基于灰色模糊理论的技术路线图实施效果评价

张 哲，冯宗宪

（西安交通大学经济与金融学院，西安710061）

0 引言

技术路线图（TRM）是一种制定技术规划的管理工具，可用于技术预测、研发管理和战略规划。自20世纪70年代美国摩托罗拉公司首次正式使用技术路线图以来，它得到了企业界和理论界的关注，并取得了快速的发展。进入21世纪后，技术路线图在国外被广泛运用于企业、产业以及国家关键技术规划和管理工作中[1]。我国引入技术路线图的概念相对较晚，但是国家科技部、部分省份科技厅组织重大专项课题，制定出了一批技术路线图，用于支持产业技术进步或未来科学技术规划的制定。目前，技术路线图正越来越多地应用于我国各层面的技术管理工作中。

通过对国内已制定的技术路线图绘制过程和应用情况的调查，我们发现普遍缺乏对技术路线图后续的有效评估和管理工作。然而，技术路线图是对所研究技术领域的一项长期、动态的管理过程，不仅要重视前期技术路线图的编订和绘制过程，更需要对后期实施技术路线图的效果进行评估，并对已有技术路线进行修正。国内外现有文献显示，对技术路线图的评价还主要采用定性方法，进行量化评估的工作还处于探索阶段。本文尝试利用灰色模糊数学理论，通过分析技术路线图的绘制过程及其结构形式，来建立技术路线图的评价模型。

1 技术路线图实施效果的灰色模糊综合评价

目前，对技术路线图的定量评价工作还处于探索阶段[2,3]。不难看出，从技术路线图的绘制目的来看，就是想找到未来技术愿景或任务的实施和发展路径。对技术路线图实施效果的评价就是基于对研发项目完成情况的评判，来考察整体技术愿景或任务的达成情况。由于对技术路线图实施效果的评价是一个多层次、多因素、多阶段的复杂系统，适合使用模糊评价的方法；同时，评判专家的能力和对评判内容的熟悉程度不同，会导致所给出的评价信息常常带有一定的灰色性。本文利用灰色模糊综合评价的方法，来建立技术路线图实施效果的评价模型。

灰色模糊综合评价可以理解为在已知信息不充分的前提下，评判具有模糊因素的复杂系统的一种方法[4]。关于将灰色理论和模糊理论进行综合评判的研究，已有的相关成果从不同的方法路径进行了实现。总体来说包括：①将灰色评判和模糊评判分别展开，然后再将结果进行综合评判[5,60]。②将灰色度和模糊度纳入统一的集合，使用灰色模糊集合概念考量目标对象，得到综合评价结果[7]。本文使用灰色模糊集合来评测产业技术路线图。灰色模糊集合可记作A⊗～=(A～,A⊗)={(x,μA(x),νA(x))x∈X}，其中A～称为集合的模糊部分（简称模部），A⊗称为集合的灰色部分（简称灰部）。模部和灰部分别用于反应评价信息时的不确定性和不完全性。

（1）指标体系的建立。

根据技术路线图的绘制过程和形式结构，本文建立了一个技术路线图实施效果的评价指标体系（如图2所示）。在该评价指标体系中，顶层是对技术路线图绘制初始时确定的技术愿景或任务达成情况的评价；一级指标是对技术路线图中各项技术环节或组成进展情况的评价；二级指标是依据路线图绘制研讨会上对各项技术环节或组成提出的具体子技术目标展开的，并对子技术目标完成情况进行评价；三级指标是按照各子技术目标下对应的研发项目展开的，通过考察研发项目关键技术指标的达成情况，对各研发项目的实现效果进行评价。

（2）确定各层指标权重的灰色模糊集合。

在对技术路线图进行评价时，各级指标的因素集对上层指标的影响程度是不同的。需要根据因素的影响作用大小赋予不同的权重值，从而反映技术发展中的实际状态。本文采用德尔菲法让评审专家们在路线图绘制过程中的几次研讨会上对各级指标因素的权重值进行分散评定，并且根据自身对指标因素的熟悉程度给出权重赋值对应的灰度值（考虑信息的充分程度很难用通用的公式描述，本文将信息的充分程度划分为{充分，较充分，一般，较贫乏，贫乏 }，分别对应灰度值{0～0.2，0.2～0.4,0.4～0.6,0.6～0.8,0.8～1}）。将收集到的所有权重赋值数据求均值并归一化处理，并将权重值相对应的所有灰度赋值求均值，得到各级指标因素权重相应的灰色模糊集合：

图2 技术路线图评价指标体系

（3）建立评判矩阵。

对于三级指标中的某个研发项目Pk，让n名专家就评价标准集Sk={关键指标S1，关键指标S2，…，关键指标Sj}，根据评语集C={C1，C2，…，Cq}对研发项目进行模糊评判；并且让每名专家依据对该研发项目领域的熟悉程度、判断的自信程度给出其模糊评判对应的灰度值。由此可得到某个研发项目的灰色模糊评判矩阵：其中模部由n名专家评分构成的模糊隶属度矩阵组成，灰部由给出该隶属度值的专家评判的灰度求均值所得。

