高 原 高彬彬 董雅萍

(①北方科技信息研究所，北京 100089;②北京機床研究所，北京 100102)

在制造業(yè)項目管理中，制造風險管理至關重要。如果這些風險得不到有效管理和控制，將導致產(chǎn)品性能下降、成本增加、項目進度拖后。近幾年，美國軍方投入大量人力物力，針對武器裝備研制項目中的制造風險，研究制定了制造成熟度等級(MRL，Manufacturing Readiness Levels)標準。2008年12月，美國國防部(DoD)頒布了最新國防采辦指令DoDI 5000.02，明確指出應加強技術成熟度管理和制造成熟度評價。到目前為止，美軍一直在不斷修訂完善制造成熟度體系。

從美國的實際經(jīng)驗來看，制造成熟度能夠幫助處理產(chǎn)品技術和產(chǎn)品制造中存在的風險，還可用來驗證并促進新技術的成功應用，加強制造業(yè)項目管理。因此，研究和借鑒美國國防部的制造成熟度標準、評價方法與程序，推廣應用制造成熟度量化評價，對完善我國科技項目評價體系，提高我國科研生產(chǎn)管理水平具有重要意義。

1 制造成熟度的發(fā)展過程

多年來，美國國防部采辦項目中，對于制造狀態(tài)和風險評價采取了多種方式，如生產(chǎn)狀態(tài)審查、制造管理/生產(chǎn)能力審查等。但是在這些審查中，缺乏度量和描述制造風險和成熟狀態(tài)的標準，并且在科技項目和采辦項目的早期階段也沒有進行這些審查。從上世紀90年代起，這些審查的頻率和嚴格程度已經(jīng)急劇降低。由于制造風險管理力度不足，采辦人員的制造知識、技能和能力也隨之下降。制造風險管理問題事實上幾乎從國防部的采辦文件中消失，對成本、進度和性能的影響也隨之顯現(xiàn)。

1995年，美國推出了技術成熟度(TRL，Technology Readinees Levels)的概念，并在西方國家的裝備采辦過程中廣泛應用。TRL可作為度量和描述技術與設計風險的工具，能夠深入判斷技術和設計潛在的問題和風險。TRL對改進項目管理和減少項目進度延遲起到了重要作用，在一定程度上滿足了項目要求，降低了風險，但是無法解決由于制造問題而導致的風險。美國政府問責署(GAO)的研究表明，美國已經(jīng)為制造風險管理能力的不足付出高昂的代價。例如，在2008年的《主要武器系統(tǒng)采辦評審報告》指出，96個項目，總采辦成本增加2 964億美元，增長幅度達到25%，而平均進度延遲22個月。報告顯示，在采辦的主要流程中，在關鍵決策點，缺乏制造知識是成本增加、進度延遲的首要原因。

為了彌補制造知識的不足，重建制造風險管理能力，提高科技項目的技術轉(zhuǎn)化能力，能夠?qū)Ξa(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟有效性進行評價，需要建立一種制造成熟度評價體系。因此，美國國防部(DoD)研究制定了制造成熟度等級(MRL)標準。在美國國防部的采辦策略中，一直就有與制造相關的內(nèi)容。DoDI 5000.02指令對采辦生命周期內(nèi)的制造問題有了新的政策要求，要求制造成熟度的管理貫穿于裝備采辦流程的各個階段。在裝備方案分析階段，該指令要求進行備選方案分析，以評價制造可行性;在技術開發(fā)階段，要求使用樣機或原型件來評價制造工藝;在工程與制造研發(fā)階段，要求關鍵制造工藝的成熟度應在關鍵設計評審后進行評價，工程與制造研發(fā)階段應該在制造工藝已經(jīng)在試生產(chǎn)環(huán)境得到有效驗證時才能結(jié)束;在生產(chǎn)與部署階段，要求制造過程處于可控狀態(tài)，沒有重大的制造風險。

國防部高級科技管理人員認為，對于武器裝備采辦項目，及時、經(jīng)濟地把技術引入武器項目中，制造成熟度是關鍵。采用MRL等級標準進行制造成熟度評價和制定相關計劃，已經(jīng)成為國防部先期技術演示(ATD)項目和其他透明度較高的科研課題所必須進行的工作，這些項目的主管應負責制造成熟度等級體系的建立和管理。

