技術成熟度的通用定義

中國航天系統科學與工程研究院 許 勝

技術成熟度的通用定義

中國航天系統科學與工程研究院 許 勝

技術成熟度及其通用定義制定的必要性分析

技 術 成 熟 度（Technology Readiness Level，簡稱TRL）作為一種先進的技術管理工具，通過將技術成熟過程劃分為9個級別，可準確地評價技術發展狀態，提高管理決策的科學性，降低新技術在工程中的應用風險。目前，技術成熟度評價方法在國內外得到了越來越廣泛的應用，特別是歐洲、美國等國家或地區在國防采辦過程中尤其注重對技術的成熟度進行評估。

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、航天和國防裝備領域技術成熟過程的特點。當其它技術領域使用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域，以及國家重大專項等其它技術領域的技術成熟度評價實踐工作的基礎上，編寫了一套技術成熟度的通用定義，可供航空、航天和國防裝備以外的技術領域參考使用。

目前，TRL在國際上已經在多個技術領域獲得了較為廣泛的應用。這些應用所遵循的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定義內容僅有稍許差別，我們將這兩個定義統稱為NASA/DOD的TRL定義。

與國際上TRL推廣應用的情況類似，在我國，TRL及其應用也越來越得到其它行業及領域的重視。在TRL推廣應用的過程中，國防裝備與航空、航天技術領域可以直接使用NASA/DOD 對 于TRL的定義，或者對其稍加修改便可使用；但是，由于其它領域技術的成熟過程與國防裝備與航空、航天技術的差異較大，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定義所體現的技術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，在其它領域中推廣應用TRL時，要在本技術領域的TRL定義中體現技術成熟過程的通用特點，同時也要使本技術領域的人員容易理解其內容，并便于使用。

多年來，中國航天系統科學與工程研究院（簡稱“航天系統院”）在航天領域開展了TRL的研究和應用工作。最近幾年，航天系統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、數控機床、油氣開發、核電、水污染治理、醫藥創制、傳染病防治等多個專業跨度很大的技術領域。雖然在上述評估活動中，航天系統院與各個專項的技術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致一個問題，那就是，對于NASA/ DOD的TRL定義中體現技術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用，這個問題表現得越來越突出。

因此，有必要編寫一組可以對各個技術領域在編寫本領域TRL定義有所幫助的、通用的TRL定義，將對于NASA/DOD的TRL定義中體現技術成熟過程通用特點的認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服務于更為廣泛的技術領域，降低技術的應用風險。

TRL通用定義的制定原則

制定TRL的通用定義應該遵循以下兩個原則：

一是繼承性：在定義的內涵上要與國際上常用的NASA/DOD的TRL定義保持一致，體現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、航天系統制定的，所以，存在一些與裝備或系統有關的表述。在通用定義中，應將這些與裝備或系統有關的表述轉換成在一般技術領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領域的TRL定義時更好地理解和掌握NASA/DOD的TRL定義中體現的技術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成熟過程中的地位，以及與其它級別的區別。

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：發現或者明確了支持新技術研發和應用的基本原理。

NASA/DOD定義：觀察到并報道了與該項技術有關的基本原理。

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：發現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應用的基礎。其可以是自己發現的，也可以是別人發現的。

該級別的特點：見定義本身。

TRL第二級：

通用定義：在發現或者明確的基本原理基礎上形成了新技術的應用設想。

NASA/DOD定義：形成了技術概念和/或應用設想。

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用于某個場合（系統、產品，解決問題）的設想，以實現新的功能和性能。

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

TRL第三級：

通用定義：通過初步方案設計、分析或者試驗的手段對新技術的關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，只是使其內容稍微寬泛一些，以適應更多技術領域的特點。

對該級別含義的說明：真正的研發活動開始了。研發活動可以是初步方案設計、理論分析或者最基本的試驗。這些活動對技術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：新技術實現應用設想的可行性得到初步驗證。這些活動是技術攻關工作的初步嘗試，但是在規模和資源投入上還很有限。

