基于TRL的航發線束研制管理

林殿夫，于慧敏，陳宏超，李 聰，夏赫蓬

(沈陽興華航空電器有限責任公司，遼寧沈陽，110144)

1 引言

技術成熟度(Technology Readiness Level,簡稱TRL)是評價技術的成熟程度的量化系統，為開展技術成熟度評價(Technology Readiness Assessment,簡稱TRA)做鋪墊，是對研制流程中的技術風險進行識別、評估、分析。美國國家審計局就曾發表報告指出：美國國防部在項目采辦過程中應用的新技術的成熟度較低，研制項目承受的風險較大，大多數武器系統開發失敗的主要原因在于將不成熟技術應用于武器系統[1]。在一些航空發動機線束中，各元器件、防護材料的技術已日趨成熟，但在線束層級上仍有不確定因素，因此TRA是十分必要和迫切的。

2 TRL的發展現況

2.1 TRL的起源與內容

國際上對技術成熟度的探索始于20世紀70年代，由美國NASA在航空領域中正式提出并應用。技術成熟度等級的評價工作即是對裝備技術的成熟程度進行評價的一套方法、流程和程序。它能及時識別技術的成熟程度，是裝備技術開發者的評估手段，同時也是科研型號管理工作中普遍采取的評估方法，是確保型號研制能夠支持里程碑節點的重要工具。

2.2 TRL在國內的發展情況

TRL是“舶來品”，此前在西方已得到長期發展，而在我國航空裝備的領域中尚處于起步階段。在大力投入自主創新研究的進程中，科研人員正面臨著諸多不確定因素，TRL已經成為制約航空裝備發展的關鍵因素之一。我國于2012年相繼頒布了GJB 7688-2012《裝備技術成熟度等級劃分及定義》和GJB 7689-2012《裝備技術成熟度評價程序》，由于國內研制流程與技術狀態管理和西方國家存在顯著差異，航空發動機線束也與整機、系統級裝備存在差異，因此在開展各個配套層級產品的TRA工作時，必須在充分理解TRL內涵的基礎上，植根于實際情況，因地制宜，切記生搬硬套。

3 TRL的適用范圍

一部分人認為，TRL等同于項目的風險評估，其實不然。TRL只是幫助識別項目中的一些技術風險區域，但風險評估不僅限于技術領域，例如在航發線束產品中元器件、原材料所需要的采購資金和采購周期，而且風險等級也須綜合考量風險發生的概率，例如Q/FDL-127發動機線束的技術危害嚴重程度達20，但發生概率僅為0.2，故風險評估指數=20×0.2=4，屬于D級風險，可以為用戶接受。但TRL并不考慮產生后果的概率，因此TRL僅能夠作為分析風險的參考與依據之一。

還有一部分人認為，TRL評價可以取代設計評審，其實不然。TRL是衡量技術等級的一個要素[2]，更偏重于宏觀，僅可作為項目經理的管理工具，但設計評審更偏重于技術細節，針對航發線束所涉及的一切具體技術問題需要進行全盤的剖析。同時，TRA的輸出結果TRL僅僅是線束產品的一種技術狀態，而設計評審還要求其為后續研制計劃和改進辦法。

4 TRL的等級劃分

4.1 美國NASA的TRL標準

美國NASA將航天領域的技術成熟度劃分為9個級別，如下所述：

(1)基本原理被發現和被報告：科學理論開始轉向應用研究；

(2)技術概念和用途被闡明：理論是推測性的，尚未經過詳細設計分析和驗證；

(3)關鍵功能和特性的概念驗證：開始應用研究，開展實驗室研究，硬件包括未集成的部件；

(4)實驗室環境下的基礎部件/原件樣機驗證：與最終系統采用的部件相比，部件“保真度”較低；

(5)相關環境下的部件/原理樣機驗證：部件試驗環境達到“高保真度”；

(6)相關環境下的系統/子系統模型或樣機驗證：系統在“高保真度”的實驗室環境或仿真的作戰環境下進行試驗；

(7)模擬使用環境下的原型機驗證：原型機在模擬作戰環境下驗證；

(8)系統完成技術試驗和驗證：系統研制階段結束；

(9)系統完成使用驗證：系統以其最終的形式在作戰試驗中得到驗證。

4.2 我國航發裝備的TRL標準

我國航發系統在開展TRA時，結合自身特點細化了每個等級的判定依據，其內容一般如下：

(1)基本原理提出和發現；

(2)技術應用研究；

(3)完成概念驗證，如葉柵試驗、燃燒室頭部試驗等；

(4)完成模擬部件試驗，如壓氣機性能試驗，燃燒室扇形試驗；

(5)完成部件/核心機試驗，指全尺寸、全狀態部件試驗；

(6)完成系統水平驗證，驗證機試驗，包括驗證機高空臺試驗；

(7)完成飛行試驗驗證；

(8)發動機定型/取證；

(9)完成使用驗證。

5 TRL在航發線束中的實施

5.1 航發線束TRL的內涵

如今，整機線束互聯系統(簡稱EWIS)已上升為系統級別，但航發線束仍處于附件級別，因此筆者認為后者有必要在TRA的廣度上展開更多，材料、設計、工藝、加工、專利商標等方面都屬于廣義上的技術范疇。因此，上述指標納入TRA工作是較為合理的，具體結合企業實際進行剪裁；此外，航發線束主要由連接器、尾部附件、導線、護套以及其它結構件組成，這些附件的技術是否成熟可靠也影響著航發線束的技術成熟度；航發線束及其附件經過理論驗證、試驗室驗證、隨系統驗證、隨整機驗證，是評定TRL的關鍵性標志。