2 MRL和TRL密切相關

20世紀70年代美國NASA首先提出技術成熟度概念。20世紀80年代技術成熟度理論和評價方法得到進一步發(fā)展，NASA提出了技術成熟度等級標準和評價方法。20世紀90年代NASA將技術成熟度評價方法應用于空間發(fā)展計劃。2000年以來，美國國防部將技術成熟度引入采辦條例，開始推行技術成熟度評價方法。當前，技術成熟度評價方法已廣泛應用于美國國防采辦和科研管理，并建立了較為完備的技術成熟度評價組織管理體系。美國應用經(jīng)驗已經(jīng)證明，技術成熟度評價方法是一種普遍采用的強有力的科研管理工具，使得技術專家與科研管理人員能夠很好地結(jié)合起來，使科研資源分配更加合理，進一步提高科研管理的科學性。

TRL是一個衡量某一特定技術的成熟狀態(tài)的標準，TRL使得不同類別的技術之間可以進行成熟度的比較。TRL等級體系具有9個等級，其定義如下:

TRLl:基本原理已被發(fā)現(xiàn)和報告;

TRL2:技術概念和用途已被闡明;

TRL3:通過關鍵功能的實驗和分析，概念特性得到驗證;

TRL4:組件或試驗臺在實驗室環(huán)境中得到驗證;

TRL5:組件和試驗臺在相關環(huán)境中得到驗證;

TRL6:系統(tǒng)/子系統(tǒng)模型或原型機在相關環(huán)境中得到驗證;

TRL7:系統(tǒng)原型機通過現(xiàn)場驗證;

TRL8:實際系統(tǒng)完成，并在試驗和演示中得到驗證;

TRL9:實際系統(tǒng)通過現(xiàn)場驗證。

技術成熟度評價的評價對象和制造成熟度評價的評價對象有所不同。技術成熟度評價的評價對象是關鍵技術元素(CTE)，即這些元素在項目所采用的技術中是最基本、最關鍵的元素，或是新的技術元素，或者是項目以新的方式使用的比較成熟的技術元素。而制造成熟度評價的評價對象是制造，即制造工藝、材料、質(zhì)量、成本和生產(chǎn)設施等。產(chǎn)品的技術成熟度和制造成熟度的驗證環(huán)境和條件大致相同，但其著眼點不同。產(chǎn)品的技術成熟度驗證著重于基本原理、概念、功能和設計等。而產(chǎn)品的制造成熟度驗證則著重于產(chǎn)品的可制造性，產(chǎn)品能不能批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量和成本能不能達到目標要求，最終能不能投入市場滿足客戶需要等。

制造成熟度和技術成熟度是密不可分的，MRL與TRL都是衡量相關風險的標準。技術不成熟和設計不穩(wěn)定都將影響制造成熟狀態(tài)，這是經(jīng)常發(fā)生的事情。如果產(chǎn)品技術不成熟或設計不穩(wěn)定的話，制造成熟度就無從談起。因此，在每一個制造成熟度等級定義中都包含了相應的技術成熟度等級，也就是說當制造成熟狀態(tài)達到某一等級時，其技術成熟狀態(tài)必須達到相應的技術成熟度等級。

3 制造成熟度等級劃分及其評價流程

3.1 MRL的等級劃分

自從美國國防部開始研究制定制造成熟度以來，已經(jīng)發(fā)布多個版本的手冊、指南草案。2001年美國聯(lián)合國防制造技術委員會(JDMTP)建立了一個由國防部和工業(yè)部門專家組成的工作組，開發(fā)了一套MRL定義標準。2003年9月，國防部在TRA手冊的附件中首次提出這套MRL定義。2007年2月，JDMTP發(fā)布了“制造成熟度等級指南(草案)”，進一步說明了制造成熟度理論、定義和評價方法。2009年5月，JDMTP發(fā)布了“制造成熟度評價手冊(草案)”，其目的是豐富制造成熟度理論的內(nèi)涵，在國防部內(nèi)部推行制造成熟度評價(MRA)。2010年1月又發(fā)布了《制造成熟度等級手冊》等。每次發(fā)布的文件對制造成熟度的相關內(nèi)容進行了一定的更新，但其主要的核心思想和內(nèi)容不變。綜合近幾年發(fā)布的各種文獻，總結(jié)其制造成熟度的等級劃分如下:

MRL1:確定基本原理;

MRL2:確定制造概念;

MRL3:制造概念得到驗證;

MRL4:具備在實驗室環(huán)境下生產(chǎn)技術驗證件的能力;

MRL5:具備在相關生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)零部件原型的能力;

MRL6:具備在相關生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)的能力;

MRL7:具備在典型生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)系統(tǒng)、子系統(tǒng)或部件的能力;

MRL8:試生產(chǎn)能力通過驗證，準備進入小批量生產(chǎn);

MRL9:小批量生產(chǎn)通過驗證，準備進入大批量生產(chǎn);

