技术成熟度评价在国家科技计划项目管理中的应用探讨
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2012 年第 16 期
科技管理研究 Science and Technology Management Research
2012 No. 16
doi： 10. 3969 / j. issn. 1000 － 7695. 2012. 16. 045
技术成熟度评价在国家科技计划项目管理中的应用探讨
陈华雄，欧阳进良，毛建军
TRL4
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Fra Baidu bibliotek
技术成熟度评价方法通过等级评定来规范和促 进新技术和项目持续改进、 不断优化， 最终实现设 定目标， 非常符合现代项目管 理 中 的 标 准 化 管 理、
过程管理和目标管理的理念。 基于技术成熟度的评 价方法发展至今， 已有许多演变的评价模型从不同 角度评估项目技术成熟度， 包括设计就绪水平、 材 料就绪水平、 制造就绪水平、 生物医学技术就绪水 平、集成就绪水平、能力就绪水平，等等。 显然，技术成熟度评价方法所蕴含的管理思想 符合现代科技发展的需要， 值得深入研究并在更大 的范围内推广使用，以提高科技管理的实效。 1. 2 技术成熟度评价在国外的应用 1975 年，通用动力公司首次将技术成熟度评估 应用于 NASA 的航天飞机研究； 1976 年， NASA 将 技术成熟度评价应用于木星探测项目，1977 年又将 其应 用 于 评 估 NASA 的 太 阳 帆 项 目。 30 多 年 来， NASA 在项目管理中不断地总结并完善技术成熟度评 价标准及方法。 从上世纪 90 年代开始， 技术成熟度评估被美国 国防部借鉴并用于重大国防采办项目中， 以确保主 要武器系统中的技术在项目发展之前是稳定和成熟 。 美国国防部 的，防止研发项目 “拖工期、增预算 ” 要求在进入 “工程与制造开发 ” 的里程碑 B 点和进 入 “生产与部署 ” 阶段的里程碑 C 点， 必须进行技 术成熟度评价， 每年通过技术就绪评估涉及多达 3 亿美元研发经费和 18 亿美元采购费用的重大国防采 办项目 （ MDAP） 因此节省了数十亿的费用超支，并 ［13 ］ 减少了进度拖延 。 2008 年美国能源部 （ DOE ） 公布了环境保护技 术成熟度评价实施指南， 也公布了用九级技术成熟 度评价国际热核聚变项目的评价结果； 西屋公司等 用该工具评价 GENP 评价报告，评价 AP1000 压水堆 技术的成熟度为 8 级。 波音公司、 空中客车等跨国 公司也将技术成熟度评价用于研制项目管理中， 主 要用来加强项目中协同开发的技术管理， 保证研制 项目的进度和资金预算。 北约及其成员国将技术成熟度评价方法用于军 用装备 （ 系统 ） 的研发管理中， 并根据项目管理的 实际情况扩充了技术成熟度的内涵， 增加了界面成 熟度、设计成熟度、 系统成熟度等方面的内容， 加 强了不同技术之间的集成。 技术成熟度评价方法在全球范围内得到广泛的 研究和应用， 以下是科技管理部门应用技术成熟度 评价加强科研计划或科研项目管理的案例 。 案例 1 ： 法国武器装备总署在 《国防基础研究政 ［13 ］ 策 2007 》 中计划将预算的 15% 投入基础研究与创 新领域，即研发状态处于技术成熟度 1 —3 级的科学 技术领域，将预算的 50% 用于技术成熟度 4 —5 级的 技术研究项目，剩余的 35% 用于技术成熟度 6 级的 技术演示项目。 案例 2 ： 2005 年 10 月 25 日，法新社从巴格达发 出一则电讯， 认为造成美军伤亡致命的武器是反抗
Study on Application of Technology Maturity Assessment in Management of National Science and Technology Program
CHEN Huaxiong，OUYANG Jinliang，MAO Jianjun （ National Center for Science and Technology Evaluation，Beijing 100081 ，China） Abstract ： Technology Maturity Assessment （ TMA） is applied more and more widely in development of new technologies and management of science and technology projects． Is TMA suitable for assessment in National Science and Technology Program management？ The application cases of TMA in the fields of new military equipments development， aerospace technology and so on are investigated in the paper． And the necessity，feasibility and limitations of TMA in the assessment and management of National Science and Technology Program are analyzed． At last，some suggestions are brought forward for the application of TMA in the management of National Science and Technology Program． Key words： technology maturity assessment； technology readiness level； science technology evaluation； national science and technology program
收稿日期： 2011 － 12 － 15 ，修回日期： 2012 － 02 － 07
国家科技计划项目主要是解决国民经济和社会 发展中的 重 大 科 技 问 题， 涉 及 到 各 行 业、 各 领 域， 遍布研发链的各个阶段， 研究和发展的目标也不尽 相同； 再者，科 技 计 划 项 目 组 织 管 理 的 形 式 多 样， 管理制度、 管理层级、 评价方式等管理机制与军工 部门存在很大的差别。 现有的技术成熟度评价方法 是否适用于国家科技计划项目的管理呢？ 本文进行 分析、探讨，引发大家进行深入讨论。 1 1. 1 技术成熟度评价在国内外的应用情况
技术成熟度评价是指将一项技术或其产品、 系 统按 “原理概念 → 试验验证 → 仿真运行 → 现实环境 运行” 的研发流程划分等级、 制定明确标准、 评定 技术达到设定使用状态的程度。 技术成熟度评价首 先由美国国家宇航局 （ NASA ） 研究并使用， 已广泛 ［1 ］ 应用于国内外的一些科研 项 目 的 管 理 中 。 美 国、 英国、加拿大等国家在国防采办中特别强调对技术 ［2 － 3 ］ 。 我国部分军工科研单位和管理 成熟度的评估 ［4 － 6 ］ ， 部门对 技 术 成 熟 度 评 估 方 法 进 行 了 深 入 研 究 ， ： 并将其应用于科研项目管理中 如 神舟项目组在 总结 10 多年的管理经验的基础上开发了项目成熟度 ［7 ］ 评估模型， 对神舟项目的运行进行管理 ； 航空和 核电领域也在研究将技术成熟度评价应用于项目管 理中。巨建国深入研究了基于技术就绪水平的评价 方法，建立了测量技术增加值的评价模型， 在企业 ［8 － 9 ］ 。2009 年， 中 新技术评价和管理中得到了应用 国标准化研究院发布了 《科学技术研究项目评价通 ［10 ］ 则》 ，这对将技术成熟度评价方法普遍用于科技 项目评价和管理中起到很强的推动作用 。
表1
等级 TRL1 TRL2 TRL3
美国国防部技术就绪水平 （ 技术成熟度） 等级划分
硬件 TRL 定义 基本原理得到观察与报告 技术 概 念 与 应 用 得 到 详 细 阐述 完成技术概念的关键功能与 / 或特征的解析和实验证明 完成实验室环境下的元部件 或 者 实 验 板 （ breadboard ） 验证 完成相关环境下元部件或者 实验板验证 完成相关环境下系统 / 分系统 模型或原型的演示验证 完成 运 行 环 境 （ Operational Environment ） 下 系 统 原 型 的 演示验证 经过 实 验 测 试 与 演 示 验 证， 真实 系 统 研 制 完 成 并 证 明 合格 经过成功地执行任务， 真 实 系统得到检验，运行顺利 软件 TRL 定义 基本原理得到观察与报告 技术 概 念 与 应 用 得 到 详 细 阐述 完成技术概念的关键功能与 / 或特征的解析和实验证明 完成实验室环境 （ 比如软件 原型开发环境 ） 下的软件模 块或分系统验证 完成相关环境下的软件模块 或分系统验证 完成端到端 （ end － to － end ） 环境下的软件模块或分系统 验证 完成在高逼真度运行环境下 的系统原型演示验证 通过运行环境下实验测试与 演示 验 证， 真 实 系 统 完 成， 执行任务合格 通过任务测试， 真实系统得 到检验
（ 科技部科技评估中心，北京 100081 ）
摘要： 技术成熟度评价在新技术研发和科技项目管理中得到越来越多的应用 ，而它是否适用于国家科技计划项 目的评价和管理呢？ 文章研究了技术成熟度评价在国内外军工新装备研制 、 航空航天技术等领域中的应用案 例，分析了将技术成熟度评价应用于国家科技计划项目管理的必要性 、可行性和局限性，并就如何在科技计划 项目管理中开展技术成熟度评价提出了建议 。 关键词： 技术成熟度； 技术就绪水平； 科技评估； 国家科技计划 中图分类号： G321. 5 文献标识码： A 文章编号： 1000 － 7695 （ 2012 ） 16 － 0191 － 05
