航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)踐分析

■ 寧懷松 鄭寧 宋柳麗 劉海年 / 中國航發(fā)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)研究所

作為一種系統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)化和定量化的工具，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)通常用于評(píng)價(jià)某項(xiàng)特定技術(shù)的成熟程度，進(jìn)而對(duì)決策和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管理等工作提供支持，并通過制訂技術(shù)成熟度提升計(jì)劃指導(dǎo)后續(xù)的工作，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中具有重要保障作用。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)中，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作得到了普遍應(yīng)用，但與此同時(shí)，也在實(shí)踐中暴露出了若干問題和不足，導(dǎo)致費(fèi)時(shí)費(fèi)力且未收到明顯的收益。基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作實(shí)踐，本文總結(jié)了存在的3個(gè)主要問題，通過分析得出5方面原因，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)實(shí)際，提出了4項(xiàng)應(yīng)對(duì)建議，可供發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作參考，以期提升該項(xiàng)工作的效能。

存在的主要問題

關(guān)鍵技術(shù)不關(guān)鍵

關(guān)鍵技術(shù)是技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的對(duì)象，按照國軍標(biāo)（GJB）7689—2012《裝備技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)程序》，確定關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要。當(dāng)前存在關(guān)鍵技術(shù)確定不準(zhǔn)確，將不符合要求的技術(shù)選為關(guān)鍵技術(shù)的情況，導(dǎo)致在后續(xù)制定具體化技術(shù)成熟度等級(jí)條件（簡稱“具體化等級(jí)條件”）時(shí)遇到困難，并最終導(dǎo)致評(píng)價(jià)工作量的增加且無法獲得預(yù)期的成效。

具體化等級(jí)條件不全面、不具體

當(dāng)前工作中，多是基于GJB 7688—2012《裝備技術(shù)成熟度等級(jí)劃分及定義》或GJB/Z 173.5—2014《技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)指南 第5部分：航空發(fā)動(dòng)機(jī)》等標(biāo)準(zhǔn)中提供的技術(shù)成熟度等級(jí)條件，制定被評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)的具體化等級(jí)條件，存在刪減管理類等級(jí)條件、直接使用標(biāo)準(zhǔn)中的等級(jí)條件和具體化不夠的情況，導(dǎo)致評(píng)價(jià)工作不全面、不易理解和操作。

準(zhǔn)備工作不全面、評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)用不充分

存在“為了評(píng)價(jià)而評(píng)價(jià)”的情況，評(píng)價(jià)的準(zhǔn)備工作不全面。例如，具體化等級(jí)條件是臨近開展評(píng)價(jià)時(shí)才制定，不但導(dǎo)致周期緊張，而且還存在根據(jù)實(shí)際研發(fā)工作情況制定、“照藥出方”的情況，必然會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性、客觀性。評(píng)價(jià)后對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的應(yīng)用也不充分，沒有充分根據(jù)等級(jí)條件的滿足情況識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、制訂應(yīng)對(duì)措施并更新項(xiàng)目的工作計(jì)劃，換言之，沒有充分使用評(píng)價(jià)結(jié)果指導(dǎo)后續(xù)工作，自然難以獲得收益。

原因分析

對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的理解不準(zhǔn)確

按照GJB 7689，關(guān)鍵技術(shù)是指在規(guī)定的時(shí)間和費(fèi)用范圍內(nèi)，對(duì)裝備研制存在較大風(fēng)險(xiǎn)的裝備技術(shù)。需要注意的是，在技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作中，關(guān)鍵技術(shù)有其特定要求。以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例：關(guān)鍵技術(shù)必須有可物化的技術(shù)載體，技術(shù)載體可以是硬件，也可以是軟件，或者軟硬件結(jié)合，但無論如何，技術(shù)載體應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)上有體現(xiàn)，是組成發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的一部分；關(guān)鍵技術(shù)必須有明確、可量化考核的技術(shù)目標(biāo)，因?yàn)榧夹g(shù)成熟度是指技術(shù)滿足預(yù)期的裝備應(yīng)用目標(biāo)的程度（GJB 7688），為了確定“程度”，必須有明確、可量化考核的技術(shù)目標(biāo)，且這些技術(shù)目標(biāo)應(yīng)來自裝備的研發(fā)需求，并能支持裝備的成功實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)際工作中，存在對(duì)上述要求理解不充分的情況，進(jìn)而將一些技術(shù)載體不是發(fā)動(dòng)機(jī)組成部分的技術(shù)（如氣動(dòng)仿真技術(shù)）確定為關(guān)鍵技術(shù)，導(dǎo)致關(guān)鍵技術(shù)不關(guān)鍵。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)通常是由用戶方組織開展的，用戶方重點(diǎn)關(guān)注的是在規(guī)定的費(fèi)用范圍內(nèi)，按期交付出滿足指標(biāo)要求的發(fā)動(dòng)機(jī)，至于發(fā)動(dòng)機(jī)是用什么技術(shù)設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)和制造的（這些都屬于支撐能力或保障能力），并不是用戶方首要關(guān)注的。從這方面來看，設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)和制造等技術(shù)不宜作為技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)中，要考察是否完成了相應(yīng)技術(shù)載體的設(shè)計(jì)、制造，是否完成了相關(guān)仿真、試驗(yàn)等，等級(jí)條件中已經(jīng)包含了對(duì)設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)和制造等技術(shù)的要求，如成熟度5級(jí)的第16條要求（“完成了主要部件的試制或采購”），既然要完成試制，必然要求具備試制的能力，即對(duì)制造的能力要求已經(jīng)體現(xiàn)在等級(jí)條件中了。

