于坤炎1，周悦2，赵祥君1，黄韬1
（1.军事交通学院军用车辆系，天津 300161，2.总装科研订购部车船科订局，北京 100034）
摘 要：开展装备项目技术成熟度评估是装备采办中降低装备研制风险的重要手段之一。论文在关键技术成熟度评估的基础上提出了车辆装备项目技术成熟度评估的概念，给出了项目技术成熟度等级标准；分析研究了车辆装备项目技术成熟度评估方法，并通过实例演示了项目技术成熟度评估方法的应用。该方法不仅考虑到关键技术的成熟度，还包含了项目系统各组件间的相互关系以及项目系统的成熟状态，可以定量地综合评估车辆装备项目研发水平，便于合理安排项目进度，为车辆装备采办提供更为全面的决策依据，有效降低研制风险。
关键词：车辆装备； 技术成熟度； 项目技术成熟度评估
车辆装备研制项目中拟采用的关键技术的技术成熟度是衡量其技术开发状态满足装备预期发展目标程度的尺度。通过技术成熟度评估，能够客观评定关键技术成熟度等级，准确把握装备预研攻关的进展情况和技术状态，综合分析存在的问题和差距，为提高装备预研的科学决策和项目管理水平提供支撑。目前，针对关键技术的技术成熟度评估已经开展了较多的研究工作，为降低装备项目研制技术风险，美军、英军等在其装备（包括车辆装备）研发过程中广泛采用了技术成熟度评估（Technology Readiness Assessment，TRA）方法。我军从“十二五”开始在装备技术研究和型号研制中引入技术成熟度评估机制，并在航空航天及核心军事装备领域进行了相关研究。但是，在我军车辆装备领域，针对项目技术成熟度评估（Project Readiness Assessment，PRA）尚为空白，需要进行深入探索和研究。为此，分析、研究我军车辆装备项目的技术成熟度评估方法，对于我军在新时期开展车辆装备建设具有重要的借鉴与指导意义。
1 项目技术成熟度评估的相关内容
1.1 项目技术成熟度评估的目标
车辆装备作为军队重要的地面机动平台，为保证部队完成各类军事和非军事行动任务所赋予的能力需求越来越多（从原来的战术机动性、环境适应性、可靠性维修性等扩展到战略机动性、防护能力以及信息化能力），所要求的性能指标也越来越高。为满足众多的能力需求，现代车辆装备项目必然采用更多更加复杂、先进的关键技术，表现为一个复杂的技术系统。对于一个复杂技术系统来说，即使各个单项关键技术都达到了预期的技术成熟度等级，在系统总体层面仍然会存在不确定和不成熟因素。而且车辆装备的研制周期越来越短、科研项目越来越多、经费数额越来越大，车辆技术研究及装备研制过程中潜藏的技术风险也相应的越来越大。因此，需要运用系统的思想及系统工程的方法，不仅注重技术的发展状态，而且结合系统的功能环境，考虑技术之间的相关程度，进行车辆装备项目的技术成熟度评估，以更全面地监督和控制装备项目的研发风险，确保项目系统研发的顺利进行。
技术成熟度作为装备项目研制风险的主要影响因素和研发决策的重要依据，通过对车辆装备项目开展技术成熟度评估，能够使项目管理人员和技术研究人员准确掌握装备研制项目中重要的技术信息：了解装备的关键技术构成；掌握关键技术的成熟水平，也就是技术储备如何；确定哪些关键技术需要新开发或继续开发，这与装备项目研制的技术风险紧密联系。有助于对项目研制工作进行合理的规划和控制，促进关键技术按时突破，技术成果不断深化和向装备转化。有助于从总体上把握装备项目的开发状态，明确装备项目立项的准入条件、节点审查依据以及研究目标，及时识别项目潜在的技术风险。并能够为技术方案设计提供参考，为装备项目研制进度、费用和性能三者的合理分配提供有力保证。
1.2 项目技术成熟度的内涵
车辆装备项目是由相互作用、依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。其中的每一项关键技术对项目系统的技术成熟度都有影响，虽然影响方式可能不明确，但系统的发展是随着技术的发展而发展的，系统的成熟是以所有关键技术的成熟为前提的。项目技术成熟度是描述项目系统的发展状态，是任何一个项目系统都必然有的发展成熟的过程。理论上，项目系统开发与技术开发遵循相似的演化模式，技术不断成熟的过程也是系统开发持续进行，项目技术成熟度不断提高的过程。对于车辆装备项目中的每一项技术，在能力需求满足程度上并不一致，因而重要性也不一样。因此，不同技术在项目中的相对重要度会影响项目技术成熟度。至于项目到底处于哪个成熟度等级，则是由关键技术的成熟度，项目系统与不同关键技术的对应关系决定的。项目技术成熟度评估被用于确定项目系统的成熟度以及在寿命周期内的状态。项目技术成熟度评估在装备采办项目的概念阶段、评估阶段和演示阶段更为适用，可以帮助项目成员测量和交流项目的成熟程度。项目与关键技术的技术成熟度评估的共同应用，提供了对技术、部件、分系统和整个系统进行成熟程度评估的方法。