MRL10:大批量生產(chǎn)通過驗證，轉(zhuǎn)向精益生產(chǎn)。

在MRL的10個級別中，MRL1～MRL3對應于方案分析階段之前的基礎研究和應用研究?；A研究著重于新材料與新工藝的確定，應用研究則著重于新材料與新工藝的優(yōu)化。MRL4～MRL6的每一級的詳細定義中都有相應的TRL等級。MRL定義中的某些要素可以直接用于先期技術演示(ATD)或制造技術(ManTech)等科技項目。MRL7～MRL10通常與科技項目(S＆T項目)無關，一般認為 MRL6已經(jīng)足夠支持技術轉(zhuǎn)移，因為科技項目通常不會對具有較高制造成熟度的技術進行投資。

3.2 MRL等級詳細定義

在2010年1月所發(fā)布的美國國防部的“制造成熟度等級手冊(草案)”中，詳細闡述了MRL的等級體系，共有10個等級，其詳細定義如下:

MRLl:確定基本原理

MRL1是制造成熟度的最低等級，其特征是以學術研究方式開始基礎研究。為了實現(xiàn)計劃目標，應指出可能存在的制造能力不足和機遇。

MRL2:確定制造概念

MRL2等級的特征是確定新的制造概念，將基礎研究轉(zhuǎn)化為應用研究。應用研究包括確定所用材料和加工方法，進行書面研究和分析，開始研究產(chǎn)品的制造可行性和制造風險。

MRL3:制造概念得到驗證

MRL3等級的特征是開始通過分析研究或?qū)嶒炇覍嶒?，驗證制造概念。此成熟度等級是指科研項目中的應用研究和早期的制造技術開發(fā)。產(chǎn)品的制造可行性、材料的可加工性和加工工藝的可用性都已經(jīng)描述出來，但還需要進一步評價和驗證。在實驗室環(huán)境中，已經(jīng)開發(fā)出具備有限功能的實驗模型。

MRL4:具備在實驗室環(huán)境下生產(chǎn)技術驗證件的能力

制造成熟度達到MRL4時，技術成熟度至少應該達到TRL4，該等級表明已經(jīng)進入技術開發(fā)階段。此時，制造技術開發(fā)所需投資已經(jīng)確認;可制造性、可生產(chǎn)性和質(zhì)量保證措施已經(jīng)到位，能夠生產(chǎn)技術驗證件;原型機的制造風險已經(jīng)確認，風險降低計劃已經(jīng)制訂;目標成本已經(jīng)確定，制造成本動因也已經(jīng)確定;設計概念的可生產(chǎn)性評價已經(jīng)完成;所設計的關鍵性能參數(shù)已經(jīng)確定;工裝、設施、材料處理和技能的專用需求也已經(jīng)確定。

MRL 5:具備在相關生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)零部件原型的能力

制造成熟度達到MRL5時，技術成熟度至少應該達到TRL5。這個制造成熟度等級表明工業(yè)基礎評價已完成，潛在的供應商已得到確認;制造策略得到優(yōu)化并與風險管理計劃集成于一體;使能/關鍵技術和組件的鑒定已經(jīng)完成;在生產(chǎn)相關環(huán)境下，原材料、工裝、試驗設備和人員技能都在零部件生產(chǎn)中得到驗證，但是有些制造工藝和方法還在開發(fā)中;制造技術開發(fā)計劃已經(jīng)啟動或正在進行;關鍵技術和零部件的可生產(chǎn)性評價正在進行;用于評價制造成本的模型已經(jīng)建立。

MRL6:具備在相關生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)的能力

制造成熟度達到MRL6時，技術成熟度至少應該達到TRL6。這個制造成熟度等級通常表示科技開發(fā)已經(jīng)完成，可以進入初始系統(tǒng)設計。初始的制造方法已經(jīng)開發(fā)出來，大部分制造工藝已經(jīng)確認和描述，但是系統(tǒng)自身仍有重大工程和設計更改;關鍵零部件的初步設計和關鍵技術的可生產(chǎn)性評價已經(jīng)完成;原材料、工裝、設備和人員技能已經(jīng)在生產(chǎn)相關環(huán)境下、在系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)生產(chǎn)中得到驗證;針對目標成本評價制造成本分析已進行，并且為達到成本要求或建立新的基線，項目風險降低計劃已準備就緒。成本分析應該包括設計折衷;進行可生產(chǎn)性研究，并制定系統(tǒng)開發(fā)計劃;工業(yè)能力評價(ICA)已經(jīng)完成;準備周期長且關鍵的供應鏈組成已經(jīng)確認。

