棒棒冰研发创新专栏 | 研发活动的底层逻辑——技术成熟度

张 冰

北京低碳清洁能源研究院副院长

模仿创新容易，原始创新难----原始创新为什么难？
怎么定义和区分原始创新、卡脖子技术、基础研究、核心技术、共性关键技术？
基础研究如何正确地发挥作用？
为什么技术研发团队和产业化团队总是互相指责？
基础研究与客户的声音如何兼顾？
原创技术研发应该占多大比重？
如何正确预估项目的开发周期？
如何正确地对项目配备资源（人力、资金、物资）？
研发项目是不是人才越多越好，专家越多越好？
如何正确地定义一个基础研究项目？
为什么没有成熟的产品开发和工程化团队的前沿技术开发注定失败？
砸钱能提高研发的成功率吗？

团队提出了一个技术方案时，企业负责人会下意识地问两个问题：一是有啥用？二是多久能做成？

“有啥用”的潜台词是：解决谁的问题？能卖多少钱？
“多久能做成”的潜台词是：得花多少钱才能做出产品到市场上去销售？

这两方面问题的答案合在一起就是ROI: 投资回报率（Return on Investment）。对于任何一个企业的投资决策，ROI几乎是唯一的考量，其他各种需要考量的因素，最终也大都是通过影响ROI来体现。

回报跟企业的业务模式和运营息息相关，可以来自于节省成本节能降耗，可以来自于优化供应链减少库存，可以是来自于满足客户特殊需求提升价格，可以是提升企业形象降低营销宣传成本和提升市场份额。如何确定和量化一个市场机会和对应的经济回报，有大量的商业培训和工具技巧可以使用，读者可以自行搜索和学习，本文就不展开论述了。

花费（投资）则跟所提方案的实施难度相关，这个大家都好理解。问题是：如何评判一个技术方案的难度？有没有规律和标准可循？大家常说，这时候就需要老专家了。那为什么需要老专家？因为老专家经验多，他能根据多年的经验判断出技术方案的实施难度。那么老专家又是如何做判断的？他的经验是如何总结出来的？我们怎么知道老专家说的对不对？这个所谓的老专家要是个老骗子怎么办呢？几个专家说的不一致，我们听谁的？张专家说这方案难度挺大，李专家却说有核心技术，怎么办？王专家又说要做基础研究，没有基础研究发展没有后劲儿，做不做？要做的话，研究什么基础问题？

所有这些问题汇总在一起就是：技术难度到底应该怎么判断？有没有客观标准？难道没有老专家就不敢做研发了？答案是肯定的，这就是技术成熟度（Technology Readiness Level, TRL）指标。

TRL最早由美国NASA提出，用以对武器和航天器开发过程中要用到的对技术研发进行阶段性分级，通过分级确定该技术离实用还有多远。中国科技部也一度引入TRL，但是在应用过程中产生偏差，将一个判断的原则性工具和方法搞成了项目考核的KPI，在实践中闹出了不少笑话。

另一方面，NASA的技术应用背景决定了他们的技术开发目标并不以商业量产为目的，因此对于TRL各级的定义对于企业并不完全适用。

所有事情的判断都应该以终为始，技术成熟度也不例外。我们首先考虑，一个技术完全成熟应该是什么标准。既然企业研发技术，最终是为了商业销售，那么我们就把“最终形成稳定的商业销售”作为技术成熟度的最后一级，借用NASA的定级命名，定义为TRL9通过。稳定商业销售的产品（技术）具备哪些特征呢？

