大型武器系统的技术成熟度评估方法

丁 茹，何剑彬，彭 灏

(1.军械工程学院装备指挥与管理系，河北石家庄050003;2.中国国防科技信息中心，北京100142;3.太原卫星发射中心，山西太原030027)

大型武器系统规模庞大、结构复杂、技术含量高，其研制项目通常具有周期长、投资大、技术风险高等特点。如果在预研阶段没有做好项目可行性的论证分析，或者对所使用新技术的风险预计不足，往往会出现“拖进度、降性能、涨费用”的问题，甚至会导致整个项目的失败［1］。因此，有必要在大型武器系统研制过程中采取全面而有效的风险控制措施，建立相应的评估体制，来避免上述问题的出现。

早在20世纪70－80年代，美国就开展了技术成熟度评估(Technology Readiness Assessment，TRA)的相关研究，2000年以来，美国国防部将技术成熟度引入采办条例，并开始推进TRA方法，初步形成了一套系统化的评价方法和操作程序。经过30年的发展，TRA方法已经成为国防部在国防采办中普遍采用的新机制［2－5］。事实证明，使用TRA方法可以使科研管理的精确度和科学性得以有效提高，技术发展和系统采办过程的风险大大降低。

1 技术成熟度等级划分

技术成熟度等级(Technology Readiness Level，TRL)是指将武器系统研制中所使用的关键技术从发现并掌握原理到该技术在系统中的成功应用划分为不同的等级，它可以清晰描述武器系统的开发状态和技术风险，从而对研制项目的科学管理和决策起到重要的参考作用。

参照美国国防采办局关于技术成熟度的分级，并结合我国武器装备研制特点与实际，可以将大型武器系统的技术成熟度标准定义为9级，如表1所示。

表1 9级技术成熟度等级定义

结合导弹武器装备采办的实际，可以规定:在关键技术成熟度达到5级时，可以进行预研立项;达到6级时，可以将技术开发成果用于武器系统/分系统的初样研制;达到7级时，可实现技术开发和产品(工程)研制之间的“无缝衔接”，即直接将技术开发成果用于武器系统的正样研制;当达到9级时，标志着关键技术在实际武器系统中得到成功应用，可进入产品定型和生产阶段［6］。

2 大型武器系统技术成熟度评估方法

2.1 关键技术元素的确定

技术成熟度评估的对象是组成或者构建系统的若干具体技术，也即关键技术元素(Critical Technology Element，CTE)。其被界定的规则为:如果拟开发的系统需要这项技术元素才能满足作战需求(在可接受的费用和时间限制内)，且该技术元素是新颖的，或者其应用是新颖的，或者在设计及验证过程中能够降低系统技术风险，那么该项技术就是关键技术元素。

严格地确定关键技术元素，对于系统的发展与计划的实现是很重要的。假如某项关键技术元素的发展需要很长时间，在工程研制发展的开始，不能为系统开发带来必要的成熟度，那么系统性能、计划时间、总体费用都要受到影响;另一方面，假如采取了极其保守的方法，将过多的技术界定为关键技术，那么资源分配可能倾向于发展成熟的极少技术。如果确定的关键技术元素数量过多，那么就表示这项计划离实现目标太远。可以通过以下步骤确定关键技术元素。

1)通过工作分解结构(Work Break down Structure，WBS)进行技术分解。WBS是一种工作包分解，它按照系统工程原理把武器装备按系统、分系统、部件或者组件等进行逐级分解，形成由具体工作和关键技术组成的树状结构［7－8］。对于大型武器系统而言，可以按照从上到下的顺序，由系统总体到各分系统再到组件进行技术分解，最后确定哪些单项技术可以成为CTE。

2)根据系统设计功能、结构和作战需求，在系统技术分类结构(WBS)中，利用关键技术元素定义限定的条件，创建系统可能利用的CTEs初始列表。

3)由独立的评审小组与项目管理办公室协作，通过问答的方式对初始列表中的某些项进行增加或删减，构建CTEs候选项列表。

4)项目管理方与国防采办决策层对关键技术元素候选项列表进行审查和评估，并进行进一步调整，从而确定最终的CTEs。

2.2 收集技术成熟度证据

每项确定的关键技术元素，需要相关数据和材料用以评估相应的技术成熟度等级，即收集关键技术元素的成熟度证据。收集证据的过程应该尽早开始，在确定关键技术元素的同时，评审小组应从项目负责人处获得武器系统详细的功能需求、设计方案，以及组件或分系统的试验内容、环境、相关信息及数据，充分保障成熟度评估的需求。

