军事装备研制过程中的技术成熟度

2017-04-02 武大软工 武大软工

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技术成熟度（Technology Readiness Levels, TRLs）是技术成熟性的量度系统，包含了技术成熟性等级的划分、定义和各个等级的判定条件；技术成熟度等级（Technology Readiness Level, TRL）是将这个量度系统应用在一项具体技术上得出的一个值，用来标识该技术的成熟水平。因此，从严格意义上讲，我们在表达一项技术的成熟性时，应说它的技术成熟度等级是多少，而不应说它的技术成熟度是多少。

在GB/T 22900-2009中定义了一个新的术语，即技术就绪水平量表（Technology Readiness Level Scale, TRLS）；同时也给出了Technology Readiness Level（TRL）的另外两种翻译，即技术就绪水平和技术就绪水平量值。这里的TRLS可以对应于TRLs。

技术成熟度按照技术形态、验证依据和验证环境三条主线，将一项技术从原理研究到最终在系统中实际应用的演变“过程”划分为不同的等级；“过程”是经过实践检验最优的，等级的数目综合了精细化管理的需要和实践经验的总结。

1.发展沿革

对技术进行成熟性评估的做法源于美国航空航天局（NASA）。在20世纪70年代至80年代，NASA逐步建立了一种系统管理的方法来应对复杂系统的技术风险，这种新方法就是对技术的成熟性进行衡量。“衡量尺子”就是技术成熟度（Technology Readiness Levels, TRLs）。

技术成熟度的应用实践表明，这是一种评估和管理国防采办项目技术风险的有效方法，因此迅速得到了大力推广和应用。

1995年，NASA发布了技术成熟度白皮书。在这份文件中，技术成熟度分为9个等级，即从第1级的科学原理到第9级的系统应用。

上世纪九十年代，美国许多武器型号的研制过程出现经费严重超支、研制工期严重延误、甚至中途下马的现象。1999年美国审计署（或问责局，GAO）在对大量成功的项目和出现严重问题的项目进行分析后，认为一些重要技术尚未成熟到一定程度就进入工程研制阶段是导致项目出现严重问题的重要原因。经统计：采用欠成熟技术项目的研发成本平均要超支34.9%， 而采用成熟技术项目的研发成本平均超支只有4.8%。

1999年，原美国国家审计署（GAO，现政府问责办）发布报告提请国防部关注采办项目中的技术风险，建议采用技术成熟度并对采办项目进行评估。

2001年，美国国防部颁布备忘录，指出所有采办项目应用技术成熟度。国防部规定要求军队项目管理者在大型武器系统项目的工程制造研发和生产之前组织技术成熟度评估。根据2001年的备忘录，2003年版国防部指示DoDI 5000.2规定所有采办项目均应开展技术成熟度评估。

2003年，美国国防部发布了《技术成熟度评估手册》，详细介绍了技术成熟度评估过程，以及在硬件、软件、生物医学、制造等领域的应用方法。2005年、2009年和2011年，美国国防部又对《技术成熟度评估手册》进行了更新。

英国国防部最初于2001年7月发布《英国采办管理系统技术成熟度指南》，随后许多综合产品团队（IPT）开始在项目中应用并评估TRL。由于TRLs对改进项目管理和减少项目延迟起到了重要作用，英国防部也已在其项目采办过程中广泛使用TRLs。

2003年，澳大利亚政府在国防部履约审查中建议改善国防部中军事采办方面的结构、政策以及程序，并建议国防部科学技术组织制定“严格的技术评估”流程。随后澳大利亚国防部科学技术组织推出了评估技术风险的方法，其中就包括技术成熟度评估。

随着技术成熟度在国防采办项目中大范围地应用，这种等级划分的形式随后在各国、各部门开始风行，出现了制造成熟度（MRLs）、能力成熟度（CRLs）等从技术成熟度衍生出来的方法。

美国国防部应用TRL是内外部环境影响的结果。一方面，美国国会及政府问责办（GAO）高度重视采办项目关键技术的成熟状况；另一方面，是国防部贯彻落实国会要求及宏观监管采办项目的需要。

