技术成熟度发展综述＊

顾建疆，屈会力，李 卫，王 玲

（南京玻璃纤维研究设计院有限公司，南京 210012）

科研工作的主要责任就是促进科技本身的科学发展、全面发展，来引导和服务全社会持续提高自主创新能力、建设创新型国家。长期以来，我国高度重视科技创新项目，2020年9月，习近平主席在科学家座谈会上提出：我国科技事业发展要坚持“四个面向”——面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，不断向科学技术广度和深度进军。随着中国经济不断高质量发展，必定会对科技创新加大投入。

科研项目的推进过程中，也面临着各种挑战。科研项目的前沿性和创新性不够；
项目成果的应用和转化率低，科研创新和产业需求脱节；
在某些项目的开发过程中，效率低下，周期拖延，成本投入不断增加等。

技术成熟度，是科研工作者们在大量工程实践过程中，对技术发展的过程、成熟的规律认识持续深化的基础上总结和发展起来的一种管理理念［1］。运用恰当的技术成熟度可以监测项目中各项关键技术、技术的准备情况、技术风险等，为管理层和决策者提供客观、公平的评估报告，帮助决策者作出正确抉择。

美国是技术成熟度评估理论起源的国家。最早在阿波罗登月项目中，美国国家宇航局(NASA)就关注到项目周期的拖延和持续增长的预算会对整体造成重大的影响。1969年，产生的“准确描述未来空间系统使用新技术状态”这一观点，便是项目技术成熟度的雏形［3］。经过40多年的发展，技术成熟度的理论研究已逐渐深入，评估方法也得到了广泛的应用。

技术成熟度的主要发展历史见图1。

图1 技术成熟度发展历史

近年来，技术成熟度的概念不断被普及与推广，我国各行各业均开始对技术成熟度评价青睐有加，积极探索技术成熟度在本行业领域的应用创新。2022年初，中国电子技术标准化研究院研究颁布了《智能制造发展指数报告（2021）》，报告直观反映了2021年我国制造业领域各地区各行业智能制造发展的现状。

其他行业或领域也逐步形成了一系列技术成熟度等级的定义和评价方法，如《GB/T 39157-2020靶材技术成熟度等级划分及定义》、《GB/T 40520-2021 航天单机产品成熟度定级规定》、《NB/T 20511-2018 核电技术成熟度评价规范》、《T/CCFA 03001-2020 碳纤维技术成熟度等级划分及定义》等。

2.1 技术成熟度的概念

由于地区和时期的不同，人们对技术成熟度理论的研究也略有差异，技术成熟度的名称和叫法也不同，如在美国、欧盟、英国等地区，以技术成熟度等级（Technology Readiness Levels，TRLs）研究为主，在加拿大，以技术成熟度体系（Technology Maturity Level System，TML System）研究为主等等，所以各国家或各领域对技术成熟度的定义也有不同［2］。国内外对于技术成熟度的定义可以分为以下几种：

2.1.1 从技术就绪水平角度定义

国内学者朱毅麟［3］认为“技术成熟度”即是“技术就绪水平”，包括了技术完备等级和技术准备度，是指某一项技术或产品在开发过程中可达到的可用程度。

2.1.2 从项目目标满足度定义

美军国防采办指南中对技术成熟度的定义是：技术成熟度是项目中的关键技术元素满足项目指标程度的一种度量，而且是项目风险的主要因素［2］。

刘旭蓉等人［10］研究认为技术成熟度是用来评价采用的项目关键技术能满足预期指标的程度。

安茂春等人［11］研究认为技术成熟度是评价技术对项目指标满足程度的一种度量方法，是风险管理的重要内容。

2.1.3 从市场占有率角度定义

从企业市场占有率的角度张玉杰［12］定义了企业技术成熟度，他认为企业运用技术生产出某件社会需要的产品（或服务），企业技术成熟度高低可以认为是产品或者服务在市场上占有率的上升或降低。若企业在连续的生产周期内市场占有率发生下降，就说明技术成熟度下降。2.1.4 从产业化实用程度定义

顾宏［13］等人从科技成果转化的角度研究认为，科技研究成果的技术水平、工艺流程、配套资源和技术生命周期等方面所具有的产业化适用程度就是技术成熟度。

2.1.5 从技术生命周期角度定义［2］

任何技术都有一个发展的生命周期，技术的成熟度指的是技术在该生命周期中所处的位置。

综合以上定义，技术成熟度是项目或产品管理研发的过程中，关键技术水平能够达到的某种有用水平；
为了满足项目或产品研发需求，包含了工艺流程和配套资源等；
技术成熟度可以评价技术满足项目指标的程度，是项目风险管理的重要内容。

2.2 技术成熟度的分类

发展至今，已产生许多不同角度的技术成熟度，包括“设计成熟度”、“材料成熟度”、“工艺成熟度”和“制造成熟度”、“生物医学技术成熟度”、“能力成熟度”等，如图2所示。

图2 不同角度的技术成熟度

3.1 等级划分

NASA/DOD的定义［14］，其基本的等级划分与定义见图2～图3。它将技术成熟度等级定为9级，客观地描述了达到每一个等级所需要的标准和指标，为项目负责人的决策提供清晰的开发状态和风险评估。

