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1、文章编号：（）收稿日期：作者简介：马明昭（），男，工程师，硕士，：基于 的航空装备技术成熟度评估系统设计与开发研究马明昭，郑震山，王夷，洪达（海军装备研究院，上海 ）摘要：为更好发挥技术成熟度评估方法作为装备采办和技术管理工具的作用，针对航空装备研发与采办的特点，提出设计开发航空装备技术成熟度评估系统的总体要求、流程结构以及各子系统结构的设计思路等该系统采用了关系型数据库、可视化图形管理、结构化数据接口等软件技术，实现多站位数据共享集成评估、系统跨平台数据采集与交互，具有评估规范、操作简便、成果共享等特点 最后给出了该系统在某航空发动机技术成熟度评估方面的应用实例，并提出后续改进完善的主要方向
2、关键词：装备采办；评估系统；技术成熟度；关键技术元素中图分类号：；文献标志码：随着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，其采用新技术多、投资强度大、研发周期长、影响大等特点，决定了项目高风险的特性 而以“拖进度、降指标、涨经费”为主要表征的研发项目风险也成为世界各国在国防科研管理和装备采办过程中普遍关注的问题项目技术是否成熟，是研发项目风险管理中的关键环节根据美国政府问责办公室防务采办年度评估报告数据，采用未成熟技术的项目，费用平均增加 ，进度推迟 个月；采用成熟技术的项目，费用平均只增长，进度推迟不到个月新技术是航空装备性能快速提升与更新换代的主要动力，因此，如何识别不成
3、熟的技术并判断、规避项目技术风险，是技术成熟度评估方法产生与发展的动因技术成熟度评估方法发展与应用 最早将独立的技术评估思想引入到航天领域项目管理中，并于 世纪 年代末提出技术成熟度等级（，）概念 评估方法经历 多年的发展历程，应用领域不断拓展，并迅速发展成为美军武器装备采办管理的顶层要求（附录），包括合同管理、资源分配、经费预算、绩效管理及成果评估等方面作为强制性或推荐要求实施 如美国政府问责办公室在 年通过 分析认为，联合作战飞机（，）项目八大关键技术达不到可以接受的级成熟度，并提出调整 采办计划的建议 项目后续发展情况表明，其在关键技术尚未突破的情况下于 年转入工程研制与制造阶段，导致一
4、系列设计更改，使进度严重滞后和研发经费大幅度增加 在评估工具开发方面，年美国空军研究实验室（，）开发了第一个 计算工具；到 年，美国国土安全部科学技术理事会在 计算工具 版本的基础上开发了 但现有的 计算工具未能准确描述各评估阶段之间的信息处理方法，在使用中缺乏对评估对象整体系统的把握，层次结构不清晰，无法应对大型复杂评估对象所要求的多专业人员集成评估操作等需求技术成熟度评估，是一种基于技术发展成熟规律、采用标准化度量等级对技术进行成熟度评估的系统化过程和程序 该评估方法采用较为精细、规范的技术成熟度分级，为军地各级管理层和科研单位沟通提供了一种通用语言，是一种非常好的装备采办管理工具 航空装
5、备研制项目由于规模大、涉及专业第 卷第期 年 月复 旦 学 报（自然科学版）（）多、关键技术复杂，对科研管理人员提出了非常高的要求 而通过应用技术成熟度评估方法中具体的判定细则体系，对新技术进行标准化等级度量，便于相关人员对研发项目进行微观管理，符合科研和装备建设管理的精细化要求，能够帮助科研管理人员及时掌握技术的发展状态、判定技术是否成熟，从而控制进度、性能和成本等方面的研发风险 目前，随着对技术成熟度评估工具认识的深入，国内在航空装备技术预研、型号研制等领域中已逐步推广开展技术成熟度评估工作，从评估方法宣贯、组织管理等多方面开展了评估先期准备，并在部分重点型号预研发展规划、研制中开展技术成
6、熟度评估试点工作，积累了宝贵的工作经验推广应用技术成熟度评估方法，有助于实现装备采办的“技术、经费与进度”三坐标风险管理 前期我们针对某机型研制项目开展风险管理研究，在预研阶段针对其关键技术开展了风险评估，国内其他学者近年来也基于模糊评判与层次分析方法、熵权理论以及支持向量机等人工智能技术建立了多个技术风险评价模型 但上述研究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，并导致技术风险的识别、评估及规避逐步成为项目风险管理的薄弱环节而通过在装备研发项目管理中采用技术成熟度评估方法，能够有效发现预研、研制工作中存在的技术问题与薄弱