MRL7:具備在典型生產(chǎn)環(huán)境下生產(chǎn)系統(tǒng)、子系統(tǒng)或部件的能力

制造成熟度達到MRL7時，技術成熟度至少應該達到TRL6或TRL7。將進行關鍵設計評審(CDR)后評價。系統(tǒng)的詳細設計工作正在進行;材料規(guī)范獲得批準，可用的原材料滿足試生產(chǎn)進度要求;制造工藝和方法已經(jīng)在生產(chǎn)典型環(huán)境下得到驗證;詳細的可生產(chǎn)性折衷研究和風險評價正在進行;成本模型隨著詳細設計已經(jīng)更新，達到系統(tǒng)級并對照分配的目標進行了跟蹤;優(yōu)先考慮單位成本減少計劃，并正在進行;供應鏈和供應商質(zhì)量保證要素已經(jīng)得到評價，準備周期長的采購計劃已經(jīng)準備就緒;生產(chǎn)工裝和測試設備的設計和開發(fā)已經(jīng)啟動。

MRL8:試生產(chǎn)能力通過驗證，準備進入小批量試生產(chǎn)

制造成熟度達到MRL8時，技術成熟度至少應該達到TRL7或TRL8。詳細系統(tǒng)設計已經(jīng)基本完成并足夠穩(wěn)定;所有的原材料都能滿足小批量生產(chǎn)進度要求;制造工藝和產(chǎn)品質(zhì)量已在試生產(chǎn)環(huán)境下得到驗證，并且可控，準備進入小批量生產(chǎn);任何已知的可生產(chǎn)性問題都不會對小批量生產(chǎn)造成重大風險;詳細設計推動了工程成本模型的建立，并用實際數(shù)據(jù)對該模型進行了驗證;工業(yè)能力評價(ICA)已經(jīng)完成，供應鏈已經(jīng)建立并且穩(wěn)定。

MRL9:小批量生產(chǎn)能力通過驗證，準備進入大批量生產(chǎn)

制造成熟度達到MRL9時，技術成熟度至少應該達到TRL8或 TRL9，此技術成熟度等級表明系統(tǒng)、部件或零件已經(jīng)預先生產(chǎn)好或正在生產(chǎn)中，或已經(jīng)實現(xiàn)小批量試生產(chǎn)，準備進入大批量生產(chǎn)。所有系統(tǒng)工程/設計要求都應該得到滿足，使系統(tǒng)更改達到最少;重要的系統(tǒng)設計特征穩(wěn)定，并在試驗與評價中得到驗證;可用的原材料滿足計劃的批量生產(chǎn)進度要求;在小批量生產(chǎn)環(huán)境下，質(zhì)量水平能夠滿足所設計的關鍵特征的容差要求;生產(chǎn)風險監(jiān)控正在進行;小批量試生產(chǎn)成本目標已達到，根據(jù)實際數(shù)據(jù)，對學習曲線進行了分析;大批量生產(chǎn)成本模型已經(jīng)建立，并進行持續(xù)改進和更新。

MRL10:大批量生產(chǎn)能力通過驗證，轉(zhuǎn)向精益生產(chǎn)

MRL10是制造成熟度的最高等級，技術成熟度至少應該達到TRL9級。此時工程/設計更改極少，通常只限于質(zhì)量和成本改進;系統(tǒng)、組件或零件正在大批量生產(chǎn)，并滿足工程、性能、質(zhì)量和可靠性要求;所有原材料、工裝、檢測和試驗設備、設施和人力都已滿足大批量生產(chǎn)要求;批量生產(chǎn)單位成本滿足目標要求，大批量生產(chǎn)所需資金充足;精益生產(chǎn)實踐已經(jīng)建立，持續(xù)過程改進正在進行。

3.3 影響制造成熟度的風險因素

應該怎樣描述成功制造?在制造過程中，風險來自何處?美國國防部對成功制造進行了多維描述，明確指出制造風險來自9個領域，這些領域通常稱為影響制造成熟度的風險因素，它們是:

(1)技術和工業(yè)基礎 分析國家技術和工業(yè)基礎對產(chǎn)品的設計、開發(fā)、生產(chǎn)、運行、系統(tǒng)持續(xù)維護和最終報廢(環(huán)境影響因素)的支持能力。

