基于TRL的航空装备技术成熟度评估信息处理方法

摘要

本发明涉及一种基于TRL的航空装备技术成熟度评估信息处理方法，包括以下步骤：1)客户端向应用服务器发送登陆请求；2)应用服务器根据客户端发送的信息，判断该客户端的类型，若该客户端为模板管理客户端，执行步骤3)，若该客户端为项目评估客户端，则执行步骤4)；3)模板管理客户端以技术成熟度评估模板的建立为中心，生成特定航空装备的技术成熟度评估标准信息，形成评估模板，并将其发送给数据库服务器；4)项目评估客户端以具体项目的技术成熟度判定为主线，以从服务器获取到的评估标准信息为判定标尺，形成航空装备研制项目各关键技术元素的技术成熟等级信息。与现有技术相比，本发明具有信息处理规范高效、信息结构层次清晰等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种技术成熟度评估信息处理方法，尤其是涉及一种基于TRL的 航空装备技术成熟度评估信息处理方法。

背景技术

新技术是航空装备性能快速提升与更新换代的主要动力。随着新航空装备需求 的不断涌现与拓展，航空装备研发项目规模与要求不断提高，具有探索性、先进性、 复杂性等显著特点，以及高可靠、高质量等特殊要求，决定了航空装备项目相比于 普通项目，具有更为突出的高风险特性。如果在预研阶段没有做好项目可行性的论 证分析，或者对所使用新技术的风险预计不足，往往会出现“拖进度、降性能、涨 经费”的问题，甚至会导致整个项目的失败。因此，有必要在航空装备研制过程中 采取全面而有效的风险控制措施，建立相应的评估体制，来避免上述问题的出现。

如何识别航空装备研发项目中不成熟的技术并判断、规避技术风险，是项目风 险管理中的关键环节。近年来在航空装备采办项目的技术风险管理方面，已采用模 糊评判与层次分析方法、熵权理论以及支持向量机等方法建立多个技术风险评价模 型，但上述成果仍主要停留在技术风险的定性评估层面，评估结论过度依赖专家经 验，结论的可追溯性、可重复性、可信度有一定的局限。技术风险的识别、评估及 规避已逐步成为项目风险管理的薄弱环节。

基于上述原因，近几十年技术成熟度评估(Technology Readiness Assessment， TRA)方法在得到迅速发展。20世纪70年代中期，美国国家宇航局(NASA)引 入技术成熟等级(Technology Readiness Level，TRL)评估新技术的成熟度。随后， NASA的TRL广泛应用于美国、英国等发达国家国防采办或大企业项目技术成熟 度评估。与此同时，为了便于技术成熟度评估的进行，2003年美国空军研究实验 室(Air Forces Research Laboratory，AFRL)基于Excel开发了第一个TRL计算工 具(Technology Readiness Level Calculator)；随后到2009年，在AFRL计算工具 2.2版本的基础上，美国国土安全部科学技术理事会又做了进一步的开发，称为 Technology Readiness Level Calculator Ver 1.1。

美国TRL评估方法主要通过定量化的成熟度等级指标，为技术风险评估提供 了有效输入。该方法将技术成熟度分成9个等级，如表1所示。其评估实施过程如 图1所示。

表1

  等级   定义   1   基本原理被发现和报告   2   技术概念和用途被阐明   3   关键功能和特性的概念验证   4   实验室环境下的基础部件/原理样机验证   5   相关环境下的部件/原理样机验证   6   相关环境下的系统/子系统模型或样机验证   7   模拟使用环境下的系统样机验证   8   系统完成试验验证   9   系统完成使用验证

但是，目前的研究成果，包括2009年美军颁布的技术程度评估手册 (Technology Readiness Assessment Deskbook)在内，最多也只是对其评估流程和 工作做了严格的规定，指明了要做什么工作，却没有对如何做提出任何建议措施， 更不要说描述各个阶段之间的信息处理方法。另一方面，在TRL计算工具的各个 版本中，都是把相关评估问题设置在Excel程序中，通过拖动滑块对问题进行回答， 从而统计评估结果；其中的缺陷是缺乏对评估对象整体系统的把握，层次结构不清 晰；无法实现多专业评估人员在各自领域完成各自评判，进而形成综合评估；不能 串联起评估过程所有的数据信息，无法重复使用，更谈不上形成规范化的评估结果。