1.客户稳定：持续不断的客户购买行为，产品性能符合购买预期，生产企业产生稳定的收益；

2.生产稳定：有成熟稳定的生产技术和生产工艺，供应链顺利运转，质量、性能、成本稳定可控；

3.商业模式定型，有稳定的售前、售后运行方式。

TRL9 应用创新

对于企业家来说，如果想要做一些稍微有技术含量的事情，但不想冒任何风险的话，最简单的操作就是看看自己已有的产品是不是可以卖到传统客户以外。这时候所要做的“研发”就是应用研发，在一个一个新的应用场景下测试自家产品的适应性和应用方式，在生产端不需要做任何改动和投资。这类创新更多是由客户发起，尤其是民用领域，而厂家更多的是复制传播。比如厂家推向市场的某种新炊具，它的各种新的用法往往是由消费者试出来的，而厂家更多的是发现、总结、传播，当然厂家自己在初期也会开发一些不同的应用场景。这里最典型的就是微波炉，时至今日，各路大神还在不断地发现微波炉的新玩法，从热冷饭牛奶、化冻，到烤红薯、做鸡蛋羹，再到炒豆子瓜子、爆玉米花等等。在工业领域，这类应用创新既有以客户为主来完成（尤其是材料和零部件的新应用），也有相当比例由厂家自己来完成（比如生产泵的企业，主要性能用水在常温常压下标称，但是也会把一个新型号泵在各种客户现场做各种不同介质、不同压力和环境下的应用测试）。这在材料行业是非常常规的一类研发活动，陶氏、巴斯夫、杜邦每推出一种新的材料（或材料改进）都会进行各种材料应用方案的开发，目的是验证潜在客户，说服他们购买自家材料。这其中比较极端的例子是，当年有某大型聚碳酸酯（PC）生产企业，硬是花了大把的银子帮助开发PC材料在光碟生产上的应用（之前光碟大多用聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA来生产），最终PC材料的光碟一统天下，而自己却完全不做光碟业务，仅仅是为了卖出更多的聚碳酸酯。

这类研发创新的特点是，完全不影响产品的生产环节，所有的创新都发生在产品出厂之后。但是对于任何一个全新的应用，在验证之前，对于所对应的特定客户群体来说，技术就不能算完全成熟，未通过TRL9。对于这类研发，我们称之为TRL9级别的研发，目的是达到（或通过）TRL9。

TRL9级别的研发是最为常见的研发创新活动，常见到很多人并不一定意识到它的存在。对于一些复杂的应用场景，TRL9级别的应用研发甚至是一类企业的生存逻辑，比如各种设计院，各种EPC类的工程总包公司，里面有大量的工程技术人员从事此类工作。TRL9级别的研发从商业决策的角度，往往机会非常明确，所需要完成的事项和资源也相对明确，从主观的角度，脑子稍微活络一些的企业都不会放过这种机会。但是从客观的角度，这种研发或创新需要大量的应用场景来验证，只有业务机会多，才可能产生更多的应用创新机会。在过去20年，由于中国市场的容量大，产业链齐全，因此产生了天量的应用创新机会，自然而然产生了天量的应用创新，甚至成为了各种商业学院、学者和期刊“讴歌”的对象。但从技术难度而言，TRL9一级的创新属于最简单、技术难度和风险最小的那一类创新，做了属于天经地义，不做才是脑子进水，实在是不值得一提。

TRL9级别研发活动关键词：产品无改动

TRL8 设计优化

在企业日常完成TRL9一级的应用创新探索过程中，逐渐会发现一些客户的需求不能简单地通过调整原来产品的应用方式来满足，而是需要对产品的一些特征或性能做简单的调整。这类调整往往并不需要改变产品的主体设计，也不需要重新设计生产工艺或产线，只是在原有设计上做调整，并对生产线做相应的简单调整或简单改造就可完成。这类工作往往是设计指标的调整、零部件的更换、外观的改变、材质的替换或者某些零件在功能和原理不变前提下的重新设计和采购等等。

国内某洗衣机厂商发现某地销售的洗衣机维修率畸高，经过调查发现，该地区的很多洗衣机被农民伯伯买去洗地瓜了（TRL9一级的创新），虽然效果很好，但是由于泥沙大，就很容易将排水孔堵住。于是设计人员针对这一应用，重新设计了洗衣机，大幅度调整出水孔和管路的尺寸和一些类似的参数，效果非常好，畅销。在这个过程中，需要企业有技术能力针对客户应用中碰到的问题做技术分析并能找到问题的症结所在，同时这类问题症结能通过产品参数的重新设计得到解决（需要有设计团队存在），根据新的设计，生产部门需要重新调整产线，具备产线简单改造和调整的技术能力。在洗地瓜机的案例中相对简单，在同样的组装生产过程中只是替换不同设计尺寸的零部件。产品的主要功能特征维持不变。

