中國航天系統(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，簡稱TRL）作為一種先進的技術(shù)管理工具，通過將技術(shù)成熟過程劃分為9個級別，可準(zhǔn)確地評價技術(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。目前，技術(shù)成熟度評價方法在國內(nèi)外得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是歐洲、美國等國家或地區(qū)在國防采辦過程中尤其注重對技術(shù)的成熟度進行評估。

但是，由于TRL來源于美國國家航空航天局（NASA），后來又被美國國防部（DOD）大力推廣使用，所以，TRL的定義通常帶有較強的航空、航天和國防裝備領(lǐng)域技術(shù)成熟過程的特點。當(dāng)其它技術(shù)領(lǐng)域使用TRL時，常常會遇到對TRL的原始定義難以理解和使用的問題。

本人在多年參加航天和國防領(lǐng)域，以及國家重大專項等其它技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)成熟度評價實踐工作的基礎(chǔ)上，編寫了一套技術(shù)成熟度的通用定義，可供航空、航天和國防裝備以外的技術(shù)領(lǐng)域參考使用。

目前，TRL在國際上已經(jīng)在多個技術(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，我們將這兩個定義統(tǒng)稱為NASA/DOD的TRL定義。

與國際上TRL推廣應(yīng)用的情況類似，在我國，TRL及其應(yīng)用也越來越得到其它行業(yè)及領(lǐng)域的重視。在TRL推廣應(yīng)用的過程中，國防裝備與航空、航天技術(shù)領(lǐng)域可以直接使用NASA/DOD 對 于TRL的定義，或者對其稍加修改便可使用；但是，由于其它領(lǐng)域技術(shù)的成熟過程與國防裝備與航空、航天技術(shù)的差異較大，因此，在使用TRL的過程中可能會存在一些問題，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)成熟過程及其核心特點等，對于TRL的使用存在一定的困難。事實上，在其它領(lǐng)域中推廣應(yīng)用TRL時，要在本技術(shù)領(lǐng)域的TRL定義中體現(xiàn)技術(shù)成熟過程的通用特點，同時也要使本技術(shù)領(lǐng)域的人員容易理解其內(nèi)容，并便于使用。

多年來，中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院（簡稱“航天系統(tǒng)院”）在航天領(lǐng)域開展了TRL的研究和應(yīng)用工作。最近幾年，航天系統(tǒng)院還參與了國家科技重大專項中期評估和年度評估中TRL評估的支撐工作。評估的對象涉及電子器件和軟件、集成電路制造裝備、無線通信網(wǎng)、數(shù)控機床、油氣開發(fā)、核電、水污染治理、醫(yī)藥創(chuàng)制、傳染病防治等多個專業(yè)跨度很大的技術(shù)領(lǐng)域。雖然在上述評估活動中，航天系統(tǒng)院與各個專項的技術(shù)專家共同編寫了各個專項的TRL定義，但是這種直接按照NASA/DOD的TRL定義進行編寫的方式容易導(dǎo)致一個問題，那就是，對于NASA/ DOD的TRL定義中體現(xiàn)技術(shù)成熟過程的通用特點，不同的人有不同的理解，缺乏一個明確的共識。隨著TRL評價方法在我國進一步推廣應(yīng)用，這個問題表現(xiàn)得越來越突出。

因此，有必要編寫一組可以對各個技術(shù)領(lǐng)域在編寫本領(lǐng)域TRL定義有所幫助的、通用的TRL定義，將對于NASA/DOD的TRL定義中體現(xiàn)技術(shù)成熟過程通用特點的認(rèn)識用文字的方式記錄下來，供大家參考、修改和使用，并逐步形成共識，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。

TRL通用定義的制定原則

制定TRL的通用定義應(yīng)該遵循以下兩個原則：

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

二是通用性：NASA/DOD的TRL定義是針對國防裝備和航空、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定義進行了對比，描述了兩種TRL定義的異同之處。此外，下文還對TRL各級別的含義及特點進行了說明，幫助用戶在編寫自己技術(shù)領(lǐng)域的TRL定義時更好地理解和掌握NASA/DOD的TRL定義中體現(xiàn)的技術(shù)成熟過程的通用特點。其中，該級別的特點主要用于說明該級別在整個技術(shù)成熟過程中的地位，以及與其它級別的區(qū)別。

TRL通用定義描述及與NASA/DOD定義的對比

下面提出了9級TRL等級的通用定義，并與NASA/DOD定義進行了對比分析。

TRL第一級：

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：觀察到并報道了與該項技術(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，只是在文字上進行了改寫，以便

對該級別含義的說明：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。

該級別的特點：見定義本身。

TRL第二級：

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，只是在文字上進行了改寫，以便于理解。

對該級別含義的說明：提出了將新的科技原理應(yīng)用于某個場合（系統(tǒng)、產(chǎn)品，解決問題）的設(shè)想，以實現(xiàn)新的功能和性能。

該級別的特點：見定義本身。該級別是研發(fā)活動的準(zhǔn)備階段，真正的研發(fā)活動尚未開展。

TRL第三級：

通用定義：通過初步方案設(shè)計、分析或者試驗的手段對新技術(shù)的關(guān)鍵功能進行了可行性展示或者驗證。

NASA/DOD定義：通過分析和試驗的手段進行了關(guān)鍵性功能驗證和/或概念驗證。

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。

對該級別含義的說明：真正的研發(fā)活動開始了。研發(fā)活動可以是初步方案設(shè)計、理論分析或者最基本的試驗。這些活動對技術(shù)的可行性可能只是一種初步驗證或者僅是一種展示。

該級別的特點：新技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用設(shè)想的可行性得到初步驗證。這些活動是技術(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：