随着技术成熟度评估方法在国内航空装备预研、型号研制等领域中逐步试点 应用，许多实际应用评估实施的相应问题逐渐涌现出来，归结起来主要有如下几个 方面：

如何建立合适的航空装备技术成熟等级，使其符合航空装备的特性特点；

如何制定可行、可操作的9级技术成熟度对应的评定细则，使航空装备技术 成熟度评估人员具有一致的、明确的评估标尺；

如何在规模庞大的航空装备研制项目中，识别航空装备的关键技术元素 (CTE)；

如何在涉及众多专用的航空装备研制项目中，综合各专业领域专家意见评估 关键技术元素的成熟度；

如何在种类众多的航空装备研制项目技术成熟度评估后，形成表述清晰、规 范统一的评估结果报告；

如何针对航空装备评估工作量大、评估流程复杂等实际问题，避免重复性劳 动投入，实现评估工作的继承性和可重用性。

上述这些问题，在一定程度上导致了技术成熟度评估方法为航空装备研制项 目的基层科研与管理人员所排斥，阻碍了技术成熟度评估方法的核心价值的体现与 推广应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种信息处理效 率高、信息结构层次明确的基于TRL的航空装备技术成熟度评估信息处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于TRL(Technology Readiness Level，技术成熟等级)的航空装备技术 成熟度评估信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)客户端向应用服务器发送登陆请求；

2)应用服务器根据客户端发送的信息，判断该客户端的类型，若该客户端为 模板管理客户端，执行步骤3)，若该客户端为项目评估客户端，则执行步骤4)；

3)模板管理客户端以技术成熟度评估模板的建立为中心，包括模板信息建立 与维护、WBS(Work Breakdown Structure，项目工作分解结构)信息编制、CTE (Critical Technology Element，关键技术元素)判据信息制定维护和TRL判据细则 信息制定维护，最终生成特定航空装备的技术成熟度评估标准信息，形成评估模板， 并将其发送给数据库服务器；

4)项目评估客户端以具体项目的技术成熟度判定为主线，从数据库服务器中 获取模板，进行当前航空装备技术成熟度评估项目的信息建立与维护、CTE识别、 TRL等级判定、评估报告自动生成，最终形成具体航空装备研制项目各关键技术 元素的技术成熟等级信息。

所述的模板信息建立与维护包括新建模板信息、复制模板信息、删除模板信息、 修改模板信息、备份模板信息和读取模板信息，其中新建模板信息通过新建和复制 并更改已有模板两种方式进行，其中模板信息包括模板创建时间、模板创建人和模 板描述信息。

所述的WBS信息编制包括添加兄弟节点信息、添加子节点信息、修改节点信 息和WBS信息展示，其中节点为当前工作条目，所述的兄弟节点为与当前工作条 目平行的工作条目，所述的子节点为子工作条目，即当前工作条目进一步分解得到 的下一级工作条目，所述的WBS信息包括对航空装备研制项目过程中的工作以可 交付的产品和服务为导向，按照设定的逻辑关系自上而下逐级分解为工作单元，工 作单元分解为工作包，工作包分解为工作作业，最终形成一个树状信息结构；所述 的WBS信息展示包括纵向和横向的树型展示，纵向树型WBS信息采用Java的 JTree控件进行自动展示，横向树型WBS信息采用JGraph技术进行展示。

所述的CTE判据信息制定维护包括重要性判据信息添加、删除与修改以及新 颖性判据信息添加、删除与修改，其中重要性判据信息和新颖性判决信息具体为详 细明确列举出来的各自对应的多条判据信息。

所述的TRL判据细则信息制定维护包括通用判据细则信息添加、删除与修改 以及特定判据细则信息添加、删除与修改，其中通用判据细则信息具体指在规定专 业范围内规范的通用细则信息，特定判据细则信息针对具有特定应用背景装备的关 键技术元素，是针对性强的评估规则信息。

所述的项目信息建立与维护包括新建项目信息、复制项目信息、删除项目信息、 修改项目信息、备份项目信息和读取项目信息，其中项目信息包括项目名称、项目 内容描述和项目建立时间信息。

所述的CTE识别包括CTE判定、CTE清单生成与清除，其中CTE判定具体 为：根据模板中的新颖性判据和重要性判据两部分均至少有一项条目被勾选，即被 判定为CTE，识别为CTE的WBS节点自动加入CTE清单中。

所述的TRL等级判定包括对CTE的初判和终判先后两个步骤，具体为：首先 初步判断其大致为TRL 9级中的某一等级；其次在对照模板信息中该等级对应的 通用细则信息及特定细则信息，进行逐项明确判断依据并添加必要的依据文档信 息；最后，只有当该CTE满足某一TRL等级全部的评估细则条件，同时不完全满 足该TRL等级的更高一TRL等级评估细则条件，CTE终判完成，生成该CTE的 TRL评估结果信息。