(2)設計 掌握不斷演變的系統(tǒng)設計的成熟度與穩(wěn)定性及其對制造成熟度的任何影響。

(3)成本和資金 分析是否有足夠的資金投入，支持達到制造成熟度的目標等級，研究與實現(xiàn)制造成本目標有關的風險。

(4)材料 分析與材料(包括基本材料/原材料、組件、半成品件和部件)相關的風險。

(5)加工能力和控制 分析制造工藝不能反映關鍵特性設計意圖(可重復性和經(jīng)濟可承受性)的潛在風險。

(6)質(zhì)量管理 分析質(zhì)量控制和進行持續(xù)改進的風險和相應管理計劃。

(7)制造人員 評價支持制造計劃所需人員的必備技能和可獲得性。

(8)設施 分析關鍵制造設施(主承包商、子承包商、供應商、銷售商和維護/修理商)的能力與潛力。

(9)制造管理 分析從設計轉(zhuǎn)化為實際運行系統(tǒng)所需要的要素的管理情況，分析滿足項目的經(jīng)濟可承受性和可獲得性目標的全部要素。

上述關聯(lián)因素還可分解為若干子因素，用于詳細描述制造成熟度和制造風險。也就是說，當制造成熟度達到某一等級時，這9個領域的工作應該達到的目標，這樣就有一個共同遵守的比較客觀的評價準則。例如當試生產(chǎn)能力通過驗證，準備進入小批量試生產(chǎn)時，制造成熟度應達到MRL8。MRL8的詳細定義就從9個方面說明了應該完成哪些工作，只有完成了這些工作，制造成熟度等級才能評為MRL8，產(chǎn)品研制才可以進入小批量試生產(chǎn)。如果有些工作還沒有達到目標要求，制造成熟度等級就不能評為MRL8，產(chǎn)品研制就不能進入小批量試生產(chǎn)。同時，也為我們的制造成熟計劃指出了改進方向，只有把這些工作做好，才能小批量試生產(chǎn)。

3.4 制造成熟度評價流程

實施制造成熟度評價的目的是:(1)定義當前制造成熟度級別;(2)確定制造狀態(tài)不成熟之處、有關制造風險及其所需成本;(3)為制造成熟計劃和風險降低計劃的制定提供有力根據(jù)。制造成熟度評價是利用制造成熟度等級體系，對制造風險狀態(tài)獲得有效把握的重要措施。制造成熟度評價(MRA)的主要流程如圖1所示。

3.4.1 計劃與準備階段

(1)啟動評價準備工作

主要包括收集項目信息，確定評價范圍和日程，成立評價組，熟悉項目情況。通常政府計劃/項目辦公室應該指導對主承包商的評價，主承包商應該指導分承包商的評價。

(2)培訓

針對相關人員，進行MRL相關知識的培訓，包括MRL定義、方法等。

(3)確定目標

針對評價項目具體情況，確定評價對象及其MRL目標值等。

3.4.2 評價階段

(1)自評價

自評價過程應確定將要使用的每個關鍵技術和制造方法的當前MRL等級;計劃結(jié)束時，每個關鍵技術或制造方法的MRL將達到的目標等級;在先期技術演示(ATD)或技術概念演示(ACTD)時，哪個MRL等級適合提供該技術的原始設備制造商(OEMs)，以便在產(chǎn)品設計時選用。

(2)現(xiàn)場評價

現(xiàn)場評價時，應該配備承包商人員，便于評價小組現(xiàn)場訪問;對于提供關鍵部件或子組件的公司，現(xiàn)場訪問不可行時，評價小組應該認真分析承包商編寫的自評價報告。

現(xiàn)場評價能夠直接觀察車間活動的情況，能夠與承包商專家進行討論，這比從簡報或文獻中了解的情況更加真實。一般的現(xiàn)場評價流程如下:

①承包商介紹評審議程、評價進度和設備情況;

②評價組向承包商簡要說明現(xiàn)場訪問的目標和期望;

③承包商對他們的自評價結(jié)果進行總結(jié)和討論;

④評價小組及其成員現(xiàn)場訪問;

⑤評價小組成員和承包商與主題有關專家之間進行一對一討論或小組討論，討論重點應放在關鍵領域;

⑥評價小組舉行內(nèi)部會議，記錄和討論觀察情況;

⑦評價小組向承包商簡要介紹討論結(jié)果。

對于小項目，可能由幾個人組成的小組花費一天的時間，就能完成現(xiàn)場訪問。重大項目則需要多次現(xiàn)場訪問，可能需要超過幾個月的時間，需要較大的團隊，但不是所有的成員都要參加每次現(xiàn)場訪問。

自評價和現(xiàn)場評價完成后，評價團隊完成評估報告并上交。這時制造成熟度的評價結(jié)果可以納入項目的信息中，供項目管理人員參考，項目管理人員可根據(jù)這些信息制定項目成熟化計劃。