研發(fā)工作不完整

技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)相關(guān)的等級(jí)條件反映了一個(gè)完整的研發(fā)過程，通過技術(shù)、制造和管理等3個(gè)類型的若干等級(jí)條件，從需求、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和管理等方面，規(guī)定了研發(fā)過程的主要活動(dòng)，如表1所示。這些活動(dòng)是相互關(guān)聯(lián)、彼此支撐、不能缺失的，這也就意味著需要完整地開展研發(fā)工作，才能滿足某一技術(shù)成熟度等級(jí)所有等級(jí)條件的要求。而實(shí)際研發(fā)中，相關(guān)工作往往有缺失，尤其是管理方面的，進(jìn)而導(dǎo)致在制定具體化等級(jí)條件時(shí)，刪減了相關(guān)的內(nèi)容，從而導(dǎo)致具體化等級(jí)條件不全面，不能有效地反映出對(duì)工作的要求，進(jìn)而影響評(píng)價(jià)結(jié)果。

表1 GJB 7688等級(jí)條件中規(guī)定的主要研發(fā)活動(dòng)示例

從表1中序號(hào)27的研發(fā)活動(dòng)可以看出，成熟度5級(jí)是從管理角度要求“與最終用戶的技術(shù)代表商議了技術(shù)物化后的外形、配合和功能”，技術(shù)成熟度等級(jí)定義中的原理樣品、模型、原型等技術(shù)載體狀態(tài)的差異就體現(xiàn)在外形、配合和功能上，若此時(shí)沒有完成該等級(jí)條件要求的工作，則技術(shù)載體的逼真程度將難以評(píng)估，如難以準(zhǔn)確界定是模型還是原型，必然影響評(píng)價(jià)結(jié)果。

對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中等級(jí)條件的理解不到位

相關(guān)國軍標(biāo)提供的等級(jí)條件類似通用的試卷，必須理解到位，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)實(shí)際，確定其具體含義以及隱含的要求，否則自然無法基于標(biāo)準(zhǔn)中的等級(jí)條件制定關(guān)鍵技術(shù)的具體化等級(jí)條件。由于標(biāo)準(zhǔn)中的等級(jí)條件是通用的且較為晦澀難懂，需要解讀人員具有較高的能力水平，對(duì)研發(fā)過程的各方面均有所了解，或者組成團(tuán)隊(duì)共同工作，同時(shí)還要有充裕的時(shí)間進(jìn)行研究。而實(shí)踐中，卻通常難以滿足上述要求，甚至存在不了解技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作要求的人員開展具體化等級(jí)條件制定的情況，進(jìn)而影響了具體化等級(jí)條件的具體程度。

對(duì)等級(jí)條件的核心內(nèi)容的確定不準(zhǔn)確

根據(jù)GJB 7688中給出的技術(shù)成熟度等級(jí)定義，可以看出其評(píng)價(jià)的總體要求是“特定狀態(tài)的技術(shù)載體被設(shè)計(jì)出來，并按照滿足要求的生產(chǎn)方式完成生產(chǎn)，在相應(yīng)的環(huán)境中完成驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果滿足要求”。從GJB 7688中的等級(jí)條件也可以看出，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是技術(shù)載體狀態(tài)、驗(yàn)證環(huán)境和驗(yàn)證結(jié)果是否滿足相應(yīng)技術(shù)成熟度等級(jí)的要求。