这类技术创新的核心特征是“要在原有的产品生产工艺及流程的基础上做调整”。我们把这类创新和对应的技术研发活动定义为TRL8，这一难度级别的研发活动过关的特征是生产过程完全定型并稳定。我国特有的实用新型专利往往就是TRL8难度级别的研发活动的产物。从定义也可以看出，这一级别的研发创新需要生产和设计部门共同完成，所需要的技术人员能力和种类增加，难度上升了一个等级。这类研发创新的实际难度又因不同的行业而不同，对于高度技术密集型的高科技产业，由于产品本身高度复杂，各种功能和参数相互制约和影响，即使是TRL8一级的创新，对团队和人员的要求也可能非常苛刻，比如光刻机、燃气轮机、发动机、芯片等等。

这类研发创新不需要做任何技术原理的改动和调整，完全在产品原有的技术方案范畴内做调整，但是需要对产品原有的技术方案充分了解并吃透，才能具备重新设计和调整的能力。我们经常耳熟能详的“引进、消化、吸收和优化”往往就是这类TRL8级别的技术创新。这类研发创新，技术本身没有任何风险，就看团队懂不懂。只要技术团队认真学习，一定学的会。随着中国的产业升级，我们口中的“引进、消化、吸收”也从简单的彩电、洗衣机、水泵、电机等向蒸汽机、发动机、电脑、芯片、高铁整车、大飞机等高端和复杂领域演进。

TRL8级别研发活动关键词：产品有改动，产线无改动

TRL7 新设计新功能

在企业挖掘客户需求的过程中，如果对产品提出了一个全新的功能要求，或者原有功能的大幅度提升，导致现有的产品设计方案框架内无法通过调整和优化来实现，需要一个全新的产品。这时候，就需要研发团队深入分析这个新的产品功能，探索和评估该产品功能的实现方式。如果该新产品功能可以通过引入全新性能或原理的零部件、利用新的工作原理设计一款新产品的方式实现，那么所对应的研发活动我们定义为TRL7级别的技术开发。该级别研发活动的典型特征是，产品没有成熟的生产工艺，如果产品设计出来并且样机通过了性能验证的话，还需要设计全新的生产工艺和流程；另一方面，该产品设计所需要的所有底层技术或所有零部件技术全部已经验证且成本已知，研发活动就是把产品的整体性能要求分解到各个零部件的性能要求，同时确保设计的可靠性和稳定性且成本在预期范围内。

TRL7通过的标志是产品样机在模拟客户应用场景测试过关、成本评估符合预期、生产工艺方案确定。从TRL7的研发任务中所获取的信息应该足以支撑投资设厂生产的决策。换句话说，如果业务领导在决策是否要建新厂（或新生产线）的过程中，所需要的任何关键信息的缺失，意味着TRL7的研发任务没有完成，这里面包括客户的购买意向、购买方式、价格、销量、预估利润率等信息，这些都是研发创新继续向前所必须的信息。

TRL7级别研发活动关键词：全新产品，全新产线，使用已经验证的技术

TRL6 新原理到新设计

在试图完成TRL7级别难度的研发创新过程中，如果在通过整体设计实现新的功能或指标的过程中，所需要的某一个（或某几个）子系统或零部件的技术没有成熟应用，或者该子系统的已有成熟应用所对应的性能完全不在要求的范围之内，需要对子系统（或子系统内的关键部分）进行重新优化，重新确定子系统的设计方案，而且该方案需要测试才能确定是否能满足要求，基于已有的信息和知识，不能确定该子系统经过优化以后能否满足所有的客户或预期设计指标，不排除需要根据方案的测试和优化结果跟客户重新商量，调整客户需求指标，相互妥协；但是该优化过程所基于的所有技术原理本身都已经经过验证并确认可行，而且各项技术指标根据设计方案推演，有相当大的概率可以或基本可以达到（包括制造技术和成本目标），预想的生产过程中，不涉及全新生产技术的开发，所有步骤都有经过验证了的生产技术来实现，且预估生产成本符合预期。（注：这里的符合预期是一个判断，而不是一个一成不变的刻板标准，如果面对的是急得要死要活、不惜一切代价的客户，那么预期的成本值可以很高，因为客户预期可以支付的价格可以非常高；如果是非常扣扣索索、挑挑拣拣的客户，即使预估成本已经非常低了，但是有可能还是过不了关，因为潜在的售价很低，所谓的成本预期也非常低，很难达到。所以技术成熟度里面的“成熟”并不是一个单纯的技术问题）。