图3 NASA/DOD的技术成熟度等级划分和定义

随着国外在技术成熟度理论和实践方面的深入研究，我国科技研究人员也逐步对技术成熟度展开跟踪研究，以航空、航天、国防装备制造为代表的部分单位已经开始进行技术成熟度评价方法研究和试点应用。由中国电子技术标准化研究院等单位起草的国家标准《GB/T 39116-2020智能制造能力成熟度模型》给出了智能制造成熟度的五级定义，见图4，其通过“能力成熟度”的概念，建立企业智能制造能力成熟度的模型，规定了不同级别智能制造能力成熟度的关键特征和典型要素。

图4 智能制造能力成熟度等级定义

国内学者蓝元沛［15］等以国内外航空产品研制的特点，结合积木式方法的验证和实施步骤，总结出了复合材料9级技术成熟度等级，见表1。其借鉴了NASA/DOD的技术成熟度概念，从航空产品元部件设计的角度，总结了复合材料的技术成熟度等级定义，给航空产品设计者们提供了项目关键技术的评估的依据。

表1 复合材料的技术成熟度等级划分

3.2 评估方法

2016年，美国审计署GAO发布的《技术成熟度评估指南》，具体介绍了美军采办计划及项目技术成熟度评估的标准做法，其评价流程见图5。该指南不仅可以给项目管理者提供评估技术开发中的技术状态和风险评估，还可为监督部门（如审计等）进行监督工作提供有效参考。

图5 GAO技术成熟度评估流程

评估方法包括以下步骤：

（1）确定技术成熟度评价策略。确定整个项目过程中技术成熟度评估的整体策略，确定评价目的、对象、时机和标准，获取评价有关信息，使评价策略与系统工程管理计划一致。

（2）确定评估团队和评估计划。包括对关键技术进行具体评估的计划，如里程碑节点、进度等；
以及组建执行技术成熟度评估的团队成员和标准，包括负责人、评审专家、独立性声明之类的协议等。

（3）选择关键技术（Critical Technology Element，CTE）。包括识别和选择评估关键技术的准则和步骤，确认技术是否为关键技术。

（4）评估关键技术。基于搜集到的试验件和实验数据等证据，利用评估标准，对各项关键技术逐项开展评估，并记录所有相关的信息。

（5）准备、协调和提交评估报告。包括初审稿，征求各方意见，协调沟通不同意见方，并做出处理和解释，形成最终官方报告。

（6）使用技术成熟度评估结果并制定技术成熟计划。使用技术成熟度评估结果对项目的研发进行决策，项目负责人或者研发人员识别出潜在的技术风险及其他的项目风险。如预算和进度影响等，并制定技术成熟计划［14］。

2020年10月我国发布的《智能制造成熟度评估方法（GB/T 39117-2020）》，规定了我国智能制造成熟度的评估过程和方法，其评估流程见图6。它规定了评价领域必须包含人员、技术、资源和制造四个能力因素，详细描述了评估活动中的各个环节。

图6 智能制造成熟度评估流程

包括以下内容：

（1）预评估。包括受理评估申请，组建评估组，编制评估计划，现场预评估等。

（2）正式评估。正式评估的内容有首次会议，采集评估证据，形成评估发现，成熟度级别判定，形成评估报告。

（3）发布现场评估结果。包括沟通评估结果，末次会议。评估组应将评估结果与受评估方进行通报，给予受评估方再次论证的机会，最终由评估组确定正式结果。

（4）改进提升。受评估方应根据现场评估结果，提出智能制造改进的方向，并制定相应的措施，开展智能制造能力提升活动。

基于我国民机复合材料自主可控的迫切需求，针对商用大飞机复合材料国产替代的目标，该项目技术成熟度评估小组定义了应用于航空主承力结构的国产预浸料9级技术成熟度等级，对某型号国产预浸料进行评估，见表2。

表2 应用于航空主承力结构的国产预浸料技术成熟度等级划分

通过该案例可以看出，在材料研发的周期中，建立了里程碑节点的有效评估指标，提高了材料研发项目的效率，帮助材料商或项目管理者作出正确抉择。

（1）在科技研发项目中，引入技术成熟度等级较高的技术，对于降低项目风险、进度控制和经费预算有着重大的作用。在技术评估、质量监督评审等活动中，使用技术成熟度等级评估的方法，也能更客观、高效地识别技术的成熟状态、产品质量的可靠性，降低市场和客户的担忧，继而促进科研成果的应用和转化。形成科技创新支撑产业发展、产业发展拉动科技创新的正反馈效应。

（2）跟国外相比，尽管国内对技术成熟度的研究和开发起步较晚，但近年来，国内越来越重视，也在积极引入消化、吸收和再创新技术成熟度评估体系。

（3）目前国内外主要的技术成熟度评估方法、标准和研究更多带有空间技术、国防装备等领域的特点，但在其他领域引进和消化的过程中，往往存在理解和实际使用的问题。其他领域需结合行业或产品的特点，总结出一套适合本行业或产品的技术成熟度评价体系。如在基础科学研究、原材料研发等项目中，输出成果的技术成熟度往往不需要达到NASA/DOD定义的8级或者9级，在这些领域对技术成熟度定级和制定评估方法时，要考虑到适用性和可操作性。在技术成熟度等级评估实施中，为了确保对技术元素的分析和评价有效而客观，需要探索科学的评估机制，要综合考虑到评估团队专业能力、评估的独立性原则和简化评估流程等因素。

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