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陈华雄等： 技术成熟度评价在国家科技计划项目管理中的应用探讨
view ） 结合起来， 研究了项目顺利完成与新技术的 成熟度之间的内在联系， 形成了评估项目中所采用 新技术的 成 熟 度 评 价 方 法。20 世 纪 70 年 代 中 期， NASA 制 定 了 技 术 就 绪 水 平 （ Technology Readiness Level， TRL ） 量 级 标 准， 用 来 评 估 新 技 术 的 成 ［11 ］ 熟度 。 武器装备研制具有技术先进、 投资大、 周期长 等特点，从研制到成功服役的过程中伴随着非常高 的技术风险， 技术成熟度不高导致武器装备采办项 目费用超支、 进度拖延等成为 项 目 管 理 中 的 难 题。 1999 年， 美 国 国 家 审 计 局 （ General Accounting Office，GAO） 发表报告指出： 美国国防部在项目采办 过程中应用的新技术成熟度较低， 研制项目承受的 风险较大，大多数武器系统开发失败的主要原因在 于将不成熟技术应用于武器系统， 建议国防部在新 技术应 用 前 进 行 成 熟 度 评 估。 美 国 国 防 部 借 鉴 了 NASA 的技术成熟度评价方法， 在 NASA 九 级 TRL 的基础上建立了新的 TRL 等级量表。 美国国防部在 制定技术成熟度等级标准上与 NASA 的相类似， 但 在管理上使用技术成熟度有所差别， 如 NASA 指出 一项技术只有在技术成熟度达到 6 级的才能进入系 ［12 ］ 统项 目 开 发 ， 而 美 国 国 防 部 则 认 为 应 达 到 7 ［13 ］ 级 。美国国防部 2009 版 《美国技术就绪评估手 册》 中，技术成熟度等级分为硬件 TRL 与软件 TRL 两种，如表 1 所示。
技术成熟度评价的起源及发展 技术成熟度评价的概念最早由 NASA 提出。 早 在阿波罗登月项目中，NASA 就开始重视预算增加和 项目拖延对项目与工程的重大影响， 着手研究控制 项目进度、防范新技术风险的管理措施， 并于 1969 年形成了阐述未来空间系统应用新技术状态的评价 方法，这是项目技术成熟度评价的最初形式。 在这 种背景下， NASA 将飞行就绪评审 （ Flight Readiness Review ） 与技术就绪评审 （ Technology Readiness Re-
科技管理研究 Science and Technology Management Research
2012 No. 16
doi： 10. 3969 / j. issn. 1000 － 7695. 2012. 16. 045
技术成熟度评价在国家科技计划项目管理中的应用探讨
陈华雄，欧阳进良，毛建军
TRL4
TRL5
TRL6
TRL7
TRL8
TRL9
Fra Baidu bibliotek
技术成熟度评价方法通过等级评定来规范和促 进新技术和项目持续改进、 不断优化， 最终实现设 定目标， 非常符合现代项目管 理 中 的 标 准 化 管 理、
过程管理和目标管理的理念。 基于技术成熟度的评 价方法发展至今， 已有许多演变的评价模型从不同 角度评估项目技术成熟度， 包括设计就绪水平、 材 料就绪水平、 制造就绪水平、 生物医学技术就绪水 平、集成就绪水平、能力就绪水平，等等。 显然，技术成熟度评价方法所蕴含的管理思想 符合现代科技发展的需要， 值得深入研究并在更大 的范围内推广使用，以提高科技管理的实效。 1. 2 技术成熟度评价在国外的应用 1975 年，通用动力公司首次将技术成熟度评估 应用于 NASA 的航天飞机研究； 1976 年， NASA 将 技术成熟度评价应用于木星探测项目，1977 年又将 其应 用 于 评 估 NASA 的 太 阳 帆 项 目。 30 多 年 来， NASA 在项目管理中不断地总结并完善技术成熟度评 价标准及方法。 从上世纪 90 年代开始， 技术成熟度评估被美国 国防部借鉴并用于重大国防采办项目中， 以确保主 要武器系统中的技术在项目发展之前是稳定和成熟 。 美国国防部 的，防止研发项目 “拖工期、增预算 ” 要求在进入 “工程与制造开发 ” 的里程碑 B 点和进 入 “生产与部署 ” 阶段的里程碑 C 点， 必须进行技 术成熟度评价， 每年通过技术就绪评估涉及多达 3 亿美元研发经费和 18 亿美元采购费用的重大国防采 办项目 （ MDAP） 因此节省了数十亿的费用超支，并 ［13 ］ 减少了进度拖延 。 2008 年美国能源部 （ DOE ） 公布了环境保护技 术成熟度评价实施指南， 也公布了用九级技术成熟 度评价国际热核聚变项目的评价结果； 西屋公司等 用该工具评价 GENP 评价报告，评价 AP1000 压水堆 技术的成熟度为 8 级。 