在制定具體化等級(jí)條件時(shí)，必須先準(zhǔn)確確定各個(gè)成熟度等級(jí)對(duì)上述內(nèi)容的具體要求。例如，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室：成熟度4級(jí)時(shí)的技術(shù)載體狀態(tài)和原理樣品具體以什么形式呈現(xiàn)，相較最終使用狀態(tài)，對(duì)其外形、配合和功能方面有什么具體要求，相關(guān)研發(fā)人員是否均能理解并認(rèn)同上述要求；成熟度5級(jí)時(shí)的相關(guān)環(huán)境具體是什么，能否對(duì)應(yīng)到已有的某個(gè)試驗(yàn)設(shè)備或試車臺(tái)；各個(gè)等級(jí)具體要完成哪些指標(biāo)的驗(yàn)證，驗(yàn)證通過的標(biāo)準(zhǔn)是什么。確定了上述核心內(nèi)容后，就可以較為順利地將技術(shù)、制造類的等級(jí)條件具體化（管理類的等級(jí)條件通常較為清晰，易于具體化）。

式中,Qe為有載品質(zhì)因數(shù),Mnn+1為主耦合系數(shù),Z1為端口阻抗,Z2為端口與諧振器之間的阻抗,Z3為諧振器之間的阻抗。Sqrt是平方根。電路搭建完成后,設(shè)置分析頻段為4 GHz～10 GHz,Step=1 MHz,運(yùn)行得到圖4中藍(lán)色響應(yīng)曲線。

上述核心內(nèi)容涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作安排，且需要提前明確，故在實(shí)踐中往往難以準(zhǔn)確確定，并最終導(dǎo)致具體化等級(jí)條件不具體。

技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作計(jì)劃制訂過晚

類似于考試，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)是在特定時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)研究情況的評(píng)估，而且是“開卷考試”。但正如考試不只是考試本身，不能僅站在技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)本身看待技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作，而是要在項(xiàng)目的研發(fā)初期，就按照流程或用戶的要求，做好技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作的策劃，明確技術(shù)成熟度提升和評(píng)價(jià)工作的安排，并按照策劃有序開展關(guān)鍵技術(shù)的識(shí)別、具體化等級(jí)條件的制定等工作，還需明確完成評(píng)價(jià)后需要開展的工作，確保對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的有效運(yùn)用。同時(shí)，還要根據(jù)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的工作策劃，審視研發(fā)工作的開展情況，查漏補(bǔ)缺，確保相關(guān)技術(shù)成熟度等級(jí)需要完成的工作均已完成，保證實(shí)現(xiàn)預(yù)定的技術(shù)成熟度提升目標(biāo)。

實(shí)踐中，通常是在即將開展技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)時(shí)，才制定技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作計(jì)劃，而評(píng)價(jià)工作計(jì)劃又往往僅關(guān)注技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)本身。上述情況勢(shì)必影響準(zhǔn)備工作的全面性和評(píng)價(jià)結(jié)果的充分應(yīng)用。

應(yīng)對(duì)建議

適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

20世紀(jì)40年代就出現(xiàn)了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，而技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)則在20世紀(jì)70年代才出現(xiàn)，也即先有的發(fā)動(dòng)機(jī)，再有的技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)制度。技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)本身是一個(gè)工具，絕對(duì)不能僵化應(yīng)用，而應(yīng)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，與研發(fā)實(shí)際相結(jié)合，重點(diǎn)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)。

一是對(duì)照發(fā)動(dòng)機(jī)研制階段劃分情況，確定技術(shù)成熟度各個(gè)等級(jí)的定義，并在研發(fā)團(tuán)隊(duì)內(nèi)達(dá)成一致，形成團(tuán)隊(duì)都認(rèn)可的“標(biāo)尺”。這個(gè)過程中，重點(diǎn)是確保在各個(gè)等級(jí)時(shí)，都有能夠凍結(jié)、能夠明顯表征出研發(fā)進(jìn)展的交付物，并且團(tuán)隊(duì)對(duì)交付要求的理解是一致的，而交付要求又是可測量的，以確保交付物的可驗(yàn)證。一定程度上，可以不用過于重視某些交付物到底要達(dá)成什么目標(biāo)，應(yīng)把精力更多地投入到如何讓團(tuán)隊(duì)對(duì)給出的目標(biāo)達(dá)成一致的理解。例如，技術(shù)驗(yàn)證機(jī)到底要達(dá)到什么要求、完成什么工作，不同項(xiàng)目之間可能無法完全統(tǒng)一，對(duì)于具體的項(xiàng)目，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際給出一個(gè)可行的目標(biāo)（應(yīng)能支持后續(xù)的研發(fā)工作），然后使研發(fā)團(tuán)隊(duì)充分理解這個(gè)目標(biāo)并達(dá)成一致，這樣就形成了標(biāo)尺，就能在團(tuán)隊(duì)內(nèi)使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有效地評(píng)價(jià)其工作完成情況，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的目的。

