李 亮，王婷婷，初洪宇，姜 歡，涂積奇

（1. 中國運載火箭技術(shù)研究院，北京，100076；2. 中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院，北京，100037；3. 空間物理重點實驗室，北京，100076）

0 引 言

技術(shù)成熟度，是指技術(shù)相對于某個系統(tǒng)或項目而言所處的發(fā)展狀態(tài)，它反映了技術(shù)對于預期目標的滿足程度。其概念最早由美國航空航天局（NASA）在20 世紀70 年代提出，后來在美國的重大項目管理中得到了推廣應用，成為了評價國防項目進展狀態(tài)、制定項目技術(shù)發(fā)展路線圖、識別技術(shù)風險、選擇技術(shù)方案等的重要支撐手段和工具。國外技術(shù)成熟度的深入研究和廣泛應用，也引起了中國相關(guān)管理機構(gòu)的重視，并在部分項目的立項、驗收等節(jié)點開展了技術(shù)成熟度評價。但無論是評價方法還是在工程應用中的深度、廣度，較之國外還有一定的差距。

某科技工程在面臨研究領(lǐng)域基礎(chǔ)理論薄弱、關(guān)鍵技術(shù)難度及跨度大、保障條件不足等困難與挑戰(zhàn)，通過系統(tǒng)地策劃應用成熟度的管理理念，開展了技術(shù)成熟度評價方法的研究與應用，降低了研制風險，并在實踐過程中不斷完善成熟度的理論與方法。通過近十年的研究與實踐，以“基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估”為核心的技術(shù)研發(fā)管理方法，在控制技術(shù)風險、加強對工程的研制指導、推動工程的實施、提高工程管理決策的科學和合理性等方面，發(fā)揮了重要作用，成為了該工程研制風險管控強有力的輔助工具之一。

1 實施背景

相對于傳統(tǒng)的航天預研工程，該工程關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)涉及的技術(shù)類型更多，數(shù)量更大；關(guān)鍵技術(shù)普遍成熟度水平不高，且發(fā)展不均衡；技術(shù)自主創(chuàng)新性非常強，技術(shù)攻關(guān)缺少可以借鑒的經(jīng)驗；關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)難度很大，且持續(xù)時間長。上述問題給工程管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也對關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與技術(shù)風險管理和控制工作提出了更高的要求：在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)管理上抓住關(guān)鍵和短板，工程全局的角度牽引關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)整體協(xié)調(diào)推進，科學合理的制定技術(shù)地研發(fā)路線，成為工程亟需解決的問題。

為了應對上述關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)管理挑戰(zhàn)，工程創(chuàng)新性地引入了基于技術(shù)成熟度的管理方法，通過在工程中實施“基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃及關(guān)鍵節(jié)點考核評估”管理模式，面向工程的關(guān)鍵技術(shù)進行了覆蓋全周期的技術(shù)成熟度攻關(guān)策劃、節(jié)點檢查及事后評價。實踐證明，該管理方法為關(guān)鍵技術(shù)的量化及精細化管理發(fā)揮了重要作用，為工程任務圓滿完成打下了堅實的基礎(chǔ)。

2 技術(shù)路線

某工程基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃源于航天工程中的技術(shù)攻關(guān)策劃，但二者亦有不同之處?；诩夹g(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃是以技術(shù)成熟度（Technology Readiness Level，TRL），作為貫穿整項工作的主線，將成熟度等級及各級要求作為籌劃、評價攻關(guān)工作和攻關(guān)效果的重要標準。其主要內(nèi)容是，依據(jù)工程規(guī)劃綱要和任務書，制定該工程關(guān)鍵技術(shù)在各階段的技術(shù)成熟度目標及要求，再基于技術(shù)成熟度等級的要求對關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作進行策劃，梳理從當前的技術(shù)成熟度、等級發(fā)展，到目標技術(shù)成熟度等級的全部技術(shù)攻關(guān)工作任務、工作要求及工作計劃。主要分為6 個方面工作，見圖1。