美国国会主要根据GAO提供的调研结论，在年度国防预算审查时加强对采办项目关键技术成熟状况的监督，并从法律上做出规定。

2006年，作为国防授权法组成部分通过的公法109－163（后作为美国法典第10篇的2366b条）规定，重大防务采办项目里程碑决策者在批准里程碑B之前，应向国会防务委员会出具“项目采用的技术已在相关环境中得到成功验证”的证明。该法还规定，若项目发生更改，致使出具证明的依据发生变化，则必须对项目进行重新审查，审查不合格的要撤回证明，并撤销对里程碑B的批准。国防部还要求重大自动化信息系统采办项目也按上述规定办理。

2009年，美国国会颁布法律，规定国防部必须每年向国会汇报重大采办项目达到里程碑B时，项目所用关键技术的成熟状况。GAO每年对重大国防采办项目进行抽检时，亦采用TRL的概念说明项目所用技术的成熟状况。

美国国防部落实GAO和国会的要求，首先在顶层采办规章上增加相应内容。2003年版和2008年版的DoDI 5000.02明确规定项目进入工程研制阶段之前（里程碑B），项目所用技术必须经过相关环境（relevant environment）的演示，最好是经过使用环境（operational environment）的演示 。

自2003年起，美国国防部发布了2003年、2005年、2009年、2011年四个版本的《Technology Readiness Assessment (TRA)  deskbook》（技术成熟度评估指南），作为开展此项工作的依据。

2011年5月，国防部主管装备的副部长签发备忘录，明确提高TRA的有效性，其中规定：TRA应主要关注技术的成熟状况，以规避工程和（系统）集成风险。该备忘录规定，对于重大采办项目，由主管研究与工程的助理部长（ASD（R&E））负责审查和评估，判断项目的技术是否经过相关环境的演示。重大自动化信息系统、非重大采办项目、重大采办项目在里程碑C（除非是从该点进入采办管理程序的）不需要进行TRA。但是，所有项目的里程碑决策者应确保项目在进入工程开发或详细设计之前，技术风险已经降低到可接受的水平。TRA由项目主任负责指导和向上级报告。TRA的报告初稿应在工程研制阶段合同招标书发布之前，提交给里程碑B决策者的预审查会。

2.典型标准

由于技术成熟度方法的风行，关于技术成熟度的标准、手册类文件较多，最具代表性的文件主要是国际标准、NASA的白皮书、美国国防部的手册、美国能源部手册和美国国土安全部手册等，具体文件信息列于下表（暂不介绍国内标准）。

3.国外做法

（1）应用技术成熟度对重大项目转阶段审查

NASA非常重视在重大航天项目中开展TRL评价。在工程的初步设计评审阶段，NASA就开始对关键技术进行TRL评价，并将评价结果与最佳实践的成熟度等级进行对比，从而减少工程的技术风险。2005年，美国国会立法要求NASA进入重大系统开发合同的技术应达到TRL6级。美国国防部强调只有成熟的技术才能应用于正式采办中，美军各军兵种目前已普遍将TRL应用于具体采办工作中。依据国防部采办文件DoDI5000．02指示、2011版《国防部技术成熟度评价指南》和2013版《国防采办指南》，TRL评价要求进一步被规范：里程碑A(进入技术开发阶段)之前达到TRL4级(建议性要求)；里程碑B(进入工程与制造开发阶段)之前达到TRL6级(建议性要求，此前为强制性要求)；里程碑C(进入生产与部署阶段)之前达到TRL7级(强制性要求)。

（2）应用技术成熟度对国防项目进行评价

美国审计署(GAO)每年向国会报告重大国防项目的进展情况，技术成熟度是评价国防项目的三个准则之一。自2003年开始，GAO将技术成熟度评价作为重要的审计工具。通过技术成熟度的审查，发现那些技术成熟方面存在严重问题的项目，然后采取相应的措施。典型的例子是联合打击战斗机(JSF)项目，该项目于1996年开始启动并进入方案探索与关键技术开发阶段，原计划2001年转入工程研制与制造阶段。GA0在2000年通过TRL分析，提出八大关键技术达不到可以接受的TRL7，建议推迟项目转入工程研制与制造阶段的时间，据此建议调整JSF采办计划。不过，美国防部并没有采纳该建议，导致后来的进展并不顺利。还有，2010年美国审计署通过对包括技术成熟度在内的3个方面的审计，对9个国防重大工程项目建议取消或者改变拨款方式。