TRL第四級：

通用定義：技術開始成熟和驗證。與預想的最終技術狀態與驗證環境或應用對象相比，技術狀態與驗證環境或應用對象仍處于較低水平。

NASA/DOD定義：在實驗室環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境擴展到應用對象，而且避免了采用NASA/DOD的TRL定義中部件或者面包板對技術狀態的描述，以及采用實驗室環境和相關的環境對技術驗證環境或應用對象的描述。使用者可以根據自己的需要，對技術開始成熟和驗證（4級），以及進一步成熟和驗證（5級）中的技術狀態和驗證環境或應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級是技術成熟的關鍵階段。4級是技術攻關工作正式開始。6級是技術得到了突破，基本上消除了較大的技術風險。5級是4級～6級的中間級別，其技術狀態和驗證環境或應用對象逼真度與4級和6級的差別要妥善處理。4級和5級之間沒有嚴格的界限，各項技術要根據自己的成熟規律，合理地安排這兩個級別的任務，實現從3級向6級的順利過渡即可。

該級別的特點：4級是技術攻關工作的正式開始。其技術狀態和驗證環境或應用對象逼真度與5級的差別要妥善處理。

TRL第五級：

通用定義：技術進一步成熟和驗證。與預想的最終技術狀態與驗證環境或應用對象相比，技術狀態與驗證環境或應用對象處于中等水平。

NASA/DOD定義：在相關的環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，其技術狀態和驗證逼真度與4級和6級的差別要妥善處理。

TRL第六級：

通用定義：以將后期的技術風險降低到可以接受的程度為目標，以盡量低的代價為約束，使技術狀態趨于成熟，并且在足以代表該技術最終使用環境特點的環境中對技術進行了驗證。

NASA/DOD定義：系統/分系統的模型或者原型在相關的環境中進行了演示。

兩種定義的異同之處：通用定義避免了采用NASA/DOD的TRL定義中關于系統/分系統的模型或者原型對技術狀態的描述；將“相關環境”改為較容易理解的“足以代表該技術最終集成狀態、使用環境特點的環境”；采用該級別應該達到的目標和受到的成本約束的方式，對技術狀態的成熟程度，以及驗證環境或應用對象的逼真度進行了約束。

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

該級別的特點：技術狀態和驗證環境或應用對象已經達到了較高水平。通過技術狀態在驗證環境或應用對象中的驗證，掃清了重大障礙和風險，但尚未達到可以直接使用的程度。

TRL第七級：

通用定義：實現了技術的原型或者其應用實體的原型，并在典型應用環境和應用對象中進行了驗證。

NASA/DOD定義：系統原型在使用環境中進行了演示。

兩種定義的異同之處：通用定義擴展了技術被應用的方式。技術的應用可能有兩種方式：技術本身直接形成通用產品（如芯片、藥品等）；技術的成果是專用的或者特制的，要集成到一個裝備或者系統（即“應用實體”）后進行更為充分的驗證和實際使用驗證（如某火箭的姿態控制發動機）。

對該級別含義的說明：該級別應該形成了可以初步使用的原型，并在具有代表性的應用環境中進行了驗證。

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：進一步完善了技術或其應用實體，已做好實現最終應用目的的準備。

NASA/DOD定義：實際系統完成，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第7級的內容進行的適應性和一致性的修改。后半句對NASA/DOD定義的內容進行了擴展，可以涵蓋但不限于“實際系統完成，并完成試驗和演示”的內容，還可以包括做好了“為最終應用目的的實現”應有的其它準備（如形成標準、獲得許可證或者其它資質證明等）。

對該級別含義的說明：處于可以初步使用的原型與達到預定應用目的的最終成果之間的級別，一方面要實現最終的成果，另一方面還要為最終成果的使用準備好所有的條件。

該級別的特點：一切準備就緒，等待最后實際應用的驗證。

TRL第九級：

通用定義：實際使用該技術或者其應用實體，證明達到了預定的應用目的。

NASA/DOD定義：通過成功的執行任務，實際系統得到了驗證。

兩種定義的異同之處：NASA/ DOD定義強調技術在某個或者某類系統中的應用，以及執行任務。通用定義則根據第7級定義中的技術應用方式進行了擴展，另外，“達到了預定的應用目的”比“成功地執行任務”更加廣泛地適用于各類技術成熟的最終目標。

對該級別含義的說明：預定的應用目標可以有各種類型：一次性的成功使用；多次成功使用；達到預期的使用規模和范圍等。

該級別的特點：見定義本身。

結束語

以上TRL的通用定義易于被多個技術領域的使用者理解，有助于使用者更準確、合理地編制本技術領域的TRL定義或者準則。但是，這套TRL通用定義仍不能照搬套用于任何技術。正像NASA/DOD的TRL定義一樣，該TRL通用定義主要適用于研發周期長、耗費大、研發過程復雜的新技術領域的TRL評價。