雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)成熟度評價(jià)方法研究＊

（西安電子工程研究所 西安 710100）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化戰(zhàn)爭對高新技術(shù)武器裝備的需求日益強(qiáng)烈，武器裝備研究的節(jié)奏也隨之加快。因此在研制過程中的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中不可預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)程度將大大增加，由此會導(dǎo)致研制成本增加、產(chǎn)品性能下降、研制進(jìn)度滯后甚至項(xiàng)目的失敗。為了監(jiān)督和控制裝備研制過程中的風(fēng)險(xiǎn)，確保項(xiàng)目順利進(jìn)行，美國NASA 自1995年開始在項(xiàng)目評價(jià)程序中引入技術(shù)成熟度等級（Technology readiness level，TRL）對技術(shù)進(jìn)行技術(shù)成熟度評價(jià)（Technology readiness assessment，TRA）［1～3］。2001年美國國防部正式采用TRA 來提高科研管理的精確度和科學(xué)性從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，隨后英國、澳大利亞等國家相繼借鑒美國的做法。

2 雷達(dá)系統(tǒng)成熟度評價(jià)的概念

雷達(dá)系統(tǒng)作為現(xiàn)代化武器裝備的重要組成部分，其研制周期由上世紀(jì)70年代的數(shù)十年縮短至兩三年，甚至更短時(shí)間。雷達(dá)主要由復(fù)雜的電子和機(jī)械部件組成，在新型雷達(dá)研制過程中研制的風(fēng)險(xiǎn)主要來源于雷達(dá)分系統(tǒng)研制、系統(tǒng)集成以及平臺適應(yīng)性。目前九級技術(shù)成熟度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要針對單項(xiàng)技術(shù)可進(jìn)行有效的評價(jià)，但對于復(fù)雜的系統(tǒng)來說TRA 方法存在著一定的局限性。對于雷達(dá)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，即使單項(xiàng)技術(shù)都達(dá)到了某預(yù)期的等級，但系統(tǒng)中仍存在不成熟因素，多種技術(shù)的集成和對接往往會帶來新的問題。

因此，針對系統(tǒng)層面的技術(shù)成熟度評價(jià)問題，需要運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想和方法在實(shí)踐中探索行之有效的方法，將TRA 與項(xiàng)目的集成相結(jié)合，引入綜合成熟度評估（Integrated readiness assessment，IRA）、系統(tǒng)成熟度評估（System readiness assessment，SRA）的概念。通過采用技術(shù)成熟度等級來衡量每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的技術(shù)成熟度，采用綜合成熟度等級來衡量任何兩種由技術(shù)成熟度等級評估技術(shù)的集成。

3 系統(tǒng)成熟度評估方法

3．1 雷達(dá)系統(tǒng)CTE

美軍采辦采用工作分解結(jié)構(gòu)（Work breakdown structure）來定義關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)WBS分解原則，雷達(dá)系統(tǒng)可由平臺級分解至器件級。在任意分解支路，當(dāng)達(dá)到一個(gè)層次時(shí)可以作出所要求準(zhǔn)確性的估算，就可以停止了。根據(jù)WBS原則規(guī)劃出系統(tǒng)評估對象，即關(guān)鍵技術(shù)元素（Critical technology element，CTE）［4］。某型雷達(dá)的CTE 分解如圖1所示。

圖1 雷達(dá)的CTE分解

從中提取出七個(gè)CTE作為描述系統(tǒng)技術(shù)成熟度的基本元素。

3．2 IRL、SAL評估標(biāo)準(zhǔn)

美國國防部根據(jù)采辦發(fā)展需求制定了一個(gè)綜合成熟度等級指標(biāo)，用于評估系統(tǒng)綜合狀態(tài)，這就是集成成熟度等級（Integrated readiness level，IRL）［5］。IRL表述不同技術(shù)之間進(jìn)行技術(shù)集成時(shí)，在同樣環(huán)境下完成功能的狀態(tài)。與技術(shù)成熟度等級的理論基礎(chǔ)相似，IRL 分為九級，標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

系統(tǒng)成熟度等級（System readiness level，SRL）［6］表示最終的系統(tǒng)成熟等級指數(shù)，它介于0．10～1．00之間。SRL 可以表示為IRL 與TRL 的函數(shù)，通過大量的研究論證SRL可分為理論提煉、技術(shù)發(fā)展、系統(tǒng)發(fā)展和驗(yàn)證、生產(chǎn)、操作和維護(hù)五級，具體定義如表2所示。