7、环节，使劣势项目“一目了然”，结合成熟度发展计划，后续工作安排重点非常突出，如国内其他学者在声纳、鱼雷等水下战装备上应用技术成熟度评估方法的探讨技术成熟度评估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，为真正实现项目基于技术、进度及经费的三坐标风险管理奠定了基础评估系统设计与开发 开发动因随着技术成熟度评估在国内的逐步推广应用，在以下个方面出现了有待完善的一些问题一是各方面积累经验不足，通过初步的评估工作来看，参评人员对评估理论知识掌握尚显不足，缺乏实际操作经验，迫切需要会用、熟用这一技术管理工具二是目前评估工作中存在对成熟度标准理解不一致、评估较随意的问题，评估工作规范化与系统
8、化程度不高三是评估工作量大，评估流程操作复杂、评估成果继承性差，存在较多的重复性工作上述问题一定程度上导致了技术成熟度评估方法为基层科研与管理人员所排斥，阻碍了该工具核心价值的体现与推广应用随着对技术成熟度评估方法认识的逐步加深，可以认为比评估结果更重要的是合理化的评估过程，以及贯穿于整个过程的精细化科研管理思想及其对科研工作方式的积极影响因此，为更好发挥技术成熟度评估作为管理工具的作用，将“评估规范、操作简便、成果共享”作为航空装备技术成熟度评估系统软件设计与开发的目标航空装备技术成熟度评估系统将评估工作以软件流程形式固化，通过设置较为系统的判定约束条件贯彻评估细则，解决目前技术成熟度评估中
9、部分人员不看标准等级描述、仅凭感觉“拍脑袋”评价的问题；通过软件系统嵌入流程逐步提示评估步骤、提供评估辅助工具，以及评估报告文档自动生成系统等，具备形象化图形显示能力，便于评估结论保存与查阅，简化人员评估工作量，提升评估速度；通过公共服务器存储前期项目评估成果及工作模板，新上项目可沿用以往评估模板、借鉴其他项目评估经验，共享前期评估成果 总体设计评估系统设计以满足辅助用户技术成熟度评估工作需求为目标，采用国外成熟的技术成熟度评估模型，结合计算机自动化技术和软件项目管理规范，要求软件操作简便易用，评估流程规范高效，并实现知识的积累和友好的人机界面评估系统采用多用户角色模块化设计、硬件分布式和软件
10、交互式设计架构，实现评估规则制定人员与评估人员“背对背”，以及多站位数据共享集成评估的“专家集成研讨式”的评估需要，便于评估过程的规范管理、后期维护和用户使用需求的不断变更，并提高系统软件可靠性评估系统设计覆盖技术成熟度评估的主要功能，包括 评估细则制定与维护、关键技术元素第期马明昭等：基于 的航空装备技术成熟度评估系统设计与开发研究（，）判定规则管理、项目工作分解结构（，）编制与管理、筛选、技术成熟度等级判定、判定辅助信息管理、用户帮助信息自助维护等评估系统设计还需考虑到尽量减轻使用人员的负担，应包括 图形化显示、评估文档自动生成、评估结果图形展示等功能；评估数据应有良好的交互性与安全性，兼
11、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；系统应有较好的知识管理能力，所有技术成熟度判定信息、附件均集中存放于服务器中管理，便于共享、保存及传递评估系统采用架构和面向对象的编程方法，使用 进行实现；采用大容量商用数据库作为后台数据存储，确保用户数据安全、稳定、可靠；为便于系统使用、开发和维护以及知识积累，系统采用两层架构，可以由多个客户端联机合作或单客户端独立完成某项评估工作客户端安装 环境并部署技术成熟度软件系统，服务器端部署关系型数据库软件 系统提供规范接口，便于相关系统软件的集成与二次开发；引入 、等技术实现 图动态输出与 文档生成等功能 部署要求系统物理组成包括
