基于灰色模糊理論的技術路線圖實施效果評價

張 哲，馮宗憲

（西安交通大學經濟與金融學院，西安710061）

0 引言

技術路線圖（TRM）是一種制定技術規劃的管理工具，可用于技術預測、研發管理和戰略規劃。自20世紀70年代美國摩托羅拉公司首次正式使用技術路線圖以來，它得到了企業界和理論界的關注，并取得了快速的發展。進入21世紀后，技術路線圖在國外被廣泛運用于企業、產業以及國家關鍵技術規劃和管理工作中[1]。我國引入技術路線圖的概念相對較晚，但是國家科技部、部分省份科技廳組織重大專項課題，制定出了一批技術路線圖，用于支持產業技術進步或未來科學技術規劃的制定。目前，技術路線圖正越來越多地應用于我國各層面的技術管理工作中。

通過對國內已制定的技術路線圖繪制過程和應用情況的調查，我們發現普遍缺乏對技術路線圖后續的有效評估和管理工作。然而，技術路線圖是對所研究技術領域的一項長期、動態的管理過程，不僅要重視前期技術路線圖的編訂和繪制過程，更需要對后期實施技術路線圖的效果進行評估，并對已有技術路線進行修正。國內外現有文獻顯示，對技術路線圖的評價還主要采用定性方法，進行量化評估的工作還處于探索階段。本文嘗試利用灰色模糊數學理論，通過分析技術路線圖的繪制過程及其結構形式，來建立技術路線圖的評價模型。

1 技術路線圖實施效果的灰色模糊綜合評價

目前，對技術路線圖的定量評價工作還處于探索階段[2,3]。不難看出，從技術路線圖的繪制目的來看，就是想找到未來技術愿景或任務的實施和發展路徑。對技術路線圖實施效果的評價就是基于對研發項目完成情況的評判，來考察整體技術愿景或任務的達成情況。由于對技術路線圖實施效果的評價是一個多層次、多因素、多階段的復雜系統，適合使用模糊評價的方法；同時，評判專家的能力和對評判內容的熟悉程度不同，會導致所給出的評價信息常常帶有一定的灰色性。本文利用灰色模糊綜合評價的方法，來建立技術路線圖實施效果的評價模型。

灰色模糊綜合評價可以理解為在已知信息不充分的前提下，評判具有模糊因素的復雜系統的一種方法[4]。關于將灰色理論和模糊理論進行綜合評判的研究，已有的相關成果從不同的方法路徑進行了實現。總體來說包括：①將灰色評判和模糊評判分別展開，然后再將結果進行綜合評判[5,60]。②將灰色度和模糊度納入統一的集合，使用灰色模糊集合概念考量目標對象，得到綜合評價結果[7]。本文使用灰色模糊集合來評測產業技術路線圖。灰色模糊集合可記作A?～=(A～,A?)={(x,μA(x),νA(x))x∈X}，其中A～稱為集合的模糊部分（簡稱模部），A?稱為集合的灰色部分（簡稱灰部）。模部和灰部分別用于反應評價信息時的不確定性和不完全性。

（1）指標體系的建立。

根據技術路線圖的繪制過程和形式結構，本文建立了一個技術路線圖實施效果的評價指標體系（如圖2所示）。在該評價指標體系中，頂層是對技術路線圖繪制初始時確定的技術愿景或任務達成情況的評價；一級指標是對技術路線圖中各項技術環節或組成進展情況的評價；二級指標是依據路線圖繪制研討會上對各項技術環節或組成提出的具體子技術目標展開的，并對子技術目標完成情況進行評價；三級指標是按照各子技術目標下對應的研發項目展開的，通過考察研發項目關鍵技術指標的達成情況，對各研發項目的實現效果進行評價。

（2）確定各層指標權重的灰色模糊集合。

在對技術路線圖進行評價時，各級指標的因素集對上層指標的影響程度是不同的。需要根據因素的影響作用大小賦予不同的權重值，從而反映技術發展中的實際狀態。本文采用德爾菲法讓評審專家們在路線圖繪制過程中的幾次研討會上對各級指標因素的權重值進行分散評定，并且根據自身對指標因素的熟悉程度給出權重賦值對應的灰度值（考慮信息的充分程度很難用通用的公式描述，本文將信息的充分程度劃分為{充分，較充分，一般，較貧乏，貧乏 }，分別對應灰度值{0～0.2，0.2～0.4,0.4～0.6,0.6～0.8,0.8～1}）。將收集到的所有權重賦值數據求均值并歸一化處理，并將權重值相對應的所有灰度賦值求均值，得到各級指標因素權重相應的灰色模糊集合：

圖2 技術路線圖評價指標體系

（3）建立評判矩陣。

對于三級指標中的某個研發項目Pk，讓n名專家就評價標準集Sk={關鍵指標S1，關鍵指標S2，…，關鍵指標Sj}，根據評語集C={C1，C2，…，Cq}對研發項目進行模糊評判；并且讓每名專家依據對該研發項目領域的熟悉程度、判斷的自信程度給出其模糊評判對應的灰度值。由此可得到某個研發項目的灰色模糊評判矩陣：其中模部由n名專家評分構成的模糊隸屬度矩陣組成，灰部由給出該隸屬度值的專家評判的灰度求均值所得。

