程中的地位，以及與其它級(jí)別的區(qū)別。

TRL通用定義描述及與NASA/DOD定義的對(duì)比

下面提出了9級(jí)TRL等級(jí)的通用定義，并與NASA/DOD定義進(jìn)行了對(duì)比分析。

TRL第一級(jí)：

通用定義：發(fā)現(xiàn)或者明確了支持新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的基本原理。

NASA/DOD定義：觀(guān)察到并報(bào)道了與該項(xiàng)技術(shù)有關(guān)的基本原理。

兩種定義的異同之處：通用定義沿襲了NASA/DOD的定義，只是在文字上進(jìn)行了改寫(xiě)，以便

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：發(fā)現(xiàn)或者明確了一種新的科技原理，這種原理將作為支撐新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。其可以是自己發(fā)現(xiàn)的，也可以是別人發(fā)現(xiàn)的。

該級(jí)別的特點(diǎn)：見(jiàn)定義本身。

TRL第二級(jí)：

通用定義：在發(fā)現(xiàn)或者明確的基本原理基礎(chǔ)上形成了新技術(shù)的應(yīng)用設(shè)想。

NASA/DOD定義：形成了技術(shù)概念和/或應(yīng)用設(shè)想。

兩種定義的異同之處：通用定義沿襲了NASA/DOD的定義，只是在文字上進(jìn)行了改寫(xiě)，以便于理解。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：提出了將新的科技原理應(yīng)用于某個(gè)場(chǎng)合（系統(tǒng)、產(chǎn)品，解決問(wèn)題）的設(shè)想，以實(shí)現(xiàn)新的功能和性能。

該級(jí)別的特點(diǎn)：見(jiàn)定義本身。該級(jí)別是研發(fā)活動(dòng)的準(zhǔn)備階段，真正的研發(fā)活動(dòng)尚未開(kāi)展。

TRL第三級(jí)：

通用定義：通過(guò)初步方案設(shè)計(jì)、分析或者試驗(yàn)的手段對(duì)新技術(shù)的關(guān)鍵功能進(jìn)行了可行性展示或者驗(yàn)證。

NASA/DOD定義：通過(guò)分析和試驗(yàn)的手段進(jìn)行了關(guān)鍵性功能驗(yàn)證和/或概念驗(yàn)證。

兩種定義的異同之處：通用定義基本上沿襲了NASA/DOD的定義，只是使其內(nèi)容稍微寬泛一些，以適應(yīng)更多技術(shù)領(lǐng)域的特點(diǎn)。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：真正的研發(fā)活動(dòng)開(kāi)始了。研發(fā)活動(dòng)可以是初步方案設(shè)計(jì)、理論分析或者最基本的試驗(yàn)。這些活動(dòng)對(duì)技術(shù)的可行性可能只是一種初步驗(yàn)證或者僅是一種展示。

該級(jí)別的特點(diǎn)：新技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用設(shè)想的可行性得到初步驗(yàn)證。這些活動(dòng)是技術(shù)攻關(guān)工作的初步嘗試，但是在規(guī)模和資源投入上還很有限。

TRL第四級(jí)：

通用定義：技術(shù)開(kāi)始成熟和驗(yàn)證。與預(yù)想的最終技術(shù)狀態(tài)與驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象相比，技術(shù)狀態(tài)與驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象仍處于較低水平。

NASA/DOD定義：在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)部件或者面包板進(jìn)行了驗(yàn)證。