1.3 项目技术成熟度等级标准
相对于关键技术成熟度等级，项目技术成熟度等级是项目所有利益相关方获取证据、评估和相互说明系统是否成熟而共同采用的度量方式。它是应用于项目系统层级的成熟度度量结构，与系统工程管理原则相关联，针对系统成熟状态进行度量和测评的一种标准，可用于评估某一特定系统的成熟度以及不同类型系统之间成熟度一致性的比照。应用项目技术成熟度等级的目的在于要求项目的每一步都需要达到规定的成熟程度，以便向用户提供完全可用的装备。项目技术成熟度等级为项目提供了技术规划、实际案例、利益相关方沟通和交流的共同语言。通过参考美军的系统成熟度标准，联系我军车辆装备采办周期内的全寿命管理活动。在装备整个寿命周期中将项目技术成熟度划分为9个等级，依次表示了项目在整个开发生命周期中所处的阶段状态，并说明随着时间变化是如何走向成熟的。项目技术成熟度等级的定义描述与技术成熟度评估值的对应关系如表 1所示。
表1 项目技术成熟度等级描述
TRL | 名称 | 描述 | 评估值 |
9 | 使用与保障 | 最终制造的系统在作战环境下得到使用；满足作战支持的性能要求，完成作战支持活动，并且能在全寿命周期中以最好的费效比来对系统进行维护 | 8～9 |
8 | 生产部署 | 最终系统原型在典型目标平台上进行了演示；取得满足使用需求的作战能力，达到满足任务需求的操作能力 | 7～8 |
7 | 系统验证 | 在高保真模拟环境下对典型原型系统（全部主要分系统集成和运行）进行了演示 | 6～7 |
6 | 系统测试 | 关键分系统与实际保障单元集成，并已在模拟作战（实验室）环境下测试 | 5～6 |
5 | 分系统演示 | 分系统在模拟系统（实验室）条件下进行了演示 | 4～5 |
4 | 系统开发 | 系统能力开发或升级改进，减少集成和制造风险；确保作战支持，减少后勤供给，实现人机协同，保证经济上可承受性，演示系统的集成、互操作性，安全性和有用性；分系统设计成熟，并有确定的集成和测试计划 | 3～4 |
3 | 技术开发 | 降低技术风险并选择合适的技术，以集成一个完整系统；系统整体结构设计成熟，并有确定的一体化试验和验收策略 | 2～3 |
2 | 概念定义 | 定义初始概念，以及系统和技术开发策略，发展系统/技术方法；明确并论证系统需求，处于用户需求清晰的技术状态控制下 | 1～2 |
1 | 基础技术研究 | 进行新技术的实验分析和应用构想；明确并论证用户需求，处于确定的交付部队日期技术状态控制下 | 0～1 |
2 项目技术成熟度评估流程
在对项目关键技术进行技术成熟度评估的基础上，运用系统工程的思想方法，考虑系统各项技术之间的功能关系，确定系统中各项关键技术的权重，通过一定方式将关键技术成熟度评估结果综合集成，给出系统成熟度水平的定量评估结果，根据计算出的项目技术成熟度评估值，对照项目技术成熟度等级标准，得出项目系统所处于的某一项目系统开发阶段。定性判断系统在开发生命周期中所处的阶段，从而达到更全面地评估项目的技术成熟度，降低项目研发风险。本文沿用以下思路进行项目技术成熟度评估：
首先确定项目系统的技术分解结构，根据专家调查问卷评估，确定项目各项关键技术的技术成熟度等级；然后结合项目系统的技术分解结构，采用专家分析法确定各关键技术权重；最后通过集成计算、综合分析，定量表示项目技术成熟度。项目技术成熟度评估流程如图1所示。
图1 项目技术成熟度评估流程
3项目技术成熟度评估方法
3.1关键技术成熟度评估
从车辆装备研究领域的专家中选择数位权威性专家，这里的专家是指掌握深厚的军用车辆技术知识理论和具有相当丰富的项目研制实践经验的人。通过采用专家问卷调查的方法确定项目各关键技术的技术成熟度。参照技术成熟度评价标准设计专家咨询问卷表，发放并回收问卷，专家根据自身的知识积累和实践经验进行判断和选择。基于专家调研结果，确定各关键技术的技术成熟度等级。
3.2关键技术权重确定
确定各项关键技术对于项目系统的权重是进行项目技术成熟度评估的关键。针对车辆装备研制项目重要度评估问题的定性、经验和高层次的特点，采用专家分析法确定各关键技术的相对重要度。专家意见代表专家对某一项目系统的认识，有一定的主观性，但通过对不同专家的意见进行综合分析后的结果，能较全面地反映某一项目的状态。考虑到专家来源、个人偏好等对打分结果公正性的影响，本文选取多位专家进行打分。这样就需要综合各位专家的意见，形成一个群决策结果来最大程度的代表各方面专家意见。因而引入目标规划方法来处理这一问题。
设
为待评价关键技术的集合，
为选定的评估专家。每位专家独立打分，形成一个评价矩阵。专家