（4）逐層進行灰色模糊綜合評價。

本文建立的技術路線圖評價指標是多層體系。在得到某層級指標的灰色模糊評判矩陣和相應指標權重的灰色模糊集合后，通過合成運算可得到該層指標對上一層指標因素的灰色模糊綜合評價結果，并且評價結果集可組成上層指標因素的灰色模糊評判矩陣。逐層向上做合成運算，得到頂層因素的灰色模糊綜合評價結果值。為了在對技術路線圖評價過程中盡可能多的保留評價信息，以使評價結果盡可能符合實際，合成運算中在模部運算中采用M(·,+)算子，在灰部運算中采用M(⊙,+)算子。由此，可得到灰色模糊綜合評價結果：

（5）評價結果的處理。

則在結果集B中的最大值Bi所對應的評語Ci為技術路線圖實施效果的綜合評價結果。

需要指出的是，對技術線圖實施效果的評價是在某一時間點上基于對路線圖中所有研發項目完成情況的評判。因此，在某一時間點上，實際評價中存在一些未完成的研發項目。在評價過程中對未完成的研發項目，可按評語集C={C1，C2，…，Cq}中最低的評分值Cq補全對該研發項目的灰色模糊綜合評價值同時，由于技術路線圖制定和實施也是一項復雜和動態的過程，路線圖中的研發項目會隨實際情況做出增刪和調整，所以在建立評價指標體系時也需要根據技術路線圖內容進行調整更新。

2 算例分析

陜西省太陽能光伏產業技術路線圖制定時的愿景任務是在“十二五”期末使陜西在晶硅太陽能電池生產領域的技術水平達到或超過第一梯隊省份。應用本文前述建立的評價模型擬對2015年時陜西省太陽能光伏產業技術路線圖的實施效果進行評價（以太陽能電池組件封裝環節為例）。

（1）建立評價指標體系。由陜西省太陽能光伏產業技術路線圖可以看出，晶硅太陽能電池技術包括晶硅制備、硅片加工、電池片生產、組件封裝四個技術環節。到2015年時，產業鏈上組件封裝技術環節的5個研發項目中，有4個研發項目可以完成，1個項目難以完成。假設在2015年評價時間點上這1個研發項目沒有完成。根據本文前述的評價指標體系構建原則，建立相應的評價指標體系如圖4所示。

（2）確定各級指標權重的灰色模糊集合。通過使用德爾菲法讓技術路線圖的繪制專家在研討會上對各層級因素的指標權重進行打分，由此可得到各級指標權重的灰色模糊集合，如表1所示。

圖4 陜西省太陽能光伏產業技術路線圖實施效果評價指標體系（以組件封裝環節為例）

表1 各指標權重

（3）建立評判矩陣。對于研發項目P1（太陽能電池用蓄電池研究），設有10名專家對研發項目P1就關鍵技術指標（評價標準集S1={大電流放電性能，使用壽命，耐過放電性能}）在國內所達到的技術水平，按照評語集C={優秀、良好、中等、較差}對P1進行模糊評判，并同時給出其模糊評判對應灰度的均值，由此可得到研發項目P1的灰色模糊評判矩陣：和研發項目P1特征項權重的灰色模糊集合：同理，可得到其它研發項目的灰色模糊評判矩陣，以及對應權重的灰色模糊集合

（4）逐層進行灰色模糊綜合評價。由公式（1）可計算出太陽能電池組件封裝環節各研發項目的灰色模糊綜合評價結果：

由于研發項目P5（晶硅電池低應力焊接技術研究）在時間點2015年未完成，所以研發項目P5以“較差”評給出綜合評價結果：

由此按照評價指標體系的結構可組成二級指標各子技術目標的灰色模糊評判矩陣：

同理，由公式（1）可求出二級指標各子技術目標的灰色模糊綜合評價結果：

則一級指標太陽能組件封裝技術環節的灰色模糊綜合評價結果為：

假定給出了產業鏈其它技術環節（晶硅制備、硅片生產和電池片生產）的灰色模糊綜合評價結果，并組成頂層因素的灰色模糊評判矩陣：可得到陜西省太陽能光伏產業技術路線圖總體實施效果的灰色模糊綜合評價：

3 結論與建議

本文利用灰色模糊綜合評價相關理論，通過對技術路線圖結構形式和制定流程的分析，建立了技術路線圖實施效果的評價模型。并以陜西省太陽能光伏產業為實例，對該模型在技術路線圖實施效果評價中的應用進行了詳解。由于對技術路線圖的定量評估工作還處于探索階段，且繪制出的技術路線圖在形式和結構上也會存在差異。因此，對技術路線圖實施效果評價的模型也需要隨著路線圖內容進行適時的調整。希望本文能夠豐富相關研究內容，為技術路線圖的量化管理提供思路。

[1] 長城企業戰略研究所.技術路線圖：自主創新的戰略工具[J].新材料產業,2006,(1).

[2] Maicon G.Oliveira,Henrique Rozenfeld．Integrating Technology Roadmapping and Portfolio Management at the Front-end of New Product Development[J].Technological Forecasting&Social Change,2010,(77).

[3] 陳坤.基于系統動力學的產業技術路線圖制定[J].科學學與科學技術管理,2011,32(4).

[4] 卜廣志,張宇文.基于灰色模糊關系的灰色模糊綜合評判[J].系統工程理論與實踐,2002,(4).

[5] 宋保維,卜廣志,等.模糊優化最優水平值的灰色模糊綜合評判[J].機械設計,1999,16(6).

[6] 金書濱,潘海.三種系統評價方法在交通項目綜合評價中的對比研究[J].重慶交通學院學報,1998,17(2).

[7] 陳大為.灰色模糊集合引論[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社,1994.

[8] 華瑤,趙輝.基于灰色模糊的變電站建設效益評價模型[J].工業技術經濟,2010,29(10).