技术成熟度测评

2010年8月5日技术成熟度测评技术成熟度测评方法技术成熟度水平法（TRL——TechnologyReadinessLevels）产品技术成熟度专利分析预测法（TMMS）技术成熟度水平法技术成熟度的客观评估,对体现技术集成的演示验证有十分明显的意义。目前在国内缺乏基础的情况下可借鉴美军方广泛采用的技术成熟度评估方法,即“技术成熟度水平”(TRL———TechnologyReadinessLevels)框架。TRL是一组分为9级的、仔细定义其技术成熟度水平的系统指标。提供了一种解释特定技术成熟度的客观方法,目的是帮助简要而清晰地表达开发状态和技术风险。对特定技术而言,具体的TRL值有多种选择,但只要正确运用,就能取代含糊的表达。图1TRL的框架TRL1指基本原理已被观察到,并已报告。这是最低级的成熟度水平,在这一水平上,科学研究开始转向应用研究和开发,例:新型光纤的抗拉强度与温度的关系。这一级水平代表了纯粹的研究,一般局限于技术基本性质的纸面研究,甚至没有提出真正的具体技术问题,如:可能仅仅研究材料的基本特性,或仅仅研究“新一代武器应干些什么”。TRL2指技术概念和/或应用概念已经形成。发明开始,一旦观察到基本原理,则在下一个成熟度水平就应发明或确定这些特性的实际应用。如,定义的超导临界温度、观察特性、研究新材料的潜在应用。应用仍然是推测的,还没有实验证明或详细分析来支持假设。在这一级水平上该阶段一般仍然局限于纸面分析研究。TRL3指完成了通过理论分析和实验分析所进行的关键功能和/或特性的概念证明。启动主动研发,包括分析研究和实验室研究。从物理机理上对各独立技术要素的理论预测进行验证。这一阶段包括将技术置于合适的应用背景中的分析研究以及验证理论预测的正确性的实验室研究。这些研究应包含对TRL2中所形成的应用概念的验证,或从物理机理上验证各独立技术要素的理论预测。TRL3（续）例如:一种高能密度物质的推进系统可能依赖于超冷的氧作为推进剂,如果在实验室中获得了液体的温度/压力关系,就验证了概念,即达到了TRL3。再如:通过在实验室的工作得到一个实验过程。仍未集成的和只表现出有限性能的部件等,都是达到TRL3的标志。TRL4指完成了实验室环境下的元部件和/或实验样件(breadboard)的验证。将基本的技术部件集成在一起,构成能联合工作的组件。设计的验证装置应支持早先形成的概念,而且应符合潜在系统应用的需求。相对于实际系统而言,这种验证的可信度相对较低,它既可能是在实验室中集成的硬件,也可能是实验室中的软件构成的系统。TRL4（续）例如,在某类载体控制系统中采用新的模糊逻辑算法,要达到TRL4,就必须进行如下验证:在控制实验室中用模拟的载体输入测试算法,验证前级部件(如光纤陀螺)等。为项目立项而进行的演示系统一般达到了TRL4。TRL5指完成了相关环境下的元部件和/或实验样件的验证。实验模型技术可信度明显增大。基本技术要素与真实的支持要素合理地集成在一起,使其可在模拟环境下试验。例:“高可信度”的实验室部件。在演示验证中,可能包含一项或多项新技术,例如:一种具有高效率的新型太阳能电池材料,在这一阶段要制成实际的太阳能电池阵,它集成了供电系统、支撑结构等,并在热真空室内借助于太阳能模拟装置进行试验。软件开发中的“α测试”相当于TRL5。TRL6指完成了相关环境下的系统/分系统模型或原型的演示验证。这一阶段代表了验证技术成熟度的一个主要步骤。在TRL6阶段,一个代表性的模型或原型系统将在近似应用环境下(模拟空中、水下、地面环境)试验,该被试系统已经远远不是简单的用接插件在实验板上连接分离元器件的模型。演示验证可能代表了一种未来实际系统的应用,也可能是采用同样技术的类似用。TRL6（续）在这一阶段,几项或多项新技术可能集成在一起进行演示验证。例如:用液体微滴和合成材料新技术制成的一种耐高温/低质量的发射天线,在TRL6阶段,用于航天飞机或国际空间站的系统的缩比模型,要经过实际飞行试验。该例中,合理的空间是“相关”的环境,微重力、真空、热环境效应等因素将决定系统的成败,这也是在空间中验证技术的唯一方法。TRL6（续）这一阶段任何模型或原型都已经不再是“草率和粗糙”的了。这时,应尽量在真实环境下试验,也可在高可信度的实验室环境、或模拟使用环境下对原型进行试验。软件开发中的“β测试”相当于TRL6。并非所有的技术都要经过TRL6验证。是否要进行TRL6级的验证试验,取决于开发者的技术管理信心,而不是实际技术需求。对于复杂系统,或采用新技术多的系统,进行TRL6级的验证试验可以更有效地规避今后的风险。TRL7指系统原型在作战环境中的演示验证。原型接近或达到所预期的作战使用系统的性能。TRL7是TRL6之上的一个意义重大的步骤,它需要在实际应用环境中对一个实际系统原型进行演示验证,并应有用户代表参加。这一阶段原型已接近或达到预想的应用系统,原型的尺度一般应与未来的实际系统相同或十分接近。TRL7（续）同TRL6一样,取得该阶段成熟度水平的驱动目的是确保系统工程和开发管理的可信度,而不仅仅是技术研发的目的。因此演示验证的对象必须是应用的原型。并不是所有系统中的全部技术都要达到这一水平,TRL7一般仅针对具有较高风险的关键技术或分系统。典型例子是在外场试验结构化的原型。