兩種定義的異同之處（適用于4級(jí)和5級(jí)）：通用定義不僅將驗(yàn)證環(huán)境擴(kuò)展到應(yīng)用對(duì)象，而且避免了采用NASA/DOD的TRL定義中部件或者面包板對(duì)技術(shù)狀態(tài)的描述，以及采用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和相關(guān)的環(huán)境對(duì)技術(shù)驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象的描述。使用者可以根據(jù)自己的需要，對(duì)技術(shù)開(kāi)始成熟和驗(yàn)證（4級(jí)），以及進(jìn)一步成熟和驗(yàn)證（5級(jí)）中的技術(shù)狀態(tài)和驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行劃分和描述。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明（適用于4級(jí)和5級(jí)）：TRL4級(jí)～6級(jí)是技術(shù)成熟的關(guān)鍵階段。4級(jí)是技術(shù)攻關(guān)工作正式開(kāi)始。6級(jí)是技術(shù)得到了突破，基本上消除了較大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。5級(jí)是4級(jí)～6級(jí)的中間級(jí)別，其技術(shù)狀態(tài)和驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象逼真度與4級(jí)和6級(jí)的差別要妥善處理。4級(jí)和5級(jí)之間沒(méi)有嚴(yán)格的界限，各項(xiàng)技術(shù)要根據(jù)自己的成熟規(guī)律，合理地安排這兩個(gè)級(jí)別的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)從3級(jí)向6級(jí)的順利過(guò)渡即可。

該級(jí)別的特點(diǎn)：4級(jí)是技術(shù)攻關(guān)工作的正式開(kāi)始。其技術(shù)狀態(tài)和驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象逼真度與5級(jí)的差別要妥善處理。

TRL第五級(jí)：

通用定義：技術(shù)進(jìn)一步成熟和驗(yàn)證。與預(yù)想的最終技術(shù)狀態(tài)與驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象相比，技術(shù)狀態(tài)與驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象處于中等水平。

NASA/DOD定義：在相關(guān)的環(huán)境中對(duì)部件或者面包板進(jìn)行了驗(yàn)證。

兩種定義的異同之處：見(jiàn)第四級(jí)的這一部分。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：見(jiàn)TRL第四級(jí)的這一部分。

該級(jí)別的特點(diǎn)：5級(jí)是4級(jí)～6級(jí)的中間級(jí)別，其技術(shù)狀態(tài)和驗(yàn)證逼真度與4級(jí)和6級(jí)的差別要妥善處理。

TRL第六級(jí)：

通用定義：以將后期的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)降低到可以接受的程度為目標(biāo)，以盡量低的代價(jià)為約束，使技術(shù)狀態(tài)趨于成熟，并且在足以代表該技術(shù)最終使用環(huán)境特點(diǎn)的環(huán)境中對(duì)技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。

NASA/DOD定義：系統(tǒng)/分系統(tǒng)的模型或者原型在相關(guān)的環(huán)境中進(jìn)行了演示。

兩種定義的異同之處：通用定義避免了采用NASA/DOD的TRL定義中關(guān)于系統(tǒng)/分系統(tǒng)的模型或者原型對(duì)技術(shù)狀態(tài)的描述；將“相關(guān)環(huán)境”改為較容易理解的“足以代表該技術(shù)最終集成狀態(tài)、使用環(huán)境特點(diǎn)的環(huán)境”；采用該級(jí)別應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)和受到的成本約束的方式，對(duì)技術(shù)狀態(tài)的成熟程度，以及驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象的逼真度進(jìn)行了約束。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：這是技術(shù)成熟過(guò)程中的一個(gè)重要里程碑。在這個(gè)級(jí)別上，技術(shù)得到了突破，掃清了重大障礙和風(fēng)險(xiǎn)，但是尚未達(dá)到可以直接使用的程度。

該級(jí)別的特點(diǎn)：技術(shù)狀態(tài)和驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象已經(jīng)達(dá)到了較高水平。通過(guò)技術(shù)狀態(tài)在驗(yàn)證環(huán)境或應(yīng)用對(duì)象中的驗(yàn)證，掃清了重大障礙和風(fēng)險(xiǎn)，但尚未達(dá)到可以直接使用的程度。

TRL第七級(jí)：

通用定義：實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的原型或者其應(yīng)用實(shí)體的原型，并在典型應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用對(duì)象中進(jìn)行了驗(yàn)證。