的评价矩阵为
，其中
表示专家给出的关键技术
相对于关键技术
的重要性程度。的取值采用 1～9 的比例标度。=1表示与一样重要；=3表示比重要一点；=5 表示比明显重要；=7表示比强烈重要；=9表示比绝对重要；它们之间的数 2，4，6，8 及各数的倒数具有相应的类似意义。判断矩阵还必须满足
，
。
用未知变量
表示经过群决策过程最后给出的关键技术的权重，
。下面的过程给出了求变量
的方法。
首先构造一个群决策的评价矩阵
，
。群决策的结果要最大限度的接近每一位专家的评价结果，即要给出合理的与
使得
，
；
；用
表示专家的评价结果与群决策结果的偏差，那么=-。用
表示对关键技术和评价结果与群决策结果的总偏差，则
。我们希望越小越好，其最小值为0。问题转化为求下列约束规划问题的解：
；
实际上这是一个多目标决策问题，可转化成一个目标规划问题来求解。
；
；
运用Matlab软件解此目标规划问题，求出即为最能代表所有专家意见的关键技术权重。
3.3项目技术成熟度评估值计算表示
确定了项目系统 n项关键技术
的技术成熟度等级分别为
，以及它们对项目系统的权重为
，其中
，
且，如表2所示。
表2 各关键技术成熟度等级及权重
S | CTE y1 | CTE y2 | … | … | CTE yn-1 | CTE yn |
TRL | t1 | t2 | tn-1 | tn | ||
ω | ω1 | ω2 | ωn-1 | ωn |
最后由下列公式计算得到该项目的技术成熟度。
由于各关键技术的重要度进行了归一化处理，因此项目的技术成熟度为区间[0，9]中的取值。相应地，可以将系统成熟度评估值再转化为项目成熟度等级和语言型项目技术成熟度描述。
4应用实例
本文以某车辆装备研制项目为例说明项目技术成熟度评估的应用。该项目主要由动力系统、转向系统、悬架系统、行驶系统、防护系统、信息系统和保障系统等7个分系统组成。其中各分系统对应的关键技术为
、
、
、
、
、
、
。每个分系统级关键技术内包含若干项子关键技术，项目关键技术分解结构如图2所示。
图2 车辆装备项目关键技术分解结构
参照该项目的技术分解结构，项目技术系统分为3层，分系统级关键技术7类，共包括 28项底层关键技术。按照上文提出的评估流程，选取专家分别对子系统级关键技术和底层关键技术相对重要度进行两两权衡比较，专家选取标准是要求各位专家对该项目的系统要求和整体设计非常了解。依据专家的评价矩阵，分别计算分系统级和各底层关键技术的权重，项目关键技术的权重计算结果如表3所示。
表3 项目关键技术的权重值
分系统级关键技术 （ω） |
|
|
|
|
|
|
|
底层关键 技术 （ω） | CTE 1（0.1353） CTE 2（0.3160） CTE 3（0.1879）CTE 4（0.3608） | CTE 5（0.2105） CTE 6（0.1843） CTE 7（0.2894） CTE 8（0.3159）
| CTE 9（0.2989） CTE 10（0.3690）CTE 11（0.3321） | CTE 12（0.3252） CTE 13（0.2787）CTE 14（0.3961） | CTE 15（0.0987） CTE 16（0.1748） CTE 17（0.1306） CTE 18（0.1987） CTE 19（0.1987）CTE 20（0.1987） | CTE 21（0.0965） CTE 22（0.2821） CTE 23（0.1282） CTE 24（0.2965）CTE 25（0.1965） | CTE 26（0.1578） CTE 27（0.4364）CTE 28（0.4058） |
通过专家问卷调查对底层关键技术进行技术成熟度评估，可得到项目底层各关键技术当前、3年后、6年后的成熟度等级，关键技术成熟度评估结果如表4所示。
表4 关键技术成熟度等级
××车辆装备项目关键技术成熟度评估 | |||||
主要分系统 | 关键技术 | 技术成熟度等级（TRL） | |||
当前（2012） | 3年后（2015） | 6年后（2018） | |||
动力系统 |
| CTE 1 | 3 | 5 | 7 |
CTE 2 | 4 | 6 | 8 | ||
CTE 3 | 2 | 4 | 6 | ||
CTE 4 | 3 | 5 | 8 | ||
行驶系统 |
| CTE 5 | 4 | 5 | 8 |
CTE 6 | 5 | 8 | 9 | ||
CTE 7 | 4 | 5 | 7 | ||
CTE 8 | 6 | 8 | 9 | ||
悬架系统 |
| CTE 9 | 3 | 4 | 6 |
CTE 10 | 3 | 4 | 6 | ||