4 制造成熟度評價的應用

4.1 美國軍方應用概況

制造成熟度(MRL)在美國軍方的應用正在逐步擴大。在美軍武器裝備研制項目中，陸軍“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)”項目曾采用MRL;導彈防御局(MDO)在所有開發(fā)項目中都采用MRL;國防部相關發(fā)展計劃也都開始重視并采用MRL;空軍小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃(SBIR)2009年的項目招標書中，已采用 MRL描述項目要求。如“鈦合金電子束增材制造工藝”項目，項目要求在第一階段，開發(fā)并驗證技術可行性，制造成熟度應達到MRL4;在第二階段，具備初步試生產(chǎn)能力，制造成熟度應達到MRL7。2009年，美國國防部發(fā)布的制造技術規(guī)劃(ManTech)最新戰(zhàn)略中，將“積極保證對可制造性和制造成熟度給于強有力的制度性關注”作為其4個戰(zhàn)略重點之一，并提出應制定有效的政策和方法，推廣應用制造成熟度管理和評價。2010年，制造技術規(guī)劃已采用MRL描述項目要求。一些主要的美國國防部武器系統(tǒng)供應商和原始設備制造商(OEM)已采用MRL評價技術，使其成為產(chǎn)品研制的一部分。主承包商和其他OEM可以依據(jù)MRL評價結(jié)果來確定哪項技術能納入產(chǎn)品研制，以降低成本、進度和性能方面的風險。

4.2 民用領域應用情況

雖然制造成熟度最早由軍方提出并開發(fā)，最先在軍用領域應用，但是制造成熟度的理念同樣適用于民用領域，近年來，民用領域多次嘗試采用制造成熟度評價來管控風險，其中美國能源部(DoE)國家再生能源實驗室(NREL)的應用最為典型。

NREL開發(fā)了適用于“氫燃料電池與基礎技術”(HFCIT)計劃和PEM(聚合物電解質(zhì)薄膜)燃料電池工業(yè)現(xiàn)狀的MRL等級體系。由于考慮了市場數(shù)據(jù)，NREL的 DoE PEM MRLs等級體系不同于國防部MRLs等級體系。DoD方法的重點是采辦，而 DoE PEM MRLs方法重點則放在PEM制造。

HFCIT計劃的制造成熟度評價效果如下:

(1)建立HFCIT的制造目標執(zhí)行情況的報道標準;

(2)與制造能力的薄弱環(huán)節(jié)和風險范圍有關的信息能夠指出制造研究與開發(fā)的發(fā)展方向;

(3)能夠收集到由于知識產(chǎn)權和競爭的原因難于獲得的有關工業(yè)情況信息;

(4)由于參照所有國家標準和制造商企業(yè)標準，評價是全面的、恰當?shù)?

(5)以制造成熟度為基礎，討論有關市場情況，使HFCIT計劃決策者，能夠識別各種燃料電池市場的最佳進入點和退出點;

(6)與其他同類制造商進行比較，對制造商能力進行不記名評價，評價是公正的。

NREL的制造成熟度等級體系與DoD的制造成熟度等級體系大致相同，共有10個等級，即 MRL1～MRL10。這兩個等級體系的定義有所不同，NREL的制造成熟度等級體系是從“制造可行性評價”到“大規(guī)模生產(chǎn)驗證”，制造狀況越成熟，制造成熟度等級就越高。小批量試生產(chǎn)的制造成熟度為MRL－7，這是支持PEM燃料電池系統(tǒng)或堆棧進入市場的生產(chǎn)等級;大規(guī)模生產(chǎn)(FRP)制造成熟度為MRL10，這是支持成熟市場所需的生產(chǎn)等級。

NREL的制造成熟度等級定義如下:

MRL－1:制造可行性已評價;

MRL－2:制造概念已定義;

MRL－3:制造概念已開發(fā);

MRL－4:實驗室制造工藝演示;

MRL－5:制造工藝開發(fā);

MRL－6:關鍵制造工藝原型建立;

MRL－7:原型制造系統(tǒng)建立;

MRL－8:制造工藝成熟度演示;

MRL－9:制造工藝得到驗證;

MRL－10:大規(guī)模生產(chǎn)得到驗證和精益生產(chǎn)實踐到位。

另外，在制造成熟度風險因素方面，NREL對于風險子因素的考慮與國防部不盡相同，其重點關注的風險因素及子因素如下:

(1)技術和工業(yè)基礎的子因素:技術成熟度，分承包商和生產(chǎn)能力;

