技术成熟度的通用定义

中国航天系统科学与工程研究院 许 胜

技术成熟度的通用定义

中国航天系统科学与工程研究院 许 胜

技术成熟度及其通用定义制定的必要性分析

技 术 成 熟 度（Technology Readiness Level，简称TRL）作为一种先进的技术管理工具，通过将技术成熟过程划分为9个级别，可准确地评价技术发展状态，提高管理决策的科学性，降低新技术在工程中的应用风险。目前，技术成熟度评价方法在国内外得到了越来越广泛的应用，特别是欧洲、美国等国家或地区在国防采办过程中尤其注重对技术的成熟度进行评估。

但是，由于TRL来源于美国国家航空航天局（NASA），后来又被美国国防部（DOD）大力推广使用，所以，TRL的定义通常带有较强的航空、航天和国防装备领域技术成熟过程的特点。当其它技术领域使用TRL时，常常会遇到对TRL的原始定义难以理解和使用的问题。

本人在多年参加航天和国防领域，以及国家重大专项等其它技术领域的技术成熟度评价实践工作的基础上，编写了一套技术成熟度的通用定义，可供航空、航天和国防装备以外的技术领域参考使用。

目前，TRL在国际上已经在多个技术领域获得了较为广泛的应用。这些应用所遵循的TRL定义基本上都是按照NASA和DOD 的TRL定义改写而成的。NASA 与DOD的TRL定义内容仅有稍许差别，我们将这两个定义统称为NASA/DOD的TRL定义。

与国际上TRL推广应用的情况类似，在我国，TRL及其应用也越来越得到其它行业及领域的重视。在TRL推广应用的过程中，国防装备与航空、航天技术领域可以直接使用NASA/DOD 对 于TRL的定义，或者对其稍加修改便可使用；但是，由于其它领域技术的成熟过程与国防装备与航空、航天技术的差异较大，因此，在使用TRL的过程中可能会存在一些问题，例如不能充分理解和把握NASA/ DOD的TRL定义所体现的技术成熟过程及其核心特点等，对于TRL的使用存在一定的困难。事实上，在其它领域中推广应用TRL时，要在本技术领域的TRL定义中体现技术成熟过程的通用特点，同时也要使本技术领域的人员容易理解其内容，并便于使用。

多年来，中国航天系统科学与工程研究院（简称“航天系统院”）在航天领域开展了TRL的研究和应用工作。最近几年，航天系统院还参与了国家科技重大专项中期评估和年度评估中TRL评估的支撑工作。评估的对象涉及电子器件和软件、集成电路制造装备、无线通信网、数控机床、油气开发、核电、水污染治理、医药创制、传染病防治等多个专业跨度很大的技术领域。虽然在上述评估活动中，航天系统院与各个专项的技术专家共同编写了各个专项的TRL定义，但是这种直接按照NASA/DOD的TRL定义进行编写的方式容易导致一个问题，那就是，对于NASA/ DOD的TRL定义中体现技术成熟过程的通用特点，不同的人有不同的理解，缺乏一个明确的共识。随着TRL评价方法在我国进一步推广应用，这个问题表现得越来越突出。

因此，有必要编写一组可以对各个技术领域在编写本领域TRL定义有所帮助的、通用的TRL定义，将对于NASA/DOD的TRL定义中体现技术成熟过程通用特点的认识用文字的方式记录下来，供大家参考、修改和使用，并逐步形成共识，使TRL服务于更为广泛的技术领域，降低技术的应用风险。

TRL通用定义的制定原则

制定TRL的通用定义应该遵循以下两个原则：

一是继承性：在定义的内涵上要与国际上常用的NASA/DOD的TRL定义保持一致，体现NASA/ DOD定义中各个级别的特点。

二是通用性：NASA/DOD的TRL定义是针对国防装备和航空、航天系统制定的，所以，存在一些与装备或系统有关的表述。在通用定义中，应将这些与装备或系统有关的表述转换成在一般技术领域中可以理解和使用的表述方式。