圖1 基于TRL 的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估技術(shù)路線Fig.1 Technical Route of Key Technology Breakthrough Planning and Evaluation Based on TRL

基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估工作，核心是對工程全部關(guān)鍵技術(shù)進行分類管理，基于技術(shù)成熟度開展關(guān)鍵技術(shù)全周期的“攻關(guān)策劃、節(jié)點檢查、事后評估”，與工程研制“同策劃、同部署、同實施、同評價”。

3 實施流程

基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估的具體實施流程如下。

3.1 建立工程技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫

首先，依托工程總體單位建立某工程技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫。

3.1.1 開展工程技術(shù)結(jié)構(gòu)分解

技術(shù)結(jié)構(gòu)分解（Technology Breakdown Structure，TBS）體現(xiàn)了整個工程的分解結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品集成層次或集成過程，從系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機到部件，自頂向下逐級進行技術(shù)分解，作為整個工程技術(shù)范疇的一個全視角樹形結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)技術(shù)的可追溯性，對于管理機關(guān)全面掌握整個工程的技術(shù)起到重要作用。

3.1.2 建立技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫

在通過專家評審或者自評確定工程的技術(shù)清單后，通過信息采集的方式，由各承研單位填寫技術(shù)信息采集表，在總體單位進行匯總，建立工程技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫包含技術(shù)狀態(tài)信息、集成狀態(tài)信息、主要試驗及驗證環(huán)境信息、技術(shù)風險信息等內(nèi)容。

3.2 對關(guān)鍵技術(shù)進行分類

制訂“技術(shù)關(guān)鍵性分類辦法”，依托專家組對技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫中的技術(shù)進行分類，從重要性和困難度兩個維度出發(fā)，將關(guān)鍵技術(shù)按照關(guān)鍵程度分為重大（A類）、重點（B 類）、一般（C 類）3 個級別。其中，重要性主要根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)對工程目標的影響程度和是否具有替換路徑進行劃分，困難度主要依據(jù)關(guān)鍵技術(shù)在理論、技術(shù)和驗證等方面的難易程度進行區(qū)分。

按照關(guān)鍵程度對技術(shù)實施差異化管理。對所有A類技術(shù)實施“精細化”管理，深入開展基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃，制定里程碑節(jié)點，并在相應計劃節(jié)點組織評審；對B 類技術(shù)實施“重點”管理，在里程碑節(jié)點及工程轉(zhuǎn)段時開展全面的技術(shù)成熟度評價；對C 類技術(shù)實施“一般”管理，基于各階段的技術(shù)成熟度目標，在工程轉(zhuǎn)段時開展技術(shù)成熟度評價。

3.3 確定關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的TRL 目標

分解某工程總目標和各階段目標要求，確定關(guān)鍵技術(shù)的TRL 目標，是基于TRL 進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃的工作基礎(chǔ)。關(guān)鍵技術(shù)在各階段的TRL 目標，不僅包含該項技術(shù)在該階段結(jié)束時所需要達到TRL 等級，還包括該TRL 等級對關(guān)鍵技術(shù)成熟狀態(tài)的要求。

主要途徑是，確定工程研制總目標與TRL 等級的映射關(guān)系；按照工程整體進度安排，分別確定各研制階段關(guān)鍵技術(shù)應達到的TRL 等級。如：單項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)階段、多項關(guān)鍵技術(shù)集成演示驗證階段等對應的TRL 等級。通過應用此方法，在充分參考國外最佳實踐的基礎(chǔ)上，確定了該工程全部技術(shù)應達到TRL6 級，階段目標為達到TRL3 級、4 級和5 級。