12、客户端和服务器，可采用集中式部署或分布式部署集中式部署：在同一个局域网或者广域网中，多个客户端连接同一个数据库服务器，可以支持多点并发式管理模板或评估项目分布式部署：在一台 机或便携式计算机上，同时安装数据库软件和技术成熟度评估系统，可进行单机操作，工作数据可通过数据接口导入到集中部署的环境中 系统组成评估系统分为模板管理和项目评估两个子系统，分别对应技术成熟度评估工作中不同角色的参与者，其中模板管理子系统以项目管理人员、评估规则制定人为主要应用对象，项目评估子系统以受邀评估专家为主要应用对象基于同一个评估模板，可以建立不同的具体评估项目，而各项目间的 结构与 判据保持一致，且评估项目工作底稿
13、自动随所选择的评估模板更新两个子系统相对独立设计、独立使用、数据互通，确保了技术成熟度评估目标的有效实现与评估过程的规范管理模板管理子系统以技术成熟度评估模板的建立为中心，有灵活的可定制性，负责项目模板的建立和维护，包括制定 模板、判据、通用细则和特定细则等项目评估子系统以具体项目的技术成熟度判定为主线，在选择某个已有模板的基础上，实现 识别、初判与终判、评估报告自动生成等功能使用者能够便捷、规范、高效地完成项目技术成熟度的评估工作，并可有效利用专家积累在系统中的已有经验 流程结构设计评估系统流程结构设计如图所示 模板管理子系统结构设计模板管理子系统划分为如下个模块：模板建立与维护，编制，判据
14、的制定与维护，通用细则与特定细则的制定维护等新建模板可以通过完全新建和复制并更改已有模板两种方式进行新建模板可以随时进行相关信息的编辑和保存 模板管理中，可以按照指定的目录保存和读取已有的模板信息 编制模块中，可以建立某个节点的子节点和兄弟节点，图的展示包括竖图和横图两种 判据的制定与维护模块包含通用的新颖性和重要性判据，用户可以根据需要新增或删改判据根据 评估细则的规范化管理要求，以及特定的技术元素所强调评估细则的针对性和可操作性，各 等级包含通用细则和特定细则两级判据 用户可以根据需要在模板级别上更改维护通用细则，如国内目前对动力装置、飞行器总体及电子设备均提供了在一定专业范围内规范的通用
15、细则，可在该模块下集中维护而针对具有特定装备应用背景的特定技术元素，如发动机的电子调节控制规律、某型飞机的挂架技术，则需要在特定细则维护模块下进行编辑操作，录入该技术元素针对性较强的特定评估规则此外，为区分特定技术元素的不同属性，进一步增强评估的有效性，模板在建立 节点、通用细则和特定细则的制订和维护时，引入种不同的类别，即：（硬件类）、（软件类）、（混合类）和空（不确定类）复 旦 学 报（自然科学版）第 卷模板管理子系统的系统结构设计如图所示图评估系统流程结构设计 图模板管理子系统的系统结构设计图 树可实现竖图和横图两种展示方式其中竖图方式采用 的 控件实现，横图方式采用 技术实现其算法是：
16、对 树的每个节点赋予惟一的路径和编号，其中路径标识该节点所从属于的父节点在整个 结构中的位置，编号标识该节点在数据库中产生的先后顺序 系统在展示 树时，先封装其所有节点信息并读入内存，再通过循环遍历，依次找到根节点及其所有的各层级子节点，直至遍历并排列完所有的节点 树展示过程的排列操作在内存中进行，且综合采用子函数、冒泡排序及 算法等方法，以优化提高系统响应速度 项目评估子系统结构设计项目评估子系统划分为如下个模块：项目建立与维护，识别，等级判定，评估报告自动生成，评估附件管理新建项目可通过新建和复制并更改已有项目两种方式进行 新建项目可以随时进行相关信息的编辑和保存 项目评估中，可以按照指定
17、的目录保存和读取已有的项目信息 识别模块中，可以根据模板中确定的重要性和新颖性判据确定 当某个 节点被确认为 后，系统单独建立一个 列表，并在该项目 图中用特殊颜色进行标注 等级判定包括 初判和终判，参见图（见第 页）所示 在 判断界面，选中某个 ，并勾选初判的 级中的某一等级，用户通过点击系统显示该等级对应的通用细则，进而展示不同的特定细则 在特定细则判定界面，要求用户输入判断依据和添加必要的依据文档 当系统判断该 满足全部的细则条件后，终判完成待评估结束后，列表中相应 的后面将标注出 终判等级第期马明昭等：基于 的航空装备技术成熟度评估系统设计与开发研究图单个关键技术元素的技术成熟度判定流