二是在等級(jí)定義的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)流程，針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際情況，制定具體化的等級(jí)條件。例如，等級(jí)條件中規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)和研發(fā)流程的規(guī)定相符，等級(jí)條件中要求完成驗(yàn)證的指標(biāo)要和需求相對(duì)應(yīng)。

客觀、準(zhǔn)確地確定關(guān)鍵技術(shù)

一是除了成熟度為1級(jí)的，其他關(guān)鍵技術(shù)必須有應(yīng)用目標(biāo)，且等級(jí)越高，應(yīng)用目標(biāo)越明確、越清晰。關(guān)鍵技術(shù)的選擇，需要從確定預(yù)期的應(yīng)用目標(biāo)和應(yīng)用場景開始，否則GJB 7689規(guī)定的關(guān)鍵技術(shù)評(píng)判條件（重大影響、新技術(shù)）將難以準(zhǔn)確界定。例如，若應(yīng)用場景不明確，則在重用已有技術(shù)時(shí)，“應(yīng)用條件和環(huán)境”的變化情況將無法準(zhǔn)確評(píng)估，可能就會(huì)認(rèn)為已有技術(shù)是成熟的，從而漏選關(guān)鍵技術(shù)。

二是注意關(guān)鍵技術(shù)一定要有技術(shù)載體，技術(shù)載體是關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證平臺(tái)，關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到預(yù)定的要求后，將以技術(shù)載體的形式體現(xiàn)在裝備中。

三是要注意關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品的互鎖，也即關(guān)鍵技術(shù)的研究一定要由產(chǎn)品研發(fā)工作觸發(fā)，并最終能夠應(yīng)用到產(chǎn)品中（對(duì)于同步開展多個(gè)備份技術(shù)研究的，理論上每個(gè)技術(shù)成功后也應(yīng)能夠應(yīng)用到產(chǎn)品中）。如圖1所示，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)劃，確定需要開展研究的技術(shù)工作，然后在其中選擇關(guān)鍵技術(shù)，完成預(yù)定的攻關(guān)后，遷移到產(chǎn)品中。

圖1 關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)系

除上述內(nèi)容外，還應(yīng)克服一個(gè)主觀傾向，即通過關(guān)鍵技術(shù)的數(shù)量顯示工作的重要性、緊迫性或工作量的大小。

提前量身定制具體化等級(jí)條件

應(yīng)按照研發(fā)流程的要求，隨著關(guān)鍵技術(shù)的識(shí)別，及時(shí)確定其具體化等級(jí)條件，做到“識(shí)別一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就制定一套具體化等級(jí)條件”，同時(shí)確保等級(jí)條件可操作、可執(zhí)行、無歧義，在研發(fā)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部達(dá)成一致。這樣提前制定好的具體化等級(jí)條件既能牽引研發(fā)工作的有序開展，也能避免“臨考出卷”“照藥出方”。

全面實(shí)施系統(tǒng)工程

按照GJB 8113—2013《武器裝備研制系統(tǒng)工程通用要求》，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)是技術(shù)管理過程“研制成效評(píng)估”的組成部分（見圖2），這也就意味著技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作的有效開展需要全面實(shí)施系統(tǒng)工程。

圖2 GJB 8113中規(guī)定的技術(shù)過程和技術(shù)管理過程

從表1即可以看出，相關(guān)的活動(dòng)均包含在系統(tǒng)工程的技術(shù)過程與技術(shù)管理過程中：實(shí)施了系統(tǒng)工程的技術(shù)過程，才能更加準(zhǔn)確、全面地確定需求、技術(shù)指標(biāo)，確定驗(yàn)證方式、驗(yàn)證環(huán)境要求等，從而才能準(zhǔn)確確定具體化等級(jí)條件；實(shí)施了系統(tǒng)工程的技術(shù)管理過程，才能做好需求管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、技術(shù)狀態(tài)管理和接口管理等工作，滿足等級(jí)條件的要求。同時(shí)，通過研制策劃，也能制定技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作策劃，并通過決策分析、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管理等，充分發(fā)揮評(píng)價(jià)結(jié)果的作用。

結(jié)束語

當(dāng)前，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)已經(jīng)融入到發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)流程中，是必須要開展的工作。建議重新審視、正確認(rèn)識(shí)技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的理念和相關(guān)要求，在后續(xù)開展工作時(shí)，全面實(shí)施系統(tǒng)工程，規(guī)避前期出現(xiàn)過的問題，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)安排做好技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)工作策劃，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)實(shí)際做細(xì)具體化等級(jí)條件，確保技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)作用的切實(shí)發(fā)揮。