波音公司、 空中客车等跨国 公司也将技术成熟度评价用于研制项目管理中， 主 要用来加强项目中协同开发的技术管理， 保证研制 项目的进度和资金预算。 北约及其成员国将技术成熟度评价方法用于军 用装备 （ 系统 ） 的研发管理中， 并根据项目管理的 实际情况扩充了技术成熟度的内涵， 增加了界面成 熟度、设计成熟度、 系统成熟度等方面的内容， 加 强了不同技术之间的集成。 技术成熟度评价方法在全球范围内得到广泛的 研究和应用， 以下是科技管理部门应用技术成熟度 评价加强科研计划或科研项目管理的案例 。 案例 1 ： 法国武器装备总署在 《国防基础研究政 ［13 ］ 策 2007 》 中计划将预算的 15% 投入基础研究与创 新领域，即研发状态处于技术成熟度 1 —3 级的科学 技术领域，将预算的 50% 用于技术成熟度 4 —5 级的 技术研究项目，剩余的 35% 用于技术成熟度 6 级的 技术演示项目。 案例 2 ： 2005 年 10 月 25 日，法新社从巴格达发 出一则电讯， 认为造成美军伤亡致命的武器是反抗
Study on Application of Technology Maturity Assessment in Management of National Science and Technology Program
CHEN Huaxiong，OUYANG Jinliang，MAO Jianjun （ National Center for Science and Technology Evaluation，Beijing 100081 ，China） Abstract ： Technology Maturity Assessment （ TMA） is applied more and more widely in development of new technologies and management of science and technology projects． Is TMA suitable for assessment in National Science and Technology Program management？ The application cases of TMA in the fields of new military equipments development， aerospace technology and so on are investigated in the paper． And the necessity，feasibility and limitations of TMA in the assessment and management of National Science and Technology Program are analyzed． At last，some suggestions are brought forward for the application of TMA in the management of National Science and Technology Program． Key words： technology maturity assessment； technology readiness level； science technology evaluation； national science and technology program
收稿日期： 2011 － 12 － 15 ，修回日期： 2012 － 02 － 07
国家科技计划项目主要是解决国民经济和社会 发展中的 重 大 科 技 问 题， 涉 及 到 各 行 业、 各 领 域， 遍布研发链的各个阶段， 研究和发展的目标也不尽 相同； 再者，科 技 计 划 项 目 组 织 管 理 的 形 式 多 样， 管理制度、 管理层级、 评价方式等管理机制与军工 部门存在很大的差别。 现有的技术成熟度评价方法 是否适用于国家科技计划项目的管理呢？ 本文进行 分析、探讨，引发大家进行深入讨论。 1 1. 1 技术成熟度评价在国内外的应用情况
技术成熟度评价是指将一项技术或其产品、 系 统按 “原理概念 → 试验验证 → 仿真运行 → 现实环境 运行” 的研发流程划分等级、 制定明确标准、 评定 技术达到设定使用状态的程度。 技术成熟度评价首 先由美国国家宇航局 （ NASA ） 研究并使用， 已广泛 ［1 ］ 应用于国内外的一些科研 项 目 的 管 理 中 。 美 国、 英国、加拿大等国家在国防采办中特别强调对技术 ［2 － 3 ］ 。 我国部分军工科研单位和管理 成熟度的评估 ［4 － 6 ］ ， 部门对 技 术 成 熟 度 评 估 方 法 进 行 了 深 入 研 究 ， ： 并将其应用于科研项目管理中 如 神舟项目组在 总结 10 多年的管理经验的基础上开发了项目成熟度 ［7 ］ 评估模型， 对神舟项目的运行进行管理 ； 航空和 核电领域也在研究将技术成熟度评价应用于项目管 理中。巨建国深入研究了基于技术就绪水平的评价 方法，建立了测量技术增加值的评价模型， 在企业 ［8 － 9 ］ 。2009 年， 中 新技术评价和管理中得到了应用 国标准化研究院发布了 《科学技术研究项目评价通 ［10 ］ 则》 ，这对将技术成熟度评价方法普遍用于科技 项目评价和管理中起到很强的推动作用 。