所以在TRL6这一阶段的研发任务中，所要求的已经经过原理验证的技术，可以是一个新发明出来刚刚经过原理验证的技术（不确定性大，未知风险较高），也可以是一个在别处使用过，但不确定在这个产品方案中是否行得通的已有技术（未知风险较小）。

为了确认性能可以达到客户预期，而且最终成本符合预期，对这些新采用的技术原理，往往要做大量的优化设计和验证实验，要确认所有的技术指标都能落在所需要的范围内，对于所有的设计参数，要验证设计边界，因为任何一个参数的弹性范围都有可能决定了生产过程的弹性，比如成品率，以及对应的生产（含零部件采购）成本。从研发过程来讲，TRL6阶段所要开展的研发任务往往耗时长、人力资源和物质资源消耗最多。团队的研发经验也往往最能发挥作用，如果团队在整机设计和研发的经验充足，就可以根据经验，判断哪里是常见的风险点、最大的不确定性在哪个关键环节，可以有针对性地简化验证和优化实验，聚焦在关键风险点和关键环节上，对于其他部分可以简单处理。一方面可以节省研发资源，大大缩短研发时间和减少花费，同时由于聚焦关键部分，将来出现意外失效的几率也会大为降低，提高研发的成功率。这也是为什么TRL6的工作必须由有经验的产品设计或工程化团队来主导完成，而不能由没有产品开发经验的基础研发部门或原始创新团队来主导，更不能由大学或科学院类型的团队来完成。另一方面，这也是为什么对于希望开展原始创新的企业，必须先有经验丰富的工程技术团队（或产品开发团队），坚决不能好高骛远，在没有设计和工程化基础的时候直接成立前沿研究院。换个角度讲，一个企业的前沿研究院（或部门），必须依靠并充分发挥“开发/工程化”部门或团队的作用，才能顺利完成技术成果的产业化和商业化过程。

TRL6是前沿研发团队与工程技术团队交接的阶段，如果双方对于各自和对方的作用和定位没有清晰的认知，容易在研发任务交接的过程中出现工作安排不科学不合理，导致工作断层，产生技术进展的“死亡谷”；也容易导致团队无法高效配合完成项目推进，出现相互指责对骂的情况。

TRL6级别研发活动关键词：确认产品成本，确认参数边界

TRL5 性能与成本预估

在开展TRL6阶段的研发工作时，如果发现已有或已知经过验证的技术，无论如何优化也无法达到客户的性能指标要求，或者说性能达到了，但是无论如何改进和优化，成本都无法低于预期值，但是又确实有足够吸引人的商业机会，那么就值得冒险尝试新的技术原理。要求这个潜在的新技术原理有可能支撑一个全新的设计或技术方案，大幅度改善性能或成本构成。如果所要尝试的新技术，其科学原理已经在实验室环境下得到验证，而且验证的实验室条件能代表工艺应用场景的典型关键条件，其在实验室里所展现的关键指标被应用于目标系统设计中时，整个系统就有可能满足客户的所有指标和要求。整个系统的设计将会跟原来完全不一样（或者没有可参考的技术方案），虽然各个性能之间的关系可以在全新系统设计下推演出来，但最终性能能否确实达到、成本是否大致可控在预期范围内并不能完全确定。如果符合这些特征，那么这个技术方案还处在TRL5阶段。

TRL5阶段的研发工作有两个核心任务：

1.性能：在全新的系统设计方案框架内，将最终的客户性能指标通过CTQ flowdown(功能指标下展工具)拆解到每一个子系统和关键部件，尤其是将要使用全新技术的部位，建立主功能与子功能、孙功能、孙孙功能之间的逻辑和量化关系，确认该新技术已经验证的指标参数通过这个CTQ flowdown逻辑工具的推演，可以证明这个全新系统设计有很大可能满足最终客户的性能要求。

2.成本：基于上述的系统设计和各个子系统以及孙系统之间的运行关系，建立基于最终客户要求的成本模型，该技术方案应该在客户的应用场景下，可以解决客户的问题，而且从经济上对客户是有利的。要在设计和技术验证的前端对参数做出正确的判断和选择，一个正确可信的成本模型是核心和关键。（例如，开发一款全新的CT机，可能机器本身的成本增加了一倍，但是新技术可以把扫描速度提升4倍，而且机器的寿命延长了，那么对于客户来说，单次扫描的成本反而降低了50%，或者说在每天同样次数的扫描任务要求下，原来需要采购4台CT机才能完成的任务，新的机器只需要采购1台，虽然单价高了一倍，但采购总成本反而下降了50%）。