NASA/DOD定義：系統(tǒng)原型在使用環(huán)境中進(jìn)行了演示。

兩種定義的異同之處：通用定義擴(kuò)展了技術(shù)被應(yīng)用的方式。技術(shù)的應(yīng)用可能有兩種方式：技術(shù)本身直接形成通用產(chǎn)品（如芯片、藥品等）；技術(shù)的成果是專(zhuān)用的或者特制的，要集成到一個(gè)裝備或者系統(tǒng)（即“應(yīng)用實(shí)體”）后進(jìn)行更為充分的驗(yàn)證和實(shí)際使用驗(yàn)證（如某火箭的姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)）。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：該級(jí)別應(yīng)該形成了可以初步使用的原型，并在具有代表性的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行了驗(yàn)證。

該級(jí)別的特點(diǎn)：見(jiàn)定義本身。此級(jí)別形成了可初步使用的原型。

TRL第八級(jí)：

通用定義：進(jìn)一步完善了技術(shù)或其應(yīng)用實(shí)體，已做好實(shí)現(xiàn)最終應(yīng)用目的的準(zhǔn)備。

NASA/DOD定義：實(shí)際系統(tǒng)完成，并完成了試驗(yàn)和演示。

兩種定義的異同之處：通用定義的頭半句是根據(jù)第7級(jí)的內(nèi)容進(jìn)行的適應(yīng)性和一致性的修改。后半句對(duì)NASA/DOD定義的內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)展，可以涵蓋但不限于“實(shí)際系統(tǒng)完成，并完成試驗(yàn)和演示”的內(nèi)容，還可以包括做好了“為最終應(yīng)用目的的實(shí)現(xiàn)”應(yīng)有的其它準(zhǔn)備（如形成標(biāo)準(zhǔn)、獲得許可證或者其它資質(zhì)證明等）。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：處于可以初步使用的原型與達(dá)到預(yù)定應(yīng)用目的的最終成果之間的級(jí)別，一方面要實(shí)現(xiàn)最終的成果，另一方面還要為最終成果的使用準(zhǔn)備好所有的條件。

該級(jí)別的特點(diǎn)：一切準(zhǔn)備就緒，等待最后實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證。

TRL第九級(jí)：

通用定義：實(shí)際使用該技術(shù)或者其應(yīng)用實(shí)體，證明達(dá)到了預(yù)定的應(yīng)用目的。

NASA/DOD定義：通過(guò)成功的執(zhí)行任務(wù)，實(shí)際系統(tǒng)得到了驗(yàn)證。

兩種定義的異同之處：NASA/ DOD定義強(qiáng)調(diào)技術(shù)在某個(gè)或者某類(lèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及執(zhí)行任務(wù)。通用定義則根據(jù)第7級(jí)定義中的技術(shù)應(yīng)用方式進(jìn)行了擴(kuò)展，另外，“達(dá)到了預(yù)定的應(yīng)用目的”比“成功地執(zhí)行任務(wù)”更加廣泛地適用于各類(lèi)技術(shù)成熟的最終目標(biāo)。

對(duì)該級(jí)別含義的說(shuō)明：預(yù)定的應(yīng)用目標(biāo)可以有各種類(lèi)型：一次性的成功使用；多次成功使用；達(dá)到預(yù)期的使用規(guī)模和范圍等。

該級(jí)別的特點(diǎn)：見(jiàn)定義本身。

結(jié)束語(yǔ)

以上TRL的通用定義易于被多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的使用者理解，有助于使用者更準(zhǔn)確、合理地編制本技術(shù)領(lǐng)域的TRL定義或者準(zhǔn)則。但是，這套TRL通用定義仍不能照搬套用于任何技術(shù)。正像NASA/DOD的TRL定義一樣，該TRL通用定義主要適用于研發(fā)周期長(zhǎng)、耗費(fèi)大、研發(fā)過(guò)程復(fù)雜的新技術(shù)領(lǐng)域的TRL評(píng)價(jià)。