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

NASA/DOD定義：在實驗室環(huán)境中對部件或者面包板進行了驗證。

兩種定義的異同之處（適用于4級和5級）：通用定義不僅將驗證環(huán)境擴展到應(yīng)用對象，而且避免了采用NASA/DOD的TRL定義中部件或者面包板對技術(shù)狀態(tài)的描述，以及采用實驗室環(huán)境和相關(guān)的環(huán)境對技術(shù)驗證環(huán)境或應(yīng)用對象的描述。使用者可以根據(jù)自己的需要，對技術(shù)開始成熟和驗證（4級），以及進一步成熟和驗證（5級）中的技術(shù)狀態(tài)和驗證環(huán)境或應(yīng)用對象進行劃分和描述。

對該級別含義的說明（適用于4級和5級）：TRL4級～6級是技術(shù)成熟的關(guān)鍵階段。4級是技術(shù)攻關(guān)工作正式開始。6級是技術(shù)得到了突破，基本上消除了較大的技術(shù)風(fēng)險。5級是4級～6級的中間級別，其技術(shù)狀態(tài)和驗證環(huán)境或應(yīng)用對象逼真度與4級和6級的差別要妥善處理。4級和5級之間沒有嚴(yán)格的界限，各項技術(shù)要根據(jù)自己的成熟規(guī)律，合理地安排這兩個級別的任務(wù)，實現(xiàn)從3級向6級的順利過渡即可。

該級別的特點：4級是技術(shù)攻關(guān)工作的正式開始。其技術(shù)狀態(tài)和驗證環(huán)境或應(yīng)用對象逼真度與5級的差別要妥善處理。

TRL第五級：

通用定義：技術(shù)進一步成熟和驗證。與預(yù)想的最終技術(shù)狀態(tài)與驗證環(huán)境或應(yīng)用對象相比，技術(shù)狀態(tài)與驗證環(huán)境或應(yīng)用對象處于中等水平。

NASA/DOD定義：在相關(guān)的環(huán)境中對部件或者面包板進行了驗證。

兩種定義的異同之處：見第四級的這一部分。

對該級別含義的說明：見TRL第四級的這一部分。

該級別的特點：5級是4級～6級的中間級別，其技術(shù)狀態(tài)和驗證逼真度與4級和6級的差別要妥善處理。

TRL第六級：

通用定義：以將后期的技術(shù)風(fēng)險降低到可以接受的程度為目標(biāo)，以盡量低的代價為約束，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)境特點的環(huán)境中對技術(shù)進行了驗證。

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)境特點的環(huán)境”；采用該級別應(yīng)該達到的目標(biāo)和受到的成本約束的方式，對技術(shù)狀態(tài)的成熟程度，以及驗證環(huán)境或應(yīng)用對象的逼真度進行了約束。

對該級別含義的說明：這是技術(shù)成熟過程中的一個重要里程碑。在這個級別上，技術(shù)得到了突破，掃清了重大障礙和風(fēng)險，但是尚未達到可以直接使用的程度。

該級別的特點：技術(shù)狀態(tài)和驗證環(huán)境或應(yīng)用對象已經(jīng)達到了較高水平。通過技術(shù)狀態(tài)在驗證環(huán)境或應(yīng)用對象中的驗證，掃清了重大障礙和風(fēng)險，但尚未達到可以直接使用的程度。

TRL第七級：

通用定義：實現(xiàn)了技術(shù)的原型或者其應(yīng)用實體的原型，并在典型應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用對象中進行了驗證。

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

兩種定義的異同之處：通用定義擴展了技術(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)的成果是專用的或者特制的，要集成到一個裝備或者系統(tǒng)（即“應(yīng)用實體”）后進行更為充分的驗證和實際使用驗證（如某火箭的姿態(tài)控制發(fā)動機）。

對該級別含義的說明：該級別應(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)境中進行了驗證。

該級別的特點：見定義本身。此級別形成了可初步使用的原型。

TRL第八級：

通用定義：進一步完善了技術(shù)或其應(yīng)用實體，已做好實現(xiàn)最終應(yīng)用目的的準(zhǔn)備。

NASA/DOD定義：實際系統(tǒng)完成，并完成了試驗和演示。

兩種定義的異同之處：通用定義的頭半句是根據(jù)第7級的內(nèi)容進行的適應(yīng)性和一致性的修改。后半句對NASA/DOD定義的內(nèi)容進行了擴展，可以涵蓋但不限于“實際系統(tǒng)完成，并完成試驗和演示”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）。

對該級別含義的說明：處于可以初步使用的原型與達到預(yù)定應(yīng)用目的的最終成果之間的級別，一方面要實現(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。

該級別的特點：一切準(zhǔn)備就緒，等待最后實際應(yīng)用的驗證。

TRL第九級：

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

NASA/DOD定義：通過成功的執(zhí)行任務(wù)，實際系統(tǒng)得到了驗證。

兩種定義的異同之處：NASA/ DOD定義強調(diào)技術(shù)在某個或者某類系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及執(zhí)行任務(wù)。通用定義則根據(jù)第7級定義中的技術(shù)應(yīng)用方式進行了擴展，另外，“達到了預(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技術(shù)成熟的最終目標(biāo)。

對該級別含義的說明：預(yù)定的應(yīng)用目標(biāo)可以有各種類型：一次性的成功使用；多次成功使用；達到預(yù)期的使用規(guī)模和范圍等。

該級別的特點：見定義本身。

結(jié)束語

以上TRL的通用定義易于被多個技術(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、耗費大、研發(fā)過程復(fù)雜的新技術(shù)領(lǐng)域的TRL評價。