所述的评估报告自动生成具体为：系统自动收集用户在项目评估过程中的输入 信息，并按照用户自定义的评估模板自动生成项目技术成熟度评估报告。

与现有技术相比，本发明具有具有“评估规范、操作简便、集成共享、知识积 累”的显著特点，并且采用C/S架构，便于维护并适应用户使用需求的不断变更， 具体为：

采用多用户角色模块化设计、硬件分布式和软件交互式设计架构，实现评估规 则制定客户端与评估客户端“背对背”；通过将评估工作以特定流程形式固化、设 置较为系统的判定约束条件，解决现有技术中部分人员仅凭感觉“拍脑袋”评价的 问题，有效提高评估工作规范程度；通过嵌入评估系统的人机交互流程，逐步提示 评估步骤、提供评估辅助工具，简化人员评估工作量，提升评估速度，并便于评估 结论保存与查阅；通过设置公共服务器采集并存储评估数据，实现“专家集成研讨 式”的多站位数据集成评估，并共享各项目已有评估成果。

覆盖了技术成熟度评估的主要功能，包括TRL评估细则制定与维护、CTE判 定规则管理、WBS编制与管理、CTE筛选、技术成熟度等级判定、判定辅助管理、 用户帮助信息自助维护等。该方法还考虑到尽量减轻使用人员负担的问题，具备了 WBS信息图形化显示、评估结果信息图形展示及自动生成文档等功能；信息处理 数据具有良好的交互性与安全性，兼容于网内集成评估环境与网外单机评估环境， 数据便于备份、导入及导出；具有较好的知识管理能力，所有技术成熟度判定信息、 附件信息均集中存放于服务器中管理，便于共享、保存及传递。

本评估系统信息处理方法的突出优点有：

1)信息处理规范高效：该方法的设计目的综合考虑了建立数据处理系统和知 识库管理系统的需要。随着航空装备技术成熟度评估模板或项目越来越多，后面新 增加的模板或项目可供参考的内容也越来也丰富。有些模板或项目可以在复制已有 的模板或项目后，进行修改即可。这样数据库中记录和评估系统需要处理的信息也 越来越大。为了提高信息处理效率，根据评估的标准和规范，本方法尽量共用类同 的数据，减少相同数据的重复量，降低数据的处理时间和数据库的数据量。本方法 在数据库的设计时，将有重复的数据进行了标识，则新模板或项目建立时不需要建 立相同的数据，而直接引用已有数据即可。

2)信息结构层次清晰：该方法在处理WBS树的层次结构时，采用树型数据 结构。除了记录每个WBS节点的父节点和子节点外，还记录它的兄弟节点。此方 法为WBS表创建索引序列，按照顺序记录各个WBS节点产生的前后顺序，故记 录下来某个WBS节点的前后兄弟关系。另外，每个WBS节点记录有一个唯一的 序列号，便于WBS节点的父节点和子节点进行检索。

3)体现了模块化、松耦合、鲁棒性设计思想：该方法的模板管理子流程和项 目评估子流程可以单独使用，通过xml文件和第三方系统进行数据交互。为减少 系统和数据库交互次数，提高系统的反应速度，该方法把所有的数据库数据进行分 类封装，所有的数据遍历、筛选、更新等操作全部在内存中进行，并一次性写入数 据库进行保存。在多用户合作的情况下，方法对内存中的数据进行同步与锁控制， 保证数据的完整性和准确性。方法实现的系统含有不同的日志脚本，可以根据需要 跟踪系统的数据流转和系统运行情况，并且日志对数据进行了加密，即使在系统数 据库数据丢失的情况下，也可以通过日志恢复数据。

4)依据该方法设计的评估系统界面美观、易用：依据该方法所实现的评估系 统操作界面简单，在操作流程方面，对操作者进行人性化的引导。操作界面按功能 进行了划分，分界线可以自由拖动，在界面内容多，操作复杂的地方，评估系统还 根据操作者的关注点，自动对界面中的子窗口进行缩放。

附图说明

图1为现有的TRL评估过程图；

图2为本发明实现的硬件结构示意图；

图3为本发明的流程图；

图4为本发明的模板管理流程图；

图5为本发明单个CTE的TRL判定流程图；

图6为本发明的项目评估流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图2、图3所示，一种基于TRL的航空装备技术成熟度评估信息处理方法， 包括以下步骤：

1)客户端向应用服务器3发送登陆请求；

2)应用服务器3根据客户端发送的信息，判断该客户端的类型，若该客户端 为模板管理客户端1，执行步骤3)，若该客户端为项目评估客户端2，则执行步骤 4)；

3)模板管理客户端1以技术成熟度评估模板的建立为中心，包括模板信息建 立与维护、WBS信息编制、CTE判据信息制定维护和TRL判据细则信息制定维护， 最终生成特定航空装备的技术成熟度评估标准信息，形成评估模板，并将其发送给 数据库服务器4；