3.4 編寫基于TRL 的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃報告

基于TRL 的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃，是按照技術(shù)成熟度所反映的技術(shù)成熟規(guī)律和對技術(shù)成熟過程的要求，策劃工程關(guān)鍵技術(shù)在全生命周期的攻關(guān)路線。主要工作內(nèi)容和方案如下。

a）評價關(guān)鍵技術(shù)的初始TRL 等級。

根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)初始的技術(shù)研發(fā)狀態(tài)，以及階段攻關(guān)目標的要求，客觀評價當前關(guān)鍵技術(shù)達到的TRL 等級，確定關(guān)鍵技術(shù)在各個階段擬達到的目標TRL 等級。

b）制定技術(shù)成熟度評價細則。

基于各個TRL 等級的通用要求，結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)全生命周期成熟過程的特點，從技術(shù)狀態(tài)、集成狀態(tài)、驗證環(huán)境、驗證的功能和性能等維度出發(fā)，制定關(guān)鍵技術(shù)達到各TRL 等級的評價細則。

c）梳理關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的主要途徑和工作任務。

按照初始TRL 等級、目標等級和所跨越TRL 等級的評價細則要求，制定關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的主要技術(shù)途徑及方案，將其分解到應當完成的工作任務和標志性成果中，包括技術(shù)研究、產(chǎn)品研制和試驗驗證等方面。

d）確定技術(shù)成熟時間表。

制定各項關(guān)鍵技術(shù)由當前TRL 等級達到目標TRL等級時間表，制定各項工作任務計劃，形成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)甘特圖或計劃網(wǎng)絡(luò)圖。

e）進行攻關(guān)風險分析和應對措施策劃。

根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)成熟過程中面臨的問題及難點，進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)風險辨識、分析和綜合評估，擬定風險應對措施。

3.5 制定關(guān)鍵節(jié)點考核確認計劃

為了保證關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃實施的有效性，針對策劃中明確的關(guān)鍵時間節(jié)點，制定考核確認計劃，并在這些關(guān)鍵時間節(jié)點上對關(guān)鍵技術(shù)進行考核。

關(guān)鍵節(jié)點的考核確認計劃的主要內(nèi)容包括以下幾點。

a）考核節(jié)點。

根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)突破里程碑事件或者工程研制的標志性重要時間節(jié)點，確定開展考核的時間，一般每年至少選取1～2 個考核節(jié)點。

b）考核內(nèi)容。

關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與攻關(guān)策劃報告中技術(shù)攻關(guān)內(nèi)容、標志性成果、預期TRL 等級的一致性，以及技術(shù)風險和風險應對情況等。

c）考核方式。

考核主要采取專家評審與自評價相結(jié)合的方式，明確考核的組織方、專家評審與自評價組織形式等。

3.6 開展關(guān)鍵節(jié)點的考核評估

關(guān)鍵節(jié)點考核評估是指，在工程關(guān)鍵節(jié)點上，對標基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃報告，開展技術(shù)成熟度跟蹤評價，為有效推進后續(xù)工作提供支撐。

通過開展關(guān)鍵節(jié)點考核評估，a）從技術(shù)成熟度的多個特征維度，全面系統(tǒng)地評估各項關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)進展；b）通過與事前攻關(guān)策劃對比分析，找出攻關(guān)進展與攻關(guān)目標之間的差距，明確后續(xù)研發(fā)及管理工作的重點；c）梳理出當前攻關(guān)中存在的技術(shù)風險和瓶頸性問題，明確各項關(guān)鍵技術(shù)達到或預計達到目標技術(shù)成熟等級的時間表，促進工程按計劃穩(wěn)步推進。

4 組織體系

技術(shù)成熟度評價任務涉及管理、工程、專業(yè)服務等方面，由評價方、被評方、專家組和評價機構(gòu)共同協(xié)作完成，各方密切配合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同推動成熟度評價工作順利有序開展。各方組織與職責如下：

a）評價方。

由工程歸口管理機構(gòu)人員構(gòu)成，主要職責包括：發(fā)布評價任務，審核評價實施方案；確定研制任務的最終和各階段技術(shù)成熟度等級要求；組建專家組，確定評價機構(gòu)；評價工作組織協(xié)調(diào)，對評價工作進行監(jiān)督檢查。

b）被評方。

由工程各關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)任務承研單位人員構(gòu)成，主要職責包括：依據(jù)任務要求，制定工作計劃，落實成熟度評價工作人員；完成技術(shù)成熟度自評價及基于技術(shù)成熟度的工作策劃；配合開展技術(shù)成熟度專家評價，配合完善技術(shù)成熟度評價報告。