圖1 航發線束TRA的三個維度

同時，由于航發線束直接配套給航空發動機，因此為與航空發動機的TRA實現技術對接，航發線束的TRA標準應與航發看齊，近似等同于或略高于4.2章所述的各級別標準，使之可行。

5.2 實施航發線束TRA的時機

圖2 航發線束TRA工作開展時間示意圖

航發線束的重要性不言而喻，相關的TRA工作開展得越早越好，最佳效果是將技術問題提前暴露，以降低技術問題帶來的風險和影響，確保產品的設計與制造規范化。在項目立項論證階段和重要里程碑式節點之前均應分別開展TRA工作，涉及產品重大的結構狀態變更時也應根據具體情況開展，并將TRA的結果納入到相關評審結論中。另外，在生產定型階段還應開展制造成熟度評價(簡稱MRA)。

5.3 航發線束TRA的流程

航發線束的研制單位可視情組建技術成熟度評價的機構，可由領導小組、工作小組、評審小組等組成，TRA的具體流程如下：

(1)在項目立項之前，由技術負責人編制航發線束的技術路線圖，設定以TRL為指標的階段目標[3]；

(2)工作小組提出技術成熟度評價的申請，技術負責人自述項目來源、應用背景、研制進展等情況，最核心的內容是完成技術結構分解，識別出航發線束在設計、制造中的關鍵技術難點，并自行評估等級；

(3)評審小組對關鍵技術進行分析、評價，形成意見，最終確定該項目的TRL等級。評審形式不限，企業可針對某型號線束組織專項評審，也可定期集中組織多個型號線束的TRL評審；

(4)隨著對該技術研究的深入以及技術應用產品的更新換代，TRL會呈現動態變化，工作小組應建立全周期的管理機制。

5.4 航發線束TRA的計算方法

TRA工作應設置評審專家組，專家人數不宜過少，以降低偶然性。由于各位評審專家的研究方向不同，可根據某專家在航發線束領域的權威性標定其權重值，權重值的標定應考量其研究貢獻、業內口碑等。

為滿足技術對接的需求，航發線束的TRL各級別評價標準應以我國航發裝備的TRL標準為主體，但具體還應結合該線束產品的配套等級以及其配套系統的頂層文件內容而制定，參考技術項目管理模型(TPMM)等工具。

5.5 航發線束TRA的重點

航發線束的用途多種多樣，使用環境數不勝數，具有很強的獨特性、復雜性、專業性，客觀上給航發線束的TRA工作帶來一定難度，對此提出如下工作重點：

(1)建立TRL制度與標準體系，切實將TRA工作與已有的研制流程相融合，使TRA能夠真正發揮作用，提升企業對航發線束的風控能力與科研能力，未進行TRA的項目限制參與立項論證；

(2)建設專家評審團隊，TRL在國內的應用尚未完全普及，除了挖掘本企業內的TRA人才庫，還可聘用第三方機構，組建一支既熟悉航發線束技術特點又明晰技術成熟度管理方法的TRA隊伍，用以支撐評價；

(3)注意TRL的使用范圍，例如技術成熟度不等同于技術的成熟。一項在特定系統中應用的具有較高成熟度的技術在用于另一種系統中使可能不夠成熟[4]；

(4)目前基于模型的系統工程(簡稱MBSE)已成為科研領域的一種發展趨勢，將TRL應用于線束研發企業的技術譜系和產品譜系，可使航發線束的相關技術得到量化，使技術狀態更加明晰，為MBSE的應用提供理論基礎。

6 TRA在航發線束中的演示案例

針對在研的某航發線束，分析和整理其技術狀態，以開展TRA工作。以下為TRA對照檢查表，作為TRA評審的依據。

TRA 對照檢查表

7 總結

航發線束產品的研制周期長，復雜程度和成本耗費也越來越高，本文結合TRL與TRA在近年在航發、航空、航天等科研領域的應用現狀，針對航發線束的技術成熟度進行闡述和分析，提出了航發線束產品研制中TRL的一種管理方法模型，并提供了某航發線束的TRA對照檢查案例，以更加明確TRA的流程管理，航發線束的科研管理者可以此為參考。只有明確技術成熟度等級，才可加快航空發動機線束的研發與產業化發展。