技术成熟度等级(TRL)详解,国防项目必读

技术成熟度等级(TRL)详解,国防项目必读

技术成熟度等级(TRL)是一个九级量表,从代表“观察到基本原理”的TRL 1到代表“系统在实际作战中得到验证”的TRL 9,各国政府在出资研制之前,用它来判断一项技术究竟有多成熟。该量表由NASA于20世纪70年代提出,如今已成为国防采办领域的标准衡量尺度。

9
TRL量表的等级数
1970s
NASA首次使用该量表的年代
TRL 6
项目进入研制阶段前的典型关口
TRL 9
在实际作战中得到验证

什么是技术成熟度等级

技术成熟度等级是一种标签,用来说明一项技术从构想发展到列装产品走到了哪一步。该量表由NASA于20世纪70年代创建,在八九十年代得到规范,并在21世纪初被美国国防部采用,原因是审计人员发现,各项目一再以不成熟的技术启动研制,随后预算超支。欧盟和北约如今使用的也是该量表的变体。

其思路很简单。每一级都需要一种特定的证据:纸面概念、实验室测试、相关环境中的原型,然后是在真实环境中的演示验证。一项技术不能靠声明跳级,只能靠展示测试结果。

TRL 1至TRL 9详解

九个技术成熟度等级
TRL定义典型证据
1观察到并报告基本原理科学研究、论文
2形成技术概念分析研究、早期设计
3实验性概念验证关键功能的实验室实验
4部件在实验室中得到验证集成部件的试验板测试
5部件在相关环境中得到验证在逼真条件下进行的更高保真度测试
6系统原型在相关环境中完成演示在靶场上测试具有代表性的原型
7系统原型在作战环境中完成演示飞行或野外演示
8系统完整并通过鉴定完成测试与评估
9系统在实际作战中得到验证成功用于任务
根据NASA和美国国防部的TRL定义简化而成。

关键的跨越发生在TRL 6与TRL 7之间,此时原型离开受控的试验靶场,面对真实条件。项目管理者常把这一节点之前的阶段称为“死亡之谷”,因为许多有前景的技术因资金不足而在此停滞。早期等级成本低廉,由实验室和大学承担,而较高等级则需要昂贵的原型。

TRL对国防采办为何重要

美国政府问责局长期建议,重大项目应在进入系统研制前达到TRL 6,在投产前达到TRL 7。无视这一建议的项目往往日后要付出代价。一型武器如果依赖未经验证的导引头、发动机或软件组件,就可能出现成本上升和进度拖延。

TRL同时也是一种沟通工具。它让工程师能用一个数字向管理层说明,某项说法究竟只是一页幻灯片还是一次硬件测试。向政府销售产品的公司知道这个数字会受到审视,而虚报数字则是反复出现的诱惑。预算分析人员在判断项目风险高低时依赖该量表,这与我们在国防工业规模与营收指南中讨论的资金问题相关。

国防项目中的TRL实例

各类国防技术的TRL位置示意
技术大致成熟度说明
实战型高超音速滑翔武器TRL 7至9,视项目而定一些国家宣称已列装;已验证的可靠性不一,相关说法往往无法核实
氮化镓雷达TRL 8至9已装备于多种现代雷达
高能激光武器TRL 6至7已在舰艇和车辆上演示,作战使用有限
协同作战飞机TRL 6至7原型机已升空飞行,作战概念仍在成熟中
用于导航的量子传感TRL 3至5实验室及早期野外试验
等级仅为示意,取决于具体项目、定义和日期,并非官方评估。

已列装的实例位于量表顶端。氮化镓雷达在一代之内就从实验室的前景变成了实战硬件。相比之下,高超音速武器说明了仅凭新闻标题判断成熟度有多困难:一些国家宣布已经部署,但试验频率和可靠性往往并不公开。我们的协同作战飞机指南中介绍的无人僚机处于中间位置,原型机已在飞行,但战术仍在不断演进。

TRL量表的局限

TRL衡量的是单项技术的成熟度,而不是整个系统,也不是必须生产它的工厂。制造成熟度等级(MRL)和系统成熟度等级(SRL)这两个配套量表就是为填补这一空白而创建的。一项技术可以达到TRL 8,却仍然无法规模化制造。

该量表对成本、集成难度或软件也着墨不多。现代项目日益依赖代码,而软件成熟度的演进方式与硬件不同。一些机构如今改用单独的软件成熟度衡量方法或持续交付方式。

编辑点评
TRL最有用之处在于它是一个问题而不是答案。要问这个数字背后有什么证据、是在什么环境下、由谁完成的测试。

TRL常见问题

TRL代表什么?

技术成熟度等级,一个衡量技术成熟程度的九级量表。

TRL 9是什么?

通过成功的实际作战使用得到验证的技术或系统。

技术成熟度等级是谁发明的?

NASA于20世纪70年代制定了该量表,美国国防部后来采用了它。

启动国防项目需要达到什么TRL?

政府审计机构建议在系统研制开始前达到TRL 6。

TRL与MRL有什么区别?

TRL衡量技术成熟度,而MRL衡量制造成熟度。

资料来源
  • NASA技术成熟度等级定义
  • 美国政府问责局关于技术成熟度的报告
  • 美国国防部技术成熟度评估指南
  • Defence & Tech关于采办项目的报道

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