关于CTQ flowdown的设计评估工具用法，读者可以自行搜索相关的文献或书籍来学习，在六西格玛的培训中，CTQ flowdown是核心工具之一。

关于成本模型的重要性、作用、以及注意事项，读者可以参考其他文章来学习。

基于一个原理和核心指标在实验室经过验证的技术，在针对具体应用建立功能下展关系和成本模型的过程中，所缺失的所有参数和参数之间的量化关系，都需要通过TRL5阶段的研发活动来收集（可以是简单实验、功能验证机、文献调研、专家咨询、现场勘测、数据模拟：i.e. ASPEN，等等）。局外人所看到的典型工作是搭建一个简化版的实验室的简单功能机，验证性能可达到。

TRL5阶段通过的标志是确认最终的客户性能要求可能达到，而且成本模型推演确认成本大概率会符合预期。

寿命这个指标往往是影响成本的最关键单一因素，但是影响的程度在没有成本模型之前比较难以量化。所有零部件（或子系统）的寿命对系统的寿命影响有累加的效果，往往在早期的研发中容易被忽略。因此TRL5阶段对各种影响寿命指标的确认会占到研发工作很大的比重。往往在关键性能指标达标后，以为项目进入TRL5阶段，而经过系统评估发现寿命离预期太远，导致成本大幅度上升，从而导致研发工作回到TRL4继续探索的情况发生。

TRL5级别研发活动关键词：性能和成本有可能达到预期，确认关键参数中值

TRL4 尝试核心性能指标

通过TRL5阶段的CTQ flowdown和成本模型评估，如果采用了新技术之后，性能仍然与客户要求有相当差距或者成本完全超出预期，那么，就需要重新挖掘所采用的新技术或者其他子系统的技术潜力，寻找通过大幅度改进某个或多个关键子系统的性能的方式来达到设计目标。这类对子系统或关键技术点重新提出的更高要求，可能需要全新的技术突破，能否成功，完全取决于技术本身内在的客观逻辑。团队只能基于自己对所在技术领域的理解，大胆假设，不断尝试假设是否成立，寻找突破点。这类工作专业性极强，往往需要在具体的技术点上有多年经验并熟悉该技术领域全球研发前沿的专家来牵头完成，或者判断有没有可能实现突破。

如果所期望的技术突破经评估不可能在可接受的投入或时间内实现，该技术路线应果断放弃。这里需要注意的是，我们强调的评估是基于所有可能得到的信息的评估，绝不是非得用实验的方法获得必须的判断信息（当然，实验信息是最可靠的）。那些把技术突破等同于做实验的，往往是学校毕业不久的青瓜蛋子（尽管顶着博士或博士后的头衔）。虽然各种判断最终是要用实验去验证，但是验证什么？怎么验证？以什么方式？验证到什么程度？是一个高度复杂的技术逻辑推断过程，需要的绝不仅仅是专业知识。

一般来讲，牵头TRL4阶段研发工作的应该是熟悉行业动态，熟悉技术发展前沿的资深专家，当然具体的工作可以是其他经验不足的团队成员在专家的指导下完成。博士毕业5年以内的研发人员，很难单独胜任TRL4阶段的研发任务。他们大多不知道自己不知道什么。不排除有天才，但是企业管理不应该做这种赌博。

TRL4阶段研发工作的难度还在于：即便团队和专家做对了所有的事情，最终也可能只是证明了此路不通。

鉴于这类专业人才和专家的高度稀缺性，技术突破本身的高度不确定性，绝大部分企业在没有相当长的行业积累之前，不建议开展此类研发工作。TRL4级别的研发，是行业头部企业的标配。大家可以参照评估自身是否要进入。