CTE 11 | 3 | 4 | 6 | ||
转向系统 |
| CTE 12 | 2 | 4 | 6 |
CTE 13 | 2 | 4 | 6 | ||
CTE 14 | 3 | 4 | 6 | ||
防护系统 |
| CTE 15 | 3 | 5 | 8 |
CTE 16 | 4 | 5 | 7 | ||
CTE 17 | 4 | 6 | 8 | ||
CTE 18 | 4 | 7 | 8 | ||
CTE 19 | 2 | 4 | 7 | ||
CTE 20 | 3 | 5 | 8 | ||
信息系统 |
| CTE 21 | 5 | 6 | 7 |
CTE 22 | 4 | 5 | 8 | ||
CTE 23 | 3 | 5 | 8 | ||
CTE 24 | 5 | 6 | 8 | ||
CTE 25 | 5 | 6 | 7 | ||
保障系统 |
| CTE 26 | 5 | 6 | 7 |
CTE 27 | 5 | 6 | 7 | ||
CTE 28 | 5 | 6 | 7 | ||
确定了项目底层关键技术的技术成熟度等级，以及它们的权重，就可以由公式 进行计算，最终得到该项目当前、3年后、6年后的各分系统成熟度。以动力分系统的成熟度评估值计算为例，过程如下：
为动力分系统的底层关键技术成熟度矩阵
为动力分系统的底层关键技术权重向量
同理，可以计算出其它分系统的成熟度评估值，如表5所示。
表5 项目分系统级技术成熟度等级
主要分系统 | 分系统级技术成熟度评估值 | ||
当前（2012） | 3年后（2015） | 6年后（2018） | |
动力系统（CTE a） | 1.312 | 2.218 | 3.485 |
行驶系统（CTE b） | 2.360 | 3.137 | 3.663 |
悬架系统（CTE c） | 1.474 | 1.965 | 2.948 |
转向系统（CTE d） | 1.242 | 2.170 | 3.254 |
防护系统（CTE e） | 0.711 | 1.213 | 1.938 |
信息系统（CTE f） | 1.306 | 1.578 | 1.920 |
保障系统（CTE g） | 3.054 | 3.665 | 4.276 |
根据项目各分系统的成熟度评估值和权重值，计算当前、3年后、6年后项目技术成熟度评估值，将S进行规范化处理，得到介于（0，9）之间的规范化评估值。
通过将项目技术成熟度评估值对照项目技术成熟度等级描述表，可以得出××车辆装备研制项目当前的项目技术成熟度为第4级，项目正处于“系统开发阶段”。 随着项目各关键技术不断成熟，3年后项目技术成熟度将达到第5级，处于“分系统演示阶段”；6年后项目技术成熟度达到第6级，处于“系统测试阶段”。
5结 语
本文提出了车辆装备项目技术成熟度评估的目标，给出了项目技术成熟度评估等级标准，通过进行项目技术成熟度评估，克服了以往用模糊评价项目开发程度的不足，能定量地综合评估车辆装备项目研发效果，得出评估结果和研发阶段。相对于关键技术成熟度评估来说，项目技术成熟度评估不仅注重单项技术的发展状态，而且结合技术在系统中的相互关系，考虑技术之间的相对重要度，可以全面地评估项目的研发风险，为车辆装备的项目采办决策提供更为可靠的依据。
参考文献
[1] John C Mankins. Technology Readiness Assessment（TRA）Deskbook, Office of the Director, Defense Research and Engineering. 2009.
[2] DoDI Directive 5000.02：Operation of the Defense Acquisition System. Department of Defense. 2009．
[3] DoD. Lessons Learned In Performing Technology Readiness Assessment （TRA） for MS B Review of ACAT 1D Vehicle Program [R]. Washington: DoD, 7, 2011.
[4] Brian Sauseretal. From TRL to SRL: The Concept of Systems Readiness Levels. Conference on Systems Engineering Research. 2006．
[5] 于雷. 项目技术评估方法的发展及应用[J]. 项目管理技术, 2011, 9（7）:33-36
[6] 装备预研技术成熟度评价办法（试行）．总装备部．2010.