按照以上原则，基于NASA/ DOD的TRL定义，下文提出了TRL通用定义，并将其与NASA/ DOD的TRL定义进行了对比，描述了两种TRL定义的异同之处。此外，下文还对TRL各级别的含义及特点进行了说明，帮助用户在编写自己技术领域的TRL定义时更好地理解和掌握NASA/DOD的TRL定义中体现的技术成熟过程的通用特点。其中，该级别的特点主要用于说明该级别在整个技术成熟过程中的地位，以及与其它级别的区别。

TRL通用定义描述及与NASA/DOD定义的对比

下面提出了9级TRL等级的通用定义，并与NASA/DOD定义进行了对比分析。

TRL第一级：

通用定义：发现或者明确了支持新技术研发和应用的基本原理。

NASA/DOD定义：观察到并报道了与该项技术有关的基本原理。

两种定义的异同之处：通用定义沿袭了NASA/DOD的定义，只是在文字上进行了改写，以便

对该级别含义的说明：发现或者明确了一种新的科技原理，这种原理将作为支撑新技术应用的基础。其可以是自己发现的，也可以是别人发现的。

该级别的特点：见定义本身。

TRL第二级：

通用定义：在发现或者明确的基本原理基础上形成了新技术的应用设想。

NASA/DOD定义：形成了技术概念和/或应用设想。

两种定义的异同之处：通用定义沿袭了NASA/DOD的定义，只是在文字上进行了改写，以便于理解。

对该级别含义的说明：提出了将新的科技原理应用于某个场合（系统、产品，解决问题）的设想，以实现新的功能和性能。

该级别的特点：见定义本身。该级别是研发活动的准备阶段，真正的研发活动尚未开展。

TRL第三级：

通用定义：通过初步方案设计、分析或者试验的手段对新技术的关键功能进行了可行性展示或者验证。

NASA/DOD定义：通过分析和试验的手段进行了关键性功能验证和/或概念验证。

两种定义的异同之处：通用定义基本上沿袭了NASA/DOD的定义，只是使其内容稍微宽泛一些，以适应更多技术领域的特点。

对该级别含义的说明：真正的研发活动开始了。研发活动可以是初步方案设计、理论分析或者最基本的试验。这些活动对技术的可行性可能只是一种初步验证或者仅是一种展示。

该级别的特点：新技术实现应用设想的可行性得到初步验证。这些活动是技术攻关工作的初步尝试，但是在规模和资源投入上还很有限。

TRL第四级：

通用定义：技术开始成熟和验证。与预想的最终技术状态与验证环境或应用对象相比，技术状态与验证环境或应用对象仍处于较低水平。

NASA/DOD定义：在实验室环境中对部件或者面包板进行了验证。

两种定义的异同之处（适用于4级和5级）：通用定义不仅将验证环境扩展到应用对象，而且避免了采用NASA/DOD的TRL定义中部件或者面包板对技术状态的描述，以及采用实验室环境和相关的环境对技术验证环境或应用对象的描述。使用者可以根据自己的需要，对技术开始成熟和验证（4级），以及进一步成熟和验证（5级）中的技术状态和验证环境或应用对象进行划分和描述。

对该级别含义的说明（适用于4级和5级）：TRL4级～6级是技术成熟的关键阶段。4级是技术攻关工作正式开始。6级是技术得到了突破，基本上消除了较大的技术风险。5级是4级～6级的中间级别，其技术状态和验证环境或应用对象逼真度与4级和6级的差别要妥善处理。4级和5级之间没有严格的界限，各项技术要根据自己的成熟规律，合理地安排这两个级别的任务，实现从3级向6级的顺利过渡即可。