c）專家組。

由各領(lǐng)域具有代表性的技術(shù)、管理專家構(gòu)成，主要職責包括：審查技術(shù)關(guān)鍵程度評價結(jié)果；審查關(guān)鍵技術(shù)成熟度評價準則；審查技術(shù)成熟度評價結(jié)果；審查基于技術(shù)成熟度的工作策劃。

d）評價機構(gòu)。

由成熟度評價研究與實施的專業(yè)機構(gòu)人員構(gòu)成，主要職責包括：起草評價工作計劃和實施方案；提供技術(shù)成熟度評價方法與信息采集模板；采集處理評價信息、編寫評價報告；組織實施全過程評價工作，為被評方和專家組提供技術(shù)成熟度評價的技術(shù)支持。

其中，專家組是評價實施過程中的責任主體。為保證評價結(jié)果的科學性，專家組的構(gòu)建至關(guān)重要。專家組遴選的原則如圖2 所示。

圖2 專家組遴選原則Fig.2 Selection Principle of Expert Group

5 評價方法

技術(shù)成熟度評價包括技術(shù)成熟度自評價和專家評價兩個環(huán)節(jié)，下文對技術(shù)成熟度評價方法進行介紹。

5.1 技術(shù)成熟度自評價等級判定方法

技術(shù)成熟度自評價等級判定方法可以概括為：當某關(guān)鍵技術(shù)被評為TRL級時，它必須滿足TRL （-1）級和TRL級的所有技術(shù)成熟屬性要求，不滿足TRL（+1）級的技術(shù)成熟屬性要求。同時，滿足TRL級的各項評價準則。其評價步驟如下：

a）根據(jù)各個等級的技術(shù)成熟屬性初評是否為TRL級。當判斷某關(guān)鍵技術(shù)為TRL級時，它必須滿足以下公式。

且：

b）根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)評價準則判斷該技術(shù)是否達到TRL級。

假設(shè)（，，…，）為判斷某關(guān)鍵技術(shù)是否符合TRL級評價準則的函數(shù)，其中（,,…，）為各項評價準則，則有：

（，，…,）=（a）∩（b）∩…（m） （5）且：

式中（為單獨判斷該產(chǎn)品的評價準則是否符合TRL級的函數(shù)，符合為“1”，不符合為“0”。有且只有當全部為1 時，（，，…，）=1

5.2 技術(shù)成熟度專家評價方法

為了科學、高效地家評價工作，得到準確的評價結(jié)果，制定了如下的專家評價方法：

a）確定專家的權(quán)威系數(shù)。

針對同一項關(guān)鍵技術(shù)，由于專家的理論專長、實踐經(jīng)驗、對學科的熟悉程度等各不相同，因此每位專家的評價結(jié)果對于最終的評價結(jié)果有不同的貢獻度，即各位專家具有不同的權(quán)威系數(shù)。專家權(quán)威系數(shù)體現(xiàn)了評估專家意見的可信度。專家權(quán)威系數(shù)如表1所示。

表1 專家權(quán)威系數(shù)Tab.1 Expert Authority Coefficient

在評價專家的權(quán)威系數(shù)時，首先對專家的權(quán)威系數(shù)建立評估指標體系，包括對學科的熟悉程度、理論水平、實踐經(jīng)驗、資歷、公平公正性共5 項指標，然后制定各項指標的量化評價標準。

由評價方組織對每位專家進行打分，每位專家的權(quán)威系數(shù)C為以上5 項指標得分的平均值，即：

c）得到專家評價結(jié)果。

針對某項關(guān)鍵技術(shù)，每位專家分別對關(guān)鍵技術(shù)成熟度開展專家評價，基于專家的權(quán)重及其對關(guān)鍵技術(shù)的評價結(jié)果，基于線性加權(quán)平均法計算出關(guān)鍵技術(shù)的成熟度（Technology Readiness Levels，TRL）評價結(jié)果，即：