2.3 技术成熟度等级的判定

独立评审小组根据项目负责人所提供的相关数据和自己收集的成熟度等级证据，对CTEs进行独立的评估。技术成熟度评估的最终结果将是一种数据，是评估系统中采用或者拟采用的关键技术元素成熟度相关的信息。这种评估结果并不预测这些技术的未来发展状况或者系统的未来性能，也不评估系统结构、设计或者综合计划的质量，只是一份有关该系统技术完成情况的状态报告，用来确定关键技术元素的当前发展状态和预测项目的技术风险。

在判定CTEs的成熟度等级时，评审小组应由大型武器系统所涉及的多领域的专家组成。根据成员专业技术领域分成若干分小组，让这些分小组先进行商讨，然后向整个独立评估小组提出其观点。独立评审小组组长应该尽量达成一致意见，以支持某项关键技术的成熟度评估。

在评估过程中，也可利用综合集成的方法，先从回答相关问题来定性地进行评估，然后由专家系统给出量化标准，根据这些标准对CETs打分，给出CETs的成熟度的量化等级，最后由评估小组成员对评估结果进行讨论并最终确定评估结果。

3 大型武器系统成熟度评估

1)简单加权评估法。设第i项CTE的技术成熟度为TRLi，则大型武器系统的成熟度SRL可由式(1)表示为

式中:wi为第i项CTE的技术成熟度权重;n为CTE的总数。

关键技术元素的成熟度越低，所需投入的研制费用就越高，研制时间就越长，其成本在总成本中的比重就越大，对整个项目进度的影响也越大。因此，CTE技术成熟度的权重与其成本成正比，即

式中:Ci为第i项关键技术的研发成本;Cs为大型武器系统研发总成本。

该方法适用于武器装备子系统间关联关系较为简单时，或仅用于粗略计算整个系统的系统成熟度。

2)系统集成评估法。在大型武器系统中需涉及到多项关键技术元素，而某些CTE之间可能需要通过技术集成来达到武器系统的某项功能。当2项(或多项)技术集成时，就有必要考虑其接口标准、相互作用、兼容性、可靠性、系统性能等问题［9－10］。因此，需要首先确定各项CTE间的集成关系，并据此确定出有集成关系的CTE之间的集成成熟度等级IRL(共9级)。当2项技术之间没有出现集成时，IRL赋值0;当2项技术之间有集成时，要充分考虑2项技术运行的物理环境和外部条件，结合集成成熟度标准，为IRL赋值。在进行集成成熟度矩阵计算时，同种技术之间的IRL为9。这样，可以形成集成成熟度矩阵［IRL］n×n，再由式(3)计算得到系统成熟度矩阵，经过式(4)规范化后可得出大型武器系统成熟度等级，表达式为

［1］刘旭蓉，侯妍，艾克武.美英武器装备项目技术成熟度评估研究［J］.装备指挥技术学院学报，2005，16(6):48－52.

［2］US DoD.Operation of the Defense Acquisition System.［EB/OL］.(2002 －04 －05)［2010 －05 －21］.http://www.ncca.navy.mil/resources/dod5000 －2 － new.pdf.

［3］Deputy under Secretary of Defense for Science and Technology(DUSD(S＆T)).Technology Readiness Assessment(TRA)Deskbook［R］.Washington:US DoD，2003.

［4］Deputy Under Secretary of Defense for Science and Technology(DUSD(S＆T)).Technology Readiness Assessment(TRA)Deskbook［R］.Washington:US DoD，2005.

［5］Deputy under Secretary of Defense for Science and Technology(DUSD(S＆T)).Technology Readiness Assessment(TRA)Deskbook［R］.Washington:US DoD，2009.

［6］朱毅麟.开展技术成熟度研究［J］.航天标准化，2008(2):12－14.

［7］格雷戈里 T，豪根.有效的工作分解结构［M］.北京:机械工业出版社，2005:38－42.

［8］胡杨博，莫蓉，常智勇，等.基于工作分解结构复杂多级项目的进度监控技术研究［J］.现代制造工程，2008(2):16－19.

［9］Brian J S.Defining an Integration Readiness Level for Defense Acquisition［D］.Hoboken，NJ:Stevens Institute of Technology.2009.

［10］Sauser B，Ramirez M J E，Magnaye R，et al.A Systems Approach to Expanding Technology Readiness within Defense Acquisition［J］.International Journal of Defense Acquisition Management，2008(1):39 －58.