表1
等级 TRL1 TRL2 TRL3
美国国防部技术就绪水平 （ 技术成熟度） 等级划分
硬件 TRL 定义 基本原理得到观察与报告 技术 概 念 与 应 用 得 到 详 细 阐述 完成技术概念的关键功能与 / 或特征的解析和实验证明 完成实验室环境下的元部件 或 者 实 验 板 （ breadboard ） 验证 完成相关环境下元部件或者 实验板验证 完成相关环境下系统 / 分系统 模型或原型的演示验证 完成 运 行 环 境 （ Operational Environment ） 下 系 统 原 型 的 演示验证 经过 实 验 测 试 与 演 示 验 证， 真实 系 统 研 制 完 成 并 证 明 合格 经过成功地执行任务， 真 实 系统得到检验，运行顺利 软件 TRL 定义 基本原理得到观察与报告 技术 概 念 与 应 用 得 到 详 细 阐述 完成技术概念的关键功能与 / 或特征的解析和实验证明 完成实验室环境 （ 比如软件 原型开发环境 ） 下的软件模 块或分系统验证 完成相关环境下的软件模块 或分系统验证 完成端到端 （ end － to － end ） 环境下的软件模块或分系统 验证 完成在高逼真度运行环境下 的系统原型演示验证 通过运行环境下实验测试与 演示 验 证， 真 实 系 统 完 成， 执行任务合格 通过任务测试， 真实系统得 到检验
（ 科技部科技评估中心，北京 100081 ）
摘要： 技术成熟度评价在新技术研发和科技项目管理中得到越来越多的应用 ，而它是否适用于国家科技计划项 目的评价和管理呢？ 文章研究了技术成熟度评价在国内外军工新装备研制 、 航空航天技术等领域中的应用案 例，分析了将技术成熟度评价应用于国家科技计划项目管理的必要性 、可行性和局限性，并就如何在科技计划 项目管理中开展技术成熟度评价提出了建议 。 关键词： 技术成熟度； 技术就绪水平； 科技评估； 国家科技计划 中图分类号： G321. 5 文献标识码： A 文章编号： 1000 － 7695 （ 2012 ） 16 － 0191 － 05
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陈华雄等： 技术成熟度评价在国家科技计划项目管理中的应用探讨
view ） 结合起来， 研究了项目顺利完成与新技术的 成熟度之间的内在联系， 形成了评估项目中所采用 新技术的 成 熟 度 评 价 方 法。20 世 纪 70 年 代 中 期， NASA 制 定 了 技 术 就 绪 水 平 （ Technology Readiness Level， TRL ） 量 级 标 准， 用 来 评 估 新 技 术 的 成 ［11 ］ 熟度 。 武器装备研制具有技术先进、 投资大、 周期长 等特点，从研制到成功服役的过程中伴随着非常高 的技术风险， 技术成熟度不高导致武器装备采办项 目费用超支、 进度拖延等成为 项 目 管 理 中 的 难 题。 1999 年， 美 国 国 家 审 计 局 （ General Accounting Office，GAO） 发表报告指出： 美国国防部在项目采办 过程中应用的新技术成熟度较低， 研制项目承受的 风险较大，大多数武器系统开发失败的主要原因在 于将不成熟技术应用于武器系统， 建议国防部在新 技术应 用 前 进 行 成 熟 度 评 估。 美 国 国 防 部 借 鉴 了 NASA 的技术成熟度评价方法， 在 NASA 九 级 TRL 的基础上建立了新的 TRL 等级量表。 美国国防部在 制定技术成熟度等级标准上与 NASA 的相类似， 但 在管理上使用技术成熟度有所差别， 如 NASA 指出 一项技术只有在技术成熟度达到 6 级的才能进入系 ［12 ］ 统项 目 开 发 ， 而 美 国 国 防 部 则 认 为 应 达 到 7 ［13 ］ 级 。美国国防部 2009 版 《美国技术就绪评估手 册》 中，技术成熟度等级分为硬件 TRL 与软件 TRL 两种，如表 1 所示。
技术成熟度评价的起源及发展 技术成熟度评价的概念最早由 NASA 提出。 早 在阿波罗登月项目中，NASA 就开始重视预算增加和 项目拖延对项目与工程的重大影响， 着手研究控制 项目进度、防范新技术风险的管理措施， 并于 1969 年形成了阐述未来空间系统应用新技术状态的评价 方法，这是项目技术成熟度评价的最初形式。 在这 种背景下， NASA 将飞行就绪评审 （ Flight Readiness Review ） 与技术就绪评审 （ Technology Readiness Re-