（4）逐层进行灰色模糊综合评价。

本文建立的技术路线图评价指标是多层体系。在得到某层级指标的灰色模糊评判矩阵和相应指标权重的灰色模糊集合后，通过合成运算可得到该层指标对上一层指标因素的灰色模糊综合评价结果，并且评价结果集可组成上层指标因素的灰色模糊评判矩阵。逐层向上做合成运算，得到顶层因素的灰色模糊综合评价结果值。为了在对技术路线图评价过程中尽可能多的保留评价信息，以使评价结果尽可能符合实际，合成运算中在模部运算中采用M(·,+)算子，在灰部运算中采用M(⊙,+)算子。由此，可得到灰色模糊综合评价结果：

（5）评价结果的处理。

则在结果集B中的最大值Bi所对应的评语Ci为技术路线图实施效果的综合评价结果。

需要指出的是，对技术线图实施效果的评价是在某一时间点上基于对路线图中所有研发项目完成情况的评判。因此，在某一时间点上，实际评价中存在一些未完成的研发项目。在评价过程中对未完成的研发项目，可按评语集C={C1，C2，…，Cq}中最低的评分值Cq补全对该研发项目的灰色模糊综合评价值同时，由于技术路线图制定和实施也是一项复杂和动态的过程，路线图中的研发项目会随实际情况做出增删和调整，所以在建立评价指标体系时也需要根据技术路线图内容进行调整更新。

2 算例分析

陕西省太阳能光伏产业技术路线图制定时的愿景任务是在“十二五”期末使陕西在晶硅太阳能电池生产领域的技术水平达到或超过第一梯队省份。应用本文前述建立的评价模型拟对2015年时陕西省太阳能光伏产业技术路线图的实施效果进行评价（以太阳能电池组件封装环节为例）。

（1）建立评价指标体系。由陕西省太阳能光伏产业技术路线图可以看出，晶硅太阳能电池技术包括晶硅制备、硅片加工、电池片生产、组件封装四个技术环节。到2015年时，产业链上组件封装技术环节的5个研发项目中，有4个研发项目可以完成，1个项目难以完成。假设在2015年评价时间点上这1个研发项目没有完成。根据本文前述的评价指标体系构建原则，建立相应的评价指标体系如图4所示。

（2）确定各级指标权重的灰色模糊集合。通过使用德尔菲法让技术路线图的绘制专家在研讨会上对各层级因素的指标权重进行打分，由此可得到各级指标权重的灰色模糊集合，如表1所示。

图4 陕西省太阳能光伏产业技术路线图实施效果评价指标体系（以组件封装环节为例）

表1 各指标权重

（3）建立评判矩阵。对于研发项目P1（太阳能电池用蓄电池研究），设有10名专家对研发项目P1就关键技术指标（评价标准集S1={大电流放电性能，使用寿命，耐过放电性能}）在国内所达到的技术水平，按照评语集C={优秀、良好、中等、较差}对P1进行模糊评判，并同时给出其模糊评判对应灰度的均值，由此可得到研发项目P1的灰色模糊评判矩阵：和研发项目P1特征项权重的灰色模糊集合：同理，可得到其它研发项目的灰色模糊评判矩阵，以及对应权重的灰色模糊集合

（4）逐层进行灰色模糊综合评价。由公式（1）可计算出太阳能电池组件封装环节各研发项目的灰色模糊综合评价结果：

由于研发项目P5（晶硅电池低应力焊接技术研究）在时间点2015年未完成，所以研发项目P5以“较差”评给出综合评价结果：

由此按照评价指标体系的结构可组成二级指标各子技术目标的灰色模糊评判矩阵：

同理，由公式（1）可求出二级指标各子技术目标的灰色模糊综合评价结果：

则一级指标太阳能组件封装技术环节的灰色模糊综合评价结果为：

假定给出了产业链其它技术环节（晶硅制备、硅片生产和电池片生产）的灰色模糊综合评价结果，并组成顶层因素的灰色模糊评判矩阵：可得到陕西省太阳能光伏产业技术路线图总体实施效果的灰色模糊综合评价：

3 结论与建议

本文利用灰色模糊综合评价相关理论，通过对技术路线图结构形式和制定流程的分析，建立了技术路线图实施效果的评价模型。并以陕西省太阳能光伏产业为实例，对该模型在技术路线图实施效果评价中的应用进行了详解。由于对技术路线图的定量评估工作还处于探索阶段，且绘制出的技术路线图在形式和结构上也会存在差异。因此，对技术路线图实施效果评价的模型也需要随着路线图内容进行适时的调整。希望本文能够丰富相关研究内容，为技术路线图的量化管理提供思路。

[1] 长城企业战略研究所.技术路线图：自主创新的战略工具[J].新材料产业,2006,(1).

[2] Maicon G.Oliveira,Henrique Rozenfeld．Integrating Technology Roadmapping and Portfolio Management at the Front-end of New Product Development[J].Technological Forecasting&Social Change,2010,(77).

[3] 陈坤.基于系统动力学的产业技术路线图制定[J].科学学与科学技术管理,2011,32(4).

[4] 卜广志,张宇文.基于灰色模糊关系的灰色模糊综合评判[J].系统工程理论与实践,2002,(4).

[5] 宋保维,卜广志,等.模糊优化最优水平值的灰色模糊综合评判[J].机械设计,1999,16(6).

[6] 金书滨,潘海.三种系统评价方法在交通项目综合评价中的对比研究[J].重庆交通学院学报,1998,17(2).

[7] 陈大为.灰色模糊集合引论[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1994.

[8] 华瑶,赵辉.基于灰色模糊的变电站建设效益评价模型[J].工业技术经济,2010,29(10).