6 主要創(chuàng)新

某工程基于技術(shù)成熟度的攻關(guān)策劃與評估工作，相比傳統(tǒng)的技術(shù)成熟度評價工作以及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃工作有了顯著的創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在以下方面：

a）技術(shù)成熟度的應用模式轉(zhuǎn)變。

在國內(nèi)外技術(shù)成熟度的應用實踐中，采取的都是技術(shù)成熟度“事后評估”的模式，即對工程關(guān)鍵技術(shù)的階段性或整體進展情況進行檢查評估，評價達到的技術(shù)成熟度等級，發(fā)現(xiàn)問題與風險。

將技術(shù)成熟度評價的應用模式由單純“事后評價”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮リP(guān)策劃、節(jié)點檢查、事后評估”相結(jié)合的模式，以攻關(guān)策劃為基礎(chǔ)，事中檢查重點明確攻關(guān)進展和差距，及時發(fā)現(xiàn)問題并跟蹤閉環(huán)；事后評估重點考察關(guān)鍵技術(shù)是否達到了目標要求的技術(shù)成熟度級別，以及是否存在影響后續(xù)型號研制問題或風險。這種應用模式是創(chuàng)新性的。

b）關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估方式的轉(zhuǎn)變。

針對傳統(tǒng)的航天工程在關(guān)鍵技術(shù)管理、技術(shù)研發(fā)目標管理、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃以及技術(shù)研發(fā)進展的檢查等方面存在的問題，均開展了探索與創(chuàng)新，主要做法以及創(chuàng)新點如表2 所示。

表2 基于TRL 的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估的做法與創(chuàng)新點Tab.2 Practice and Innovaton of Key Technology Breakthrough Planning and Evaluation based on TRL

7 實施成效

在某工程關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)管理實踐中，通過開展基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估工作，取得的主要成效體現(xiàn)在如下方面：

a）按照關(guān)鍵程度對技術(shù)進行分級實施差異化管理，使關(guān)鍵技術(shù)辨識方法更加規(guī)范和量化，避免漏選或錯選一些關(guān)鍵技術(shù)，有助于對不同關(guān)鍵程度的技術(shù)實施差異化管理，針對性更強。

b）使用技術(shù)成熟度工具對攻關(guān)目標進行量化管理。采用技術(shù)成熟度這把“尺子”分解某工程總目標和各階段目標要求，確定關(guān)鍵技術(shù)的TRL 目標，攻關(guān)工作更量化，管理更規(guī)范，同時便于考核。

c）基于技術(shù)成熟度開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃，幫助設(shè)計師系統(tǒng)按照技術(shù)成熟規(guī)律梳理技術(shù)路線，逐步完成技術(shù)攻關(guān)工作，使得關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)路線更清晰、工作更聚焦、要求更明確，體現(xiàn)了精細化管理的特點。

d）通過開展關(guān)鍵節(jié)點的技術(shù)成熟度評價工作，加強了攻關(guān)過程的精細化管理，有助于管理機關(guān)及時了解技術(shù)攻關(guān)進展，掌握現(xiàn)狀與目標之間差距，有針對性的加強計劃和進度管理，提高管理精細化程度和決策科學性，促進整個工程的整體協(xié)調(diào)發(fā)展。

8 結(jié)束語

通過持續(xù)在某工程關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)全周期開展基于技術(shù)成熟度的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)策劃與評估工作，科學、規(guī)范地策劃了工程各項關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)工作，一方面，幫助設(shè)計師隊伍按照技術(shù)成熟規(guī)律系統(tǒng)策劃技術(shù)攻關(guān)工作，及時發(fā)現(xiàn)技術(shù)攻關(guān)過程中存在的問題與技術(shù)風險；另一方面，幫助管理機關(guān)及時掌握關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)進展，促進工程整體協(xié)調(diào)向前推進，避免不成熟技術(shù)提前轉(zhuǎn)段。從而為研制隊伍的技術(shù)攻關(guān)工作指明了路線，為管理機關(guān)提供了管理和控制工程技術(shù)風險的抓手，為關(guān)鍵技術(shù)全面突破發(fā)揮了重要的支撐作用。