表1 集成成熟度等級

表2 系統(tǒng)成熟度等級

3．3 SRL評價(jià)方法

在對系統(tǒng)進(jìn)行成熟度評估時(shí)，技術(shù)成熟度、綜合成熟度、系統(tǒng)成熟度三者之間具有遞進(jìn)的邏輯關(guān)系。在評價(jià)單項(xiàng)技術(shù)時(shí)可采用TRL 標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)系統(tǒng)綜合的過程時(shí)，每項(xiàng)技術(shù)通過雙向綜合都與其他技術(shù)相關(guān)聯(lián)，當(dāng)某兩項(xiàng)技術(shù)綜合到一起時(shí)，其成熟等級符合IRL 標(biāo)準(zhǔn)；針對單項(xiàng)技術(shù)組成的整體系統(tǒng)評價(jià)時(shí)通過觀測SRL 的值來評價(jià)總體開發(fā)成果。這三者的評價(jià)時(shí)期大致為：項(xiàng)目論證階段，側(cè)重對單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)成熟度評估；系統(tǒng)發(fā)展和研制階段，側(cè)重統(tǒng)綜合成熟度評估；產(chǎn)品生產(chǎn)階段，側(cè)重進(jìn)行系統(tǒng)成熟度評估。

系統(tǒng)中單項(xiàng)技術(shù)（Ti）可表示成技術(shù)成熟度的集合，即

系統(tǒng)綜合過程中每兩項(xiàng)技術(shù)（技術(shù)i與技術(shù)j）之間的綜合成熟度（Iij）可表示為矩陣I，在計(jì)算過程中Iij＝Iji，同種技術(shù)的Iii為9，即

單項(xiàng)技術(shù)集合與單項(xiàng)技術(shù)之間的綜合程度相互作用形成了系統(tǒng)，于是在具體評估過程中系統(tǒng)成熟度可表示為

式（3）中，每個(gè)SRL的取值都在（0，n）的范圍內(nèi)，對于雷達(dá)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)的權(quán)重應(yīng)相等，所以可得到雷達(dá)系統(tǒng)成熟度的規(guī)范化矩陣：

其中ni是第i項(xiàng)技術(shù)本身加上與其他相關(guān)技術(shù)綜合的數(shù)量總和。

由于系統(tǒng)成熟度規(guī)范化處理后其值介于0．10～1．00，根據(jù)與表2中標(biāo)準(zhǔn)對照得到最終系統(tǒng)成熟度的評價(jià)。

以圖1所示雷達(dá)系統(tǒng)為例，各關(guān)鍵技術(shù)成熟度及集成成熟度如表3、表4所示。

表3 關(guān)鍵技術(shù)成熟度

表4 關(guān)鍵技術(shù)集成成熟度關(guān)系表

表5 系統(tǒng)成熟度計(jì)算結(jié)果

由式（4）計(jì)算得到的最終系統(tǒng)成熟度等級為

對照系統(tǒng)成熟度標(biāo)準(zhǔn)可知，該雷達(dá)系統(tǒng)處于系統(tǒng)發(fā)展和驗(yàn)證階段。

4 結(jié)語

在雷達(dá)系統(tǒng)成熟度評價(jià)的過程中，SRL方法可將系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)度抽象的指標(biāo)以及系統(tǒng)綜合程度定量化，使其更容易理解、度量和評估判斷。同時(shí)，在評價(jià)過程中還需組織技術(shù)專家和管理專家成立專家組進(jìn)行打分，全面地評估系統(tǒng)研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，為雷達(dá)系統(tǒng)的研發(fā)提供更為可靠的依據(jù)。

［1］重大科技項(xiàng)目模塊化創(chuàng)新管理方法研究—對美國國防采辦管理方法的探析［J］．科研管理：2009，30（1）1-7．

［2］劉旭榮．美英武器裝備項(xiàng)目技術(shù)成熟度評估研究［J］．裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，16（6）：48-52．

［3］安茂春．國外電子技術(shù)成熟度評價(jià)方法及應(yīng)用［J］．評價(jià)與管理，2008，6（2）：1-3．

［4］Assistant Secretary of Defense for Research and Engineering（ASD（R＆E））．Technology Readiness Assessment（TRA）Guidance，2005：5．

［5］Brian Sauser．Defining an Integration Readiness Level for Defense Acquisition［C］／／International Symposium of the International Council on Systems Engineering（INCOSE）．Singapore，2009．

［6］Brian Sauser．From TRL to SRL：The Concept of Systems Readiness Levels［C］／／Conference on Systems Engineering Research．Los Angeles，CA，2006．