TRL4阶段研发工作过关的标志是：所要求的少数核心关键指标经验证可以达到（ie，转化率、材料的强度和韧性、关键“部件”寿命等等），其中最难的部分是确定什么指标是最核心的关键指标。因此，在实操层面，这种达到分两个阶段（以为达到和确认达到）。在刚开始确定关键指标参数的时候，是基于资深专家的判断，识别出关键指标是什么，该指标需要达到什么值才有可能解决客户的问题，在第一阶段的研发探索过程中，是以这个“预想的目标值”为核心开展工作，一旦预想的目标指标达到，我们会以为TRL4通过，进入TRL5的工作，开始搭建成本模型和性能模型。往往经过TRL5工作的深入展开会发现原先预想的指标目标设置不够准确，需要根据性能和成本的模拟做进一步的调整，可能是原有的关键指标，也可能是模拟过程中新发现的关键指标，多数情况下是寿命相关。总之，成本和性能模型告诉我们有些关键指标还得继续探索和改进，于是研发工作回到TRL4，重新针对新确定的关键指标展开探索工作，当经过这种反复之后达到的关键指标，是真正的TRL4过关。

TRL4级别研发活动关键词：识别并达到核心关键指标

TRL1-3 发现

技术成熟度1-3属于学术发现领域。对于一个企业，无论多么庞大或行业地位多么强大，如果研发项目的技术难度下探到TRL4还不能解决问题，都不应该再向下迈进。很大一部分原因是TRL1-3的研究往往需要非常特殊的设备设施和特殊专业背景的高端人才，几乎没有任何企业的业务需求能支撑如此大的投入，尤其是叠加考虑成功的机率。所有TRL3及以下的研发都对应的是一个新产业的产生。如果一个企业立志要开创一个新产业，这种雄心壮志令人钦佩，但更应该记住的是：没有金刚钻儿，别揽瓷器活儿。

只有一种情况下会在企业中出现TRL3及以下的创新。如果某个企业有天量的研发创新活动，支撑了相当数量的TRL4级别的研发，多年以后，积累了相当的硬件条件和资深专家队伍，在这种情况下，个别专家有可能在日常的TRL4一类的研发工作中偶然发现一些TRL2或TRL3级别的新原理，从而结合自己企业的业务顺利聚焦到TRL4类型的工作上。这种体量的企业，带着深厚的技术创新文化和天量的创新资源，倒是有可能把这些新的TRL3及以下级别的发现培育成一个新产业（例如：人造钻石技术、医用X光机）。否则，还是洗洗睡吧。即便是这样的企业，如果过于主动追求TRL3及以下的研发，那么，它离倒闭就不太远了。

由于TRL1-3都是属于非常基础和前期的研究，这里就一起介绍了。

当提出一个完全新的概念的时候，没有任何的依据和根据，可以称之为TRL0。

这时需要做最基础的原理分析，看看是否违背任何已知的原理或公理，是否从数学推导上能讲得通。如果纯粹理论推演可以通过，那么可以认为有一定的基础了，定义为TRL1。

这时侯，如果能做哪怕是最简单的原始的现象观察，证明假说的合理性，可以认为技术可信度又上升了，定义为TRL2通过。如果该现象可以在可工业化的条件下观察到，定义为TRL3过关。下面我们举几个例子来说明。

比如超导现象：

当超导作为一个假说提出的时候。如果没有任何理论依据，那么就是TRL0。

当通过量子物理的计算，确认超导这种假说并不违背已知的原理，有可能存在。那么就认为达到了TRL1。

这时科学家们在极低的温度下（液氦温度）确实观察到了超导现象的存在。虽然条件非常极端，没有任何可能的应用场景，但是确实以实验证明了超导原理的真实存在。那么认为达到了TRL2。

液氦温度属于一种极端环境，这种极端环境决定了该发现很难有应用场景，因为该极端条件除了实验室，在工业界没有实施条件。核磁共振这种仪器设备和应用功能的拓展需要越来越大的电磁场，最终科学家们盯上了超导材料。希望能通过超导材料实现超大电流，从而产生超强的磁场。通过孜孜不倦的努力，终于设计出了能工业化生产的液氦磁体。我们可以在那一刻，认为该技术的成熟度达到了TRL3。也是因为核磁仪器功能的强大，因而能卖出天价，所以能忍受这么苛刻的使用条件。但是对于其他工业应用，到今天也还没找到途径。虽然通过了这么多年的研究，科学家们发现了很多相对高温的超导材料，但是也只是在向液氮环境迈进，仍然离可工业化的手段太远，可以认为除了核磁共振仪之外的所有应用，超导仍然处于TRL3的研发阶段。