4)项目评估客户端以具体项目的技术成熟度判定为主线，从数据库服务器中 获取模板，进行当前航空装备技术成熟度评估项目信息建立与维护、CTE识别、 TRL等级判定、评估报告自动生成、评估附件信息管理，最终形成具体航空装备 研制项目各关键技术元素的技术成熟等级信息，并根据事先制定并保存在数据库服 务器4中的文档模板生成当前项目的技术成熟度评估报告文档，通过打印机5输出 结果。

在某评估实验室集成环境中，采用航空装备技术成熟度评估系统信息处理方 法，针对某航空发动机预研项目立项阶段技术风险，基于该研发项目包含的两个竞 争性承研团队方案，分别组织开展了技术成熟度评估工作，确定了其关键技术元素 所处的技术状态，为立项评估提供量化依据，保证了研究项目的合理计划与控制。

评估中，依据本发明设计的信息处理流程，首先针对该航空发动机的技术特点 组织编制了WBS分解图，梳理其技术体系；在此基础上结合该发动机装备应用背 景，制订了该类型航空发动机通用的评估模板，包括CTE判定原则以及技术成熟 度的判定准则与细则。需要说明的是，参加竞争性研发的两团队方案技术成熟度评 估均使用同一个模板，严格保证了两方案成熟度评估框架、准则要求的一致性。在 制定评估模板并经过协调评审的基础上，邀请有关行业专家针对两个竞争性方案开 展成熟度评估，系统自动存储记录了评估依据等材料并生成评估报告，确保了过程 可追溯并提升评估质量化管理水平。根据图3所示流程结构，对上述工作各步骤进 行详细描述：

(1)评估工作准备

明确评估工作目的、范围，评估主体组成。

评估数据及信息准备，主要包括项目背景、对科研工作的分析及所采用技术关 注点等。

制定评估工作计划。

(2)用户权限信息判断

根据用户角色信息的不同，确认为模板管理客户端或项目评估客户端，分别进 入“模板管理”子流程或“项目评估”子流程。

(3)“模板管理”子流程，处理评估模板相关信息

建立并维护管理某航空发动机技术成熟度的评估模板信息，模板制定人员通过 录入相关信息，进行模板信息管理与维护。

根据该航空发动机预研项目立项阶段技术研发特点，建立WBS信息树状图； 根据评估需要，该模板的WBS信息确定为5层，以保证重要节点处的技术信息能 做到尽可能详尽。此处建立完成的WBS信息树状图，在步骤(4)项目评估子流 程中可以直接调用，也可以对经过授权允许的WBS节点信息进行增删等操作。

制定CTE判据信息：结合被评估对象特点，制定了CTE新颖性、重要性原则 信息，如在该项目中明确了“该CTE是否对于确保航空器飞行安全有重大影响” 的重要性原则信息。

制定各TRL等级的判定通用准则信息与特定细则信息。特定细则信息是根据 被评估对象(如各CTE)的技术特点，对通用细则信息的逐项阐释，每条通用细 则信息对应至少一条特定细则信息。

协调、评审及确定评估模板：当模板初步建立后，其它的合作评估者可根据授 权进行在线修订、评审与确认；评估模板确定过程中，可随时保存为不同版本，便 于数据查询。

(4)“项目评估”子流程，两个竞争性承研团队方案依次开展方案技术成熟度 评估

基于步骤(3)建立的评估模板，建立某航空发动机技术成熟度评估项目：项 目建立过程中选中相应的模板后，模板中已有的WBS信息、各判据信息与规则信 息自动引入到该项目中；评估人员录入相关信息，进行评估项目信息管理与维护。

识别评估项目的CTE：依据CTE新颖性、重要性原则信息，依次筛选识别某 航空发动机技术成熟度评估项目的WBS信息，形成CTE候选清单；在线协调并 确定最终的CTE清单；各CTE的支撑判据信息也将被完整的记录，并在自动生成 的项目评估报告中有所体现。如该航空发动机项目最终确认了航空适应性匹配标定 技术、燃油喷射与控制规律等6项CTE。

CTE技术成熟度等级初判与终判：逐一对单个CTE进行成熟度初步判定，并 根据模板中制定的TRL判定细则信息进行逐一对照，备注每个细则判定是否通过 的依据及相关资料，按照图4所示判定流程开展，最终得出CTE的终判等级信息。 根据判定结果形成各CTE技术成熟度总的等级信息分布图，便于评估人员整体、 快速地把握该航空发动机项目的技术成熟度情况。

生成评估报告：根据采集到的评估全过程的信息，系统可自动生成该航空发动 机预研项目技术成熟度评估报告。

协调、评审及确定项目评估结果：基于该信息处理方法，相关专家可根据系统 采集到的全程评估信息，进行在线协调、评审及确认。

(5)评估工作总结

备份经专家确认后的评估模板和完成评估的项目。

对TRL判定通用细则和特定细则进行完善与改进。

对评估模板和完成评估的项目进行归档，供以后其它模板与项目直接调用或参 考。