TRL8指完成实际系统,并通过试验和验证。达到TRL8的标志是,通过试验与演示验证,完成实际系统研制工作,且功能合格。技术已被证明可在预期的使用环境下以最终形式工作,例:新研系统嵌入预期武器系统中的研制试验与评估,以确定它是否满足设计指标。根据定义,要应用于实际系统的技术都要通过TRL8。几乎在所有情况下,对大多数技术要素而言,这一级别代表了实际系统开发的结束。TRL8（续）达到TRL8的形式可以是研制试验和评估,以确定系统是否满足设计指标;也可以是将新技术集成在一个现有系统中(即加装或改装),例如:在轨道上运行的哈勃望远镜上的计算机中装入和测试新的控制算法;或在作战训练中将新的控制算法加载在水下系统的计算机中,并进行成功的测试。对于机载系统而言,TRL8意味着完成实际系统并取得“飞行资格”。TRL8表明,已经完成了第1代产品,即“基本型”。TRL9指通过成功的任务执行,实际系统完成验证。技术以最终形式在任务条件下得到实际应用。例:作战试验与评估。例:在作战任务条件下使用系统。根据定义,一旦产品已被使用,就达到了TRL9。实际系统的所有技术都应通过TRL9,但这一级TRL不包括任何系统扩展或升级。TRL9可以认为是发现“系统开发”中的缺陷的最后一步,在大多数场合下,这是实际系统研制中“故障定位”的结束。TRL9（续）对于航空产品来说,TRL9代表通过了成功的任务执行,实际系统完成“飞行验证”。达到TRL9的典型标志是通过了由用户主持的作战试验与评估。TRL9可能包括将新技术集成到现有系统中,如:在任务控制系统中嵌入人工智能工具,但这并不属于现役系统改装。系统改装一般起步于前面的TRL,例如:飞机换装新型发动机、为现有水下动力系统换装新型涡轮机等并不起步于TRL9,这些技术升级将在TRL系统的某一合适的水平上启动。这一阶段的成本一般小于TRL8的成本。GenericR&DprogramscenarioapplyingtheTRRAapproach.Mankins（2009）产品技术成熟度专利分析预测法（TMMS）产品技术成熟度预测是要研究产品技术的进化,而技术创新是产品进化的推动力,因此技术创新成果蕴含了技术系统进化的信息。专利是一种最常见的技术创新成果,专利文献是专利活动的完整记录,它能够反映各个技术领域中技术活动的现状,又能够用来研究某个特定技术领域中技术活动的发展历史,加之信息技术的发展使专利的查询更加方便,专利分析法成为应用频率仅次于专家法的产品技术预测方法。产品技术的专利特性曲线symptomcuringpatents（SCP）指通过引入补充技术、结构或方法来弥补专利所指向的技术中所存在的缺陷,以在不致对技术系统作出太多改变的前提下提高技术性能,其数量反映了研究重点的转移。张换高等（2006）专利特性曲线的斜率和弥补缺陷专利在同期专利中的相对比例张换高等（2006）步骤1：检索、筛选专利数据首先企业要定位自身的竞争环境,以预测竞争环境中的产品技术成熟度,然后选择合适的专利库通过关键词进行检索。检索到的专利不一定都与所定义的产品技术有关,还要进行筛选。例如,考察制冷压缩机的专利,通过用“压缩机”作为关键词检索获得的专利,很大一部分与冰箱压缩机无关。但用“制冷压缩机”作为关键词检索获得专利,就会忽略与制冷压缩机技术发展有关的压缩机的早期发展。步骤2：专利分级和分类对专利进行分级按照以下步骤进行:①分析所研究技术系统的功能、存在的问题和相应专利提出的解的原理;②根据专利分析技术系统的进化过程进行分析;③分析技术系统进化过程中出现的技术突变以及标志性专利;④分析技术突变所依据的技术或知识域,按照Altshuller对发明等级的描述对标志性专利分级;⑤分析其余专利对标志性专利的技术继承关系,根据所依据的知识域对技术系统性能的影响程度,并与标志性专利相比较确定专利的等级。步骤2：专利分级和分类（续一）发明等级的分级依据,主要集中在以下几方面:①需要反复尝试的次数(如果能够知道或者能够猜测);②所需知识的广度;③是否存在管理、技术或物理的冲突;④冲突的数量;⑤冲突的强度;⑥对相关领域的影响;⑦对科学技术的影响;⑧系统变化的程度。步骤2：专利分级和分类（续二）把专利按照上面8个方面进行比较,能够很容易确定技术的相对级别高低,根据Altshuller对各等级的描述,可以确定专利的等级。在进行分级的同时,还要按照是否为弥补缺陷的专利进行分类。这种专利一般具有两个特征:解决的是系统中的局部问题;对系统改动不大。在分析专利等级时,需要了解专利所解决的技术问题,除了那些涉及系统或功能组合的专利,其余解决技术缺陷和不足的专利可以归为弥补缺陷的专利。该步骤完成后,为每条专利增加了两个属性。步骤3：专利汇总统计对专利数据逐年进行汇总,统计单位时间内的专利数量、专利平均等级、弥补缺陷的专利数量、降低成本的专利数量。统计近5年弥补缺陷的专利在5年来全部专利中的比例。步骤4：生成曲线图根据统计数据生成时间序列,并用移动平均法进行平滑。根据曲线形状选择一次、二次、三次曲线或分段二次曲线进行拟合,或分别采用这4种方法进行拟合,按照残差平方和最小原则进行选择。步骤5：产品技术成熟度预测根据产品技术成熟度组合判据,预测技术的成熟度。步骤6：预测结论评价根据所研究的产品技术当前性能、获利能力等方面的情况对预测结果进行评价。