当然我们知道，超导技术实际上并没有经过TRL0和TRL1的阶段，它一开始就是被无意中观察到的，从进入人们的视线起就是TRL2。

再比如量子计算技术：

量子纠缠假说提出了很多年，虽然大家没法证伪这个假说，但是也没法证明。虽然有很多的推论，假说如果量子纠缠存在就会怎么怎么样。但是由于无法证伪，可以认为不违背基本原理，TRL1。

直到最近一二十年，一些量子纠缠的实验证据被发现，虽然只是在对撞机这种极端条件下，而且只有皮秒到毫秒短的时间里存在，但是毕竟是实验验证了理论的真实存在，TRL2。

最近几年，全球几个头部企业和国家实验室（潘建伟院士的量子通信和量子计算，谷歌、IBM、中科大的量子计算等等），已经在实验室的极端环境下，实现了几十位的量子计算。可以认为已经在进行TRL3级别的研发工作。当他们的研发工作找到了可以工业化的实现条件，就可以认为技术通过了TRL3。

最后举个最近火热的核聚变的例子:

核聚变的概念最先是通过观察太阳，提出的假设，因为太阳通过光谱分析，认为只有轻元素（尤其是氢）。

通过分析几个轻元素的核子的质量，发现它们的核子都比别的重元素中的核子质量大，因此从侧面证明了轻元素的核聚变到一起是个放能过程，TRL1。

最开始，在高能粒子对撞机之类的装置上，科学家们通过原子核之间的轰击和碰撞，观察到了更重的原子核的产生，虽然只有几个，但毕竟是真真实实的实验现象，证明了核聚变的存在，TRL2。

观察到核聚变的现象条件非常的苛刻，用来做原子弹这种不计成本的应用可以，所以对于氢弹这种应用，可以认为它的技术成熟度已经很高了（TRL9）。但是对于能源应用，现在的实现方式仍然属于极端条件，聚变发生所要求的极端条件仍然无法工业化实现。现在科学院在研究的人造小太阳，就是在想方设法找到可工业化的条件来实现核聚变的可控可调。可以认为他们在进行TRL3级别的研究工作。

从上面三个例子可以看出，无论是哪个技术方向，TRL1-3的研发工作都不应该是一个企业应该承担的工作。当然，如果有人抬杠说谷歌在研发量子计算机，那请先把自己的企业做到谷歌那种地位再说。

总结与讨论

通过上面从TRL9-TRL1的研发工作的介绍，大家应该能看出来TRL1-3、TRL4-6、TRL6-9是三类非常不同的研发工作，需要完全不同的团队特质和组织方式。

需要开发的技术TRL等级越低，难度和风险就越大，对于研发组织的能力和经验要求就越高。但是，TRL等级越低的技术，在向高TRL演进的过程中，对应的可能应用场景也往往越宽，有可能解决多个客户或客户群的需求问题，我们称之为共性技术。

从投资的角度，越是TRL等级越低的研发项目，越是需要有更大的潜在回报机会以支撑立项的合理性。如果项目中需要应用多个创新技术（比如全新的产品设计中用到了两个以上的新技术支撑的单个或多个子系统），项目的难度会进一步横向增加，投资风险也会相应成倍增加。其中技术成熟度最低的创新点用来定义项目整体的技术成熟度（木桶原理），而不是做算术平均。

整个经济体系是一个环环相扣的整体，很多创新会沿着产业链向下逐级延申，产生系统升级的作用。因此我们站在国家的角度，或者全行业的角度，看待某个研发项目所对应的技术成熟度等级时，它的评级在上下游企业眼里可能完全不同。产业链上端企业的任何研发创新活动，都是下游企业的相对低阶TRL的研发创新。

比如材料行业：由于材料在整个产业链条中占据非常前端的位置，任何一种全新材料的发明或改进，都会在各种应用端带来一系列全新的设计、器件和装备，再往下延申到各种终端应用，在这个过程中会触发各种各样的创新技术，影响非常深远。针对新材料的TRL9级别的研发，放在一个器件或系统里，可能正好是那个系统所对应的客户问题解决方案的TRL4级别的研发任务。因此，各国都把新材料的研发放到整个科技体系里非常重要的位置。