（3）应用技术成熟度对企业自身进行评价

波音公司非常重视对新技术成熟度的评价，并将技术成熟度水平作为企业技术发展、应用的重要标准。波音认为只有技术的成熟度达到TRL6及以上才能被应用于产品中。对于公司的飞机产品来说，一项重要的技术从诞生到达到TRL6大约需要1O年的时间，从TRL6到应用该技术的飞机进入市场大约需要3～6年的时间L2]。2003年，波音公司已对高超声速技术进行成熟度评价，对其关键技术进行分解后再次进行技术成熟度评价，提出了发现的问题与发展建议。并以此为依据，制定了2004~2009年高超声速技术发展计划，并根据评价结果调整经费预算以及制定技术发展路线。

雷锡恩公司2005年开展了“技术与制造成熟度评估”(T8LMRA)计划，很好地支撑了军方客户主导的TRL评估工作，并降低了设计风险。

附：GJB7688-2012装备技术成熟度等级划分及定义

分类号：b0101

页数：15

实施时间：2012.09.01

主办单位：总装电子信息基础部

批准单位：总装

主编单位：总装电子信息基础部标准化研究中心、总装装备论证研究中心、航空工业发展研究中心、航空工业集团科学技术委员会、空军装备研究院装备总体论证研究所、航天科技集团第五研究院、航天工程咨询中心

GJB 7688-2012《装备技术成熟度等级划分及定义》规定了装备技术成熟度的等级划分及定义。适用于装备技术成熟度评价。该标准适用于应用基础研究项目、应用研究项目、开发研究项目等，但不适用于基础研究项目。因为基础研究属于科学研究范畴，不属于技术研究范畴。此外，按技术的通常分类，该标准适用于生成“产品（含软件产品）”或“系统”的技术，但不适用于生成“工艺”的技术。这里的“工艺”包含了制造工艺、科研和试验方法。对于制造工艺，宜采用制造成熟度等级（manufacturing readiness levels，MRL）或类似的概念。

技术成熟度是技术满足预期的装备应用目标的程度。技术成熟度等级是用于衡量技术成熟程度的尺度。技术成熟度等级划分为九个等级：

(1) 提出基本原理并正式报告

(2) 提出概念和应用设想

(3) 完成概念和应用设想的可行性验证

(4) 以原理样品或部件为载体完成实验室环境验证

(5) 以模型样品或部件为载体完成相关环境验证

(6) 以系统或分系统原型为载体完成相关环境验证

(7) 以系统原型为载体完成典型使用环境验证

(8) 以实际系统为载体完成使用环境验证

(9) 实际系统成功完成使用任务

在技术成熟度等级定义的基础上，设置等级条件作为判定等级的依据。GJB 7688-2012附录A给出了等级条件的参考内容。在衡量装备技术的成熟度时，除了了解技术的设计和验证情况，可能还需要了解制造和管理方面的情况。因此，在成熟度等级定义的基础上，从技术、制造和管理三个方面进一步细化了等级的判定依据，每一等级对应了若干项条件。这些条件为准确评判技术的成熟度等级提供了依据。

技术类条件主要是指设计和验证方面的内容：

（1）设计方面主要是指技术研究开发时应完成的研究设计内容，包括应用需求和使用环境的了解，研究假定和原理运用的明确，技术特性的确定，技术资料（含技术报告、图样、标准规范、专利申请）的编制等。

（2）验证方面主要是指对技术研究开发成果进行验证的内容，包括验证对象、验证环境、验证结果以及需强调的验证项目。

制造类条件主要是指试制（生产）所涉及的工艺性设计、制造工艺、工艺设备等内容。管理类条件主要是指用户关系管理、风险管理、费用管理等内容。

GJB 7688-2012与总装综合计划部发布的《装备预研技术成熟度评价办法》（试行）有关联关系。标准的内容借鉴了美国空军实验室的技术成熟度评价标准，同时融入了前期我军技术成熟度评价（评估）工作的标准和经验。在技术内容上，标准与《装备预研技术成熟度评价办法》（试行）的规定是同一根源。因而在核心内容上两者是基本相同的。相对于《装备预研技术成熟度评价办法》（试行），GJB 7688-2012在内容进行了扩充和细化，更能满足预研项目、型号项目及其他项目的技术成熟度评价需求。

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[14]http://lt.cjdby.net/thread-1959658-1-1.html

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