该级别的特点：4级是技术攻关工作的正式开始。其技术状态和验证环境或应用对象逼真度与5级的差别要妥善处理。

TRL第五级：

通用定义：技术进一步成熟和验证。与预想的最终技术状态与验证环境或应用对象相比，技术状态与验证环境或应用对象处于中等水平。

NASA/DOD定义：在相关的环境中对部件或者面包板进行了验证。

两种定义的异同之处：见第四级的这一部分。

对该级别含义的说明：见TRL第四级的这一部分。

该级别的特点：5级是4级～6级的中间级别，其技术状态和验证逼真度与4级和6级的差别要妥善处理。

TRL第六级：

通用定义：以将后期的技术风险降低到可以接受的程度为目标，以尽量低的代价为约束，使技术状态趋于成熟，并且在足以代表该技术最终使用环境特点的环境中对技术进行了验证。

NASA/DOD定义：系统/分系统的模型或者原型在相关的环境中进行了演示。

两种定义的异同之处：通用定义避免了采用NASA/DOD的TRL定义中关于系统/分系统的模型或者原型对技术状态的描述；将“相关环境”改为较容易理解的“足以代表该技术最终集成状态、使用环境特点的环境”；采用该级别应该达到的目标和受到的成本约束的方式，对技术状态的成熟程度，以及验证环境或应用对象的逼真度进行了约束。

对该级别含义的说明：这是技术成熟过程中的一个重要里程碑。在这个级别上，技术得到了突破，扫清了重大障碍和风险，但是尚未达到可以直接使用的程度。

该级别的特点：技术状态和验证环境或应用对象已经达到了较高水平。通过技术状态在验证环境或应用对象中的验证，扫清了重大障碍和风险，但尚未达到可以直接使用的程度。

TRL第七级：

通用定义：实现了技术的原型或者其应用实体的原型，并在典型应用环境和应用对象中进行了验证。

NASA/DOD定义：系统原型在使用环境中进行了演示。

两种定义的异同之处：通用定义扩展了技术被应用的方式。技术的应用可能有两种方式：技术本身直接形成通用产品（如芯片、药品等）；技术的成果是专用的或者特制的，要集成到一个装备或者系统（即“应用实体”）后进行更为充分的验证和实际使用验证（如某火箭的姿态控制发动机）。

对该级别含义的说明：该级别应该形成了可以初步使用的原型，并在具有代表性的应用环境中进行了验证。

该级别的特点：见定义本身。此级别形成了可初步使用的原型。

TRL第八级：

通用定义：进一步完善了技术或其应用实体，已做好实现最终应用目的的准备。

NASA/DOD定义：实际系统完成，并完成了试验和演示。

两种定义的异同之处：通用定义的头半句是根据第7级的内容进行的适应性和一致性的修改。后半句对NASA/DOD定义的内容进行了扩展，可以涵盖但不限于“实际系统完成，并完成试验和演示”的内容，还可以包括做好了“为最终应用目的的实现”应有的其它准备（如形成标准、获得许可证或者其它资质证明等）。

对该级别含义的说明：处于可以初步使用的原型与达到预定应用目的的最终成果之间的级别，一方面要实现最终的成果，另一方面还要为最终成果的使用准备好所有的条件。

该级别的特点：一切准备就绪，等待最后实际应用的验证。

TRL第九级：

通用定义：实际使用该技术或者其应用实体，证明达到了预定的应用目的。

NASA/DOD定义：通过成功的执行任务，实际系统得到了验证。

两种定义的异同之处：NASA/ DOD定义强调技术在某个或者某类系统中的应用，以及执行任务。通用定义则根据第7级定义中的技术应用方式进行了扩展，另外，“达到了预定的应用目的”比“成功地执行任务”更加广泛地适用于各类技术成熟的最终目标。

对该级别含义的说明：预定的应用目标可以有各种类型：一次性的成功使用；多次成功使用；达到预期的使用规模和范围等。

该级别的特点：见定义本身。

结束语

以上TRL的通用定义易于被多个技术领域的使用者理解，有助于使用者更准确、合理地编制本技术领域的TRL定义或者准则。但是，这套TRL通用定义仍不能照搬套用于任何技术。正像NASA/DOD的TRL定义一样，该TRL通用定义主要适用于研发周期长、耗费大、研发过程复杂的新技术领域的TRL评价。