(2)設計的子因素:工程計劃是否支持不斷發(fā)展的設計制造?可制造設計，制造計劃是否對系統(tǒng)和部件的可生產(chǎn)性進行評價?工具設計計劃;

(3)物料的子因素:物料標準化，物料可用性和處理;

(4)成本和資金的子因素:按成本設計，成本動因，成本減少計劃;

(5)加工能力與控制的子因素:制造工藝，制造過程控制;

(6)質(zhì)量的子因素:質(zhì)量策略，供應鏈質(zhì)量;

(7)制造人員的子因素:專門技能與培訓;

(8)設施的子因素:設施要求;

(9)制造計劃、調(diào)度與控制的子因素:制造策略和計劃。

在制造成熟度評價流程方面，NREL的評價流程和美國國防部大致相同。但是，NREL的制造成熟度評價具有自己的特色，NREL把評價工作的重點放在“承包商自評價”和“現(xiàn)場訪問”兩個環(huán)節(jié)上。NREL將制造成熟度評價成功地應用于PEM燃料電池制造，其成功應用經(jīng)驗值得我們借鑒。

5 啟示與建議

我國在產(chǎn)品研制、制造技術攻關、科研成果工程化過程中存在著諸如研制成本居高不下、研制周期拖后、批量生產(chǎn)問題突出等現(xiàn)象。制造風險是否得到有效控制是影響科研項目成功與否的關鍵因素。

從美國的經(jīng)驗來看，積極推廣應用技術成熟度TRL和制造成熟度MRL的量化評價，對降低制造風險，提高科研成果的利用率起到了良好的作用。尤其是制造成熟度MRL，其重點是產(chǎn)品的可生產(chǎn)性，對于我國重大科技產(chǎn)品的研發(fā)制造以及制造企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)管理具有更加重要的參考價值。因此，我國迫切需要建立制造成熟度標準和制造成熟度評價機制。

5.1 將制造成熟度管理思想引入科研管理和制造企業(yè)管理體系

加強風險意識，控制成本，保證產(chǎn)品研制進度是制造企業(yè)關注的重點，是提升制造能力的關鍵。對于產(chǎn)品研制來說，目前我國科研管理和技術評價工作缺乏對整個研制過程的關鍵節(jié)點的有效控制和把握。目前，美軍已經(jīng)將制造成熟度評價納入采辦制度，成為國防采辦的依據(jù)。

我國也應該高度重視制造成熟度管理，盡早將制造成熟度管理思想融入到科研管理和制造企業(yè)管理體系中。在項目招標、產(chǎn)品研制、技術開發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、成果評審中，考慮制造成熟度問題，將制造成熟度作為項目研究和實施效果的評價依據(jù)。因此，建議在科研管理和制造企業(yè)管理體系中引入并貫徹制造成熟度思想，即便目前制造成熟度量化評價體系尚未建立，也應適當采取定性評價，為未來成功實施制造成熟度量化評價奠定基礎。

5.2 通過研究制造成熟度評價典型實例，充分吸取國外先進經(jīng)驗

目前我國對制造成熟度評價的研究剛剛開始，其思想內(nèi)涵還未完全理解，主要是知識不夠全面，需要學習補充。研究幾個應用實例是不夠的，實例越多，可以汲取的知識就越多，眼界就越寬闊。這樣做可以少走彎路，節(jié)約資源，加快應用進程。在典型應用實例的研究中，應著重考慮以下幾方面:

(1)借鑒國外制造成熟度等級體系，結(jié)合我國科研管理和制造企業(yè)的實際情況，為我國制造成熟度等級體系的建立，提供切實可行的意見或方案。

(2)研究國外制造成熟度評價典型實例的成功經(jīng)驗與教訓，對我國制造成熟度評價的起步和發(fā)展，十分有用。在起步階段，可以在中小型項目中，進行定性評價或模擬性評價，積累經(jīng)驗，逐步推廣。

(3)分析制造成熟度評價流程中的每個環(huán)節(jié)，流程中的大部分環(huán)節(jié)我們還是比較熟悉的，因為在我國科研項目評審中就是這樣做的，應著重研究那些比較生疏的環(huán)節(jié)。

(4)借鑒國外經(jīng)驗時，應實事求是，對其具體做法進行合理的選擇，例如對各種技術評審進行增刪或合并。適度的技術評審十分必要，過多的技術評審將浪費資源，拖延進度。

5.3 制造成熟度與技術成熟度管理并行推廣

以美國為代表的西方國家首先建立了技術成熟度TRL量化評價體系，并在推廣應用中獲得了良好的效果，但是TRL不能描述技術轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)過程中的問題。為補充TRL的不足，近幾年來才抓緊研究和制定制造成熟度評價體系，并不斷研究和完善TRL體系。與此同時，在美國國防部的采辦項目中推行了制造成熟度評價制度，并取得了良好的效果。