这个从另一个角度也可以理解为：越是位于产业链上端的行业，其技术创新的影响面就越大，技术创新的难度也就越高。任何基础行业（材料、冶金、机床、电子、半导体、万吨锻压机等等）的创新对于整个国家和产业链都非常重要。在这些行业里，任何TRL级别的技术创新都是核心技术。而对于位于产业链末端的行业，无论技术或创新听起来多么的炫酷，看起来多么的高大上，对于国家和产业的重要性都不过如此。对于政策制定者和行业监管者，要对此有清醒的认识。这就引出了另外一个题外话：专利的个数真的没那么重要，专利在产业链中所处的位置才是关键点。三星跟苹果，为了手机是方角还是圆角，打了个天价的专利官司，真就是个笑话。

从执行的角度，对于低TRL阶段的研发工作，由于技术内在的不确定性，是无法用增加资源（人力、物力、资金）的方式加快研发工作，甚至有可能造成思想的混乱，影响研发工作的正常进行。只有TRL6及以上的研发创新，才能通过追加资源的方式来加快进度。

在更糟糕的情形下，团队由于获得了更多的资源和研发资金（主动争取或者被动砸钱），管理方必然会有更高的期望，对团队形成压力，导致动作变形；同时，团队为了表现的物有所值，必然会增加研发工作，甚至于为了显得技术进展快，在低阶TRL的问题没有完全验证得出确定结论之前，提前启动高阶TRL的研发工作。由于低阶TRL的工作的结论尚未确定，高阶的研发工作必须基于一个假设向前推进，假设与最终的结论如果有任何偏差，都会造成提前开展的高阶研发工作安排的冗余和浪费。如果最后证明偏差不大，仅仅是浪费，不影响大局还好。实际情况是，TRL6之前的所有研发工作都有不以人的意志为转移的技术硬骨头存在，大多数情况下，结论会与团队的预期偏差较大。这时候管理者和执行者就必然会掉入道德陷阱：承认前期工作没做扎实，就会被骂，甚至追责；如果不承认，就得想办法掩盖，找理由找借口。如果我们看到一个单位做一个研发项目多年，总说进展很好，但总是没有实质性推进，那么八成儿是研发工作没有严格按照TRL从低到高逐步开展，所有牵涉其中的人掉到这个道德陷阱里了，最终项目会在一笔糊涂账中，冠以研发的不确定性不了了之。所以，砸钱可以，前提是在正确的时间地点，砸在合格的团队身上。团队不靠谱，砸钱只会把本来有成功机会的项目砸死。

对于不同TRL等级的技术开发任务与不同团队的匹配关系，可以参见图1。

图1：不同类型技术与不同研发组织之间的匹配关系

从项目执行层面，对于每个TRL等级的研发，我们把需要过关的核心问题凝练如图2所示。

图2：TRL 1-9 对应的核心问题以及通过标准

图2中列明的是问题通过标准的通用表述形式，大家根据自己不同的专业和技术方向，可以做相应的细化或用更贴切的表述。下面是针对化工合成领域的过关标准的举例。

图3：TRL 1-9 对应的核心问题在化工领域的通过标准

为了更好地指导大家使用这些通用标准，我们把每一级对应的具体的研发任务做了进一步的细化和反复推敲，列于下面的技术成熟度研发任务导图中（图4），在具体项目中，读者可以逐句仔细揣摩，做到灵活应用。

图4：技术成熟度TRL1-9 研发任务导图

作者简介：

张冰，博士，现任北京低碳清洁能源研究院副院长，分管科研管理，围绕国家能源集团建设具有全球竞争力的世界一流能源集团的战略目标，带领中国、北美、德国团队全面开展科技研发和成果转化工作。张冰博士同时兼任低碳院煤化工中心主任、运营支持中心主任，负责煤化工技术战略发展、法务、采购、知识产权和IT等方面的管理工作。

加入低碳所之前，张冰博士于2003-2017年就职于GE中国研发中心，历任高级研究员、研究室经理、GE中国高新技术总监、战略创新与合作部总监、GE中央研究院中国区总经理等职。张冰博士本科就读于大连理工大学，并从中国科学院获得化学硕士学位，2003年获得美国密苏里大学罗拉分校博士学位。张冰博士同时拥有项目管理的六西格玛黑带认证。

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