18、程 图项目评估子系统结构设计图 评估报告自动生成模块中，系统自动收集用户在项目评估过程中的输入信息，并按照设定好的评估模板自动生成项目技术成熟度评估报告项目评估子系统的系统结构设计如图所示 系统维护设计系统维护主要工作有：数据备份和日志备份数据备份工作可通过模板管理子系统和项目评估子系统中的备份功能实现 系统详细记录运行过程中的日志和异常日志 系统每天生成一个以日期为文件名的文件夹，当系统出现致命错误时，系统开发人员和管理员可以通过日志了解系统当时的运行情况应用情况分析依据本文提出的设计思路，开发了航空装备技术成熟度评估系统并应用于某评估实验室集成环境中 为有效降低某航空发动机预研项目技术风险
19、，以航空装备技术成熟度评估系统为平台，在论证阶段对发动机进行技术成熟度评估，确定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，保证研究项目的合理计划与控制，避免技术脱复 旦 学 报（自然科学版）第 卷节和资源浪费 在评估应用中，针对项目包含的两个竞争性承研团队方案，组织开展了技术成熟度评估工作，取得了较好的效果评估中，首先针对该航空发动机的技术特点，在评估系统中组织编制了 分解图（参见图），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 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评估均使用同一个模板，
20、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技术成熟度评估（参见图），系统存储记录了评估依据等材料并自动生成评估报告，确保了评估过程可追溯性并提升了评估质量的标准化管理水平图某航空发动机项目工作分解结构可视化管理界面 图某航空发动机项目技术成熟度评估界面 总结航空装备技术成熟度评估系统是以辅助用户规范、便捷、高效地对大系统下专项技术成熟程度进行客观评估为目的，在国外已有的技术成熟度评估模型基础上，结合国内航空装备采办与技术管理特点，运用关系型数据库技术、可视化图形管理技术、结构化数据接口技术以及文档自动生成等软件
21、技术，开发的专用评估系统该系统包含网络集成评估和单机应用两项相兼容的软件产品，兼顾满足实验室网内集成评估和网外单机评估的需要；软件功能全面，具备 管理与图形显示、判据管理、评估细则制定与编辑、清单识别、判定、评估辅助信息管理、图形化结果显示、评估文档自动生成、帮助信息自助维护等功能模块 该系统可辅助提高用户对各类技术项目的评估、管控能力，加强装备研发项目立项前的事前管理和风险控制，有助于达到技术成熟度评估管理制度化、流程化、系统化的目标 特别地，该系统对于预研管理评估项目多、节点多的特点具有很好的优势经某航空发动机技术成熟度评估项目的实际应用表明，该评估系统功能逻辑正确、运行稳定、操作界面友好
22、，有效提高了评估工作的规范化与系统化程度，减轻了评价工作量，对辅助开展装备技术成熟度评估有较强的实用性同时，对于技术成熟度评估这类辅助决策软件来说，其发展完善有赖于评估工作的不断应用与拓展，根据评估工作需求调整评估模型、增强软件实用性，且应在人机交互界面、知识管理与辅助评估手段等方面有所调高 还应注意到的是，评估系统的试运行还需要得到使用方的支持和密切配合，将相应的管理制度和标准业务流程贯彻到相关部门，加强人员培训，使得整个系统能够发挥它预期的效果参考文献：，：，：第期马明昭等：基于 的航空装备技术成熟度评估系统设计与开发研究 ，：程文渊技术成熟度评价方法的国防科研应用实践研究探索 创新 交流：第四届中国航空学会青年科技论坛文集 北京：航空工业出版社，：魏鑫，刘柳，张春山新研武器装备技术风险评估决策支持系统兵工自动化，（）：谢梅芳，杨建军 基于熵权的装备研制技术成熟度评估方法 武汉理工大学学报：信息与管理工程版，（）：李勘 基于支持向量机的武器装备研制项目风险评价方法 上海交通大学学报，（）：钱东，崔立，肖昌美 技术成熟度评估方法及其在水下战装备上的应用 鱼雷技术，（）：，：，（，）：（），：；（）；（）复 旦 学 报（自然科学版）第 卷