目前，我國國防科技工業(yè)借鑒先進國家經(jīng)驗，非常重視技術成熟度TRL評價體系的建立與推廣，國防科工局已經(jīng)開展了相關工作，就TRL的內(nèi)涵、作用、標準、評價方法等，對相關國防科研生產(chǎn)單位進行了培訓，在相關科研項目立項過程中也開始初步采用TRL評價。但是我國在制造成熟度MRL標準制定和評價方面仍是空白，我們應當深入分析我國的需求，結(jié)合我國產(chǎn)品研發(fā)流程和生產(chǎn)特點，借鑒美軍的思想與經(jīng)驗，建立我國制造成熟度MRL標準與量化評價體系。在推行方式上，應將TRL和MRL并行推廣，以滿足制造業(yè)立項論證和產(chǎn)品研制的要求。

5.4 推廣第三方獨立評審機制

采取第三方獨立評審機制是成功實施制造成熟度量化評價的關鍵措施。就目前我國工業(yè)的科研機構設置情況來看，情報研究、成果推廣等機構對制造裝備的科研生產(chǎn)事項、國內(nèi)外情況均有較好的了解，非常適合承擔第三方獨立評審工作。應對這些機構進行深入考察，選拔實力較好，具有潛力的單位培養(yǎng)為我國制造業(yè)的首批第三方獨立評審機構，同時，這些機構也可成為研究和建立制造成熟度評價體系，宣傳推廣制造成熟度管理的生力軍。

在第三方獨立評審機構中，還應配備與制造有關的多學科技術權威和專家，他們不僅通曉理論，了解國內(nèi)外發(fā)展情況，還應具有豐富的科研和制造經(jīng)驗。這些專家可以是專職的，也可以是兼職的。當然，他們參加某項目的制造成熟度評價小組時，他們必須與該項目無關，沒有利害關系，真正具有獨立地位。

5.5 加強MRL和MRA的宣傳與培訓

要在制造業(yè)成功實施制造成熟度量化評價，應大力加強MRL和MRA相關知識的宣傳與培訓。由于MRL是一個新的概念，其體系結(jié)構復雜，涉及內(nèi)容廣泛、專業(yè)性強，必須要使相關人員都能了解制造成熟度的理念、含義和要求，才能為制造成熟度量化評價的成功實施奠定基礎。另外，制造成熟度評價工作涉及的單位和人員眾多，MRL和MRA的培訓工作必須覆蓋制造業(yè)內(nèi)廣大科研生產(chǎn)人員，其中包括來自管理機構、科研部門、生產(chǎn)企業(yè)的科研管理人員、研發(fā)設計人員和工程技術人員等，從而為高效實施評價工作提供人力資源保證。

5.6 將建立制造成熟度管理體系作為一項系統(tǒng)工程重點考慮

在我國制造業(yè)建立制造成熟度管理體系是一項復雜的系統(tǒng)工程。在體系建設中，還有一些問題需要進一步商討，例如:

(1)建立相關的管理機構，這些機構可以是新建立的，也可以是現(xiàn)有管理機構兼管;

(2)了解我國科技項目管理是如何降低和規(guī)避制造風險，這是建立制造成熟度和制造風險管理體系的基礎;

(3)對于大型科研項目和復雜產(chǎn)品研制，全面實施制造成熟度評價十分必要;對于小型項目和比較簡單的產(chǎn)品，可以根據(jù)需要，針對幾個問題，實施局部制造成熟度評價，就可能滿足目標要求，從而提高評價效率。

(4)每個項目、每個企業(yè)都應根據(jù)我國的制造成熟度等級體系標準，結(jié)合項目或企業(yè)的特點，制定自己的制造成熟度等級詳細定義，提高評價工作的可行性和有效性。

［1］OSD manufacturing technology program in collaboration with the joint service/industry MRL working group［R］.Manufacturing Readiness Level Deskbook，2010.

［2］WHEELER D，ULSH M.Manufacturing readiness assessment for fuel cell stacks and systems for the back－up power and material handling equipment emerging markets［R］.Technical Report NREL/TP －560 －45406，2009.

［3］JIM Morgan.Manufacturing Readiness Levels(MRLs)and Manufacturing Readiness Assessments(MRAs)［R］，2007.

［4］高彬彬，高原，高志強，等.美國國防部大力推行制造成熟度評估體系［J］.國防科技情報，2010(19).