产品成熟度，是在航天产品工程背景下，以推动产品的专业化研发和培育，实现产品持续完善和优选供应为目标，依据产品的设计、生产、试验和应用情况，度量其产品的质量与可靠性以及可应用程度，表征了产品的完备程度，为产品选用提供了权衡比较的参考依据。产品成熟度是航天产品工程研究与实践的重要环节，对构建航天产品专业化发展模式、支撑基于成熟产品选用集成的航天型号研制模式以及产品研发、培育和应用等工作有着非常重要的作用。 1．1产品成熟度基本概念 1)．成熟度
目前中文“成熟度’’一词对应的英文术语单词有两个，maturity和readiness。其中maturity可直译为成熟度，readiness可译为准备度或完备度，但目前国内许多论文和文献资料均将两者统一译为成熟度。
在国内论述的常见“技术成熟度”标准中，“成熟度”的英文单词常译为readiness，而“产品成熟度’’中成熟度使用的英文单词是maturity。
作为技术成熟度评估技术应用的指导性文件，按照美国国防部2004年发布的《国防采办指南》描述，技术成熟度(‘technology maturity)被定义为“所提出的关键技术满足项目目标程度的一种度量方法，也是项目风险的重要组成元素。\"
在该文件同一章节中还描述了技术准备度评估(’rechnologyReadiness Assessment，’I'RA)的内涵，即“通过检查项目方案、技术需求和经演示验证的技术能力，确定技术准备度”的活动。
在2005年美国国防部发布的《技术准备度评估(TRA)手册》中指出，技术准备度评估能够获得被评估的关键技术要素的准备度等级。
此手册中分别给出了硬件、软件和制造技术各自的9个技术准备度等级(TRL)定义和描述，即目前国内普遍研究和讨论的技术成熟度9级标准。
值得说明的是，2009年5月，美国国防部组织编制了《制造准备度评估(MRA)手册》草案，将制造成熟度等级更新为10级。
NASA是应用技术成熟度／准备度评估技术较早的航天组织之一，在其2007年发布的NPR7210．5C《NASA项目和计划管理程序和要求》中明确指出，NASA采用技术准备度(TRL)作为成熟度度量技术。
NASA相关支撑性标准中将其技术准备度(TRL)等级分为9级，其内容与美国国防部相关定义基本相同。 技术准备度等级(TRL)是对项目中起关键重要作用的新技术元素实施的研发进展情况的度量；产品成熟度是独立于型号研制的产品的完备程度和可应用程度的度量。两者在应用时不会发生矛盾。
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在一个产品中可以包含多个技术元素，包括成熟技术和新技术，还包含了设计、工艺、原材料、元器件等多个方面。在单一项目中某些新技术元素可能通过研发逐渐成熟，但具体产品并不会仅仅因个别技术元素的成熟而改变其产品成熟度。
航天单机通常都是由若干个部件所组成，因此，航天单机的产品成熟度是由其所有部件的产品成熟度的综合结果。应将航天单机作为一个整体考虑其产品成熟度水平，避免以其组成部分的成熟度代替单机产品的整体成熟度。 2)．产品成熟度
产品成熟度是指依据产品的设计、生产、试验和应用情况，对其质量与可靠性以及可应用程度的度量。 产品成熟度等级的标定表征了产品的完备程度，指导产品专业化研发和培育活动的基本路线图，为产品选用提供权衡比较的参考依据。
产品成熟度针对技术状态明确的特定规格产品，根据其在所有型号项目中的产品设计、生产、试验和应用情况，是独立于型号研制的产品完备程度和可应用程度的度量。产品成熟度本身并不是针对具体产品的评价，而是对产品的可实现和可应用程度的评价，具体来说，是用于评价以下三个方面： (1)产品设计的固有能力
设计满足任务要求的能力，体现为产品在规定时间、规定条件下完成规定功能的能力，即产品可靠性。
(2)产品重复生产和供应保障的能力
按照确定的产品规范，稳定提供满足要求的实物产品的能力，体现为交付产品的固有特性与规范要求的符合程度，即产品质量。 (3)产品的应用支持能力
按照规定的使用要求和限制条件，在系统中正确使用产品的能力，体现为对产品极限能力和极限环境适应性的识别和掌握程度，即产品可应用程度。
按照上述思路，产品的成熟程度主要表现为设计的完善程度、过程和数据包的固化程度和应用的支持程度。随着产品成熟度等级的提升，产品在使用条件下的技术特性更明确、产品固有质量可靠性更高、产品生产更稳定，型号应用的风险更小，因此，在型号中要尽可能选用成熟度等级高的产品。 1．2国外技术成熟度发展简述
为了在型号项目过程中识别、跟踪并控制技术风险的主要改进，保障关键技术在转入系统研发和制造前是成熟的技术，美国国防部提出了技术成熟度等级(共9级)和制造成熟度等级(共lO级)。在系统开发之前，首次发明或形成的新技术(含材料、部件、设备等)，不适于立即应用，只有在相关的或者实际运行的环境中进行试验和验证后，才能在系统或分系统上应用，于是技术成熟度等级(TechnologyReadiness 1evel，
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TRL)的概念由此产生。
技术成熟度等级(TRL)最早由NASA在20世纪80年代提出，开始分为7级，以后扩展为9级。1 995年4月6日，NASA的JohnC．Mankins撰写了《技术准备等级白皮书》，讨论了对’TRL的应用，并提出了每级’FRL的说明。1 999年，美国联邦审计办公室(GAO)发表报告：有关研制项目所承受的风险较大，建议国防部采用‘FRL技术。2001年，美国国防部(DoD)开始采纳‘FRL，并颁发军标指南草案以及评估手册，应用于所有重要采办计划中。2002年4月5日，美国颁布了DoD5000．2．R文件，该文件规定了技术成熟度等级由低向高划分为9个层次。
在2003年美国国防部颁布的国防采办管理框架和2008年颁布的国防采办管理系统中都强调了只有成熟的技术才能应用于具体的正式采办工作中，强制性要求里程碑B和里程碑c的评审必须包括技术成熟度评估的内容，2008版国防采办指南将初步设计评审提前至技术开发阶段，旨在强调在技术开发阶段力争解决所有的技术问题，并强制性要求开展技术成熟度评估工作。如图1．1所示。
用户需求和技术机遇美国国防采办管理框架-2003A方案改进方案决策B项目启动C初始运行能力 最终运行能力技术研发系统研制与验证设计准备评审生产和部署批量生产决策评审 使用和保障用户需求 技术机遇和资源美国国防部采办管理系-2008A原材料决策分析原材料研发决策技术研发初始设计评审B项目启动C初始运行能力 最终运行能力工程和生产研发初始设计评估 关键设计评估生产和部署批量生产决策评审 使用和保障美国国防部系统采办框架 图1．1美国国防部系统采办框架
2003年，美国国防部颁布了《技术成熟度等级评估手册》，将技术成熟度等级划分为9级，如表1．1
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所示。通过设定技术成熟程度等级，可以对与技术有关的概念、技术状态、经演示验证的技术能力等内容进行评估，从而有效的把握技术状态、控制技术风险。2005年3月，美国国防部又对本手册进行了修订。
表1一l美国国防部技术成熟度等级定义 里程碑 里程碑A TRL 1 2 3 里程碑B 4 5 6 里程碑C 大规模生产 初始＆完全作战能力
航天器(或航天系统)通常由若干个分系统、上百个部件(设备、单机)所组成。航天器系统的技术成熟度是由其所有部件的技术成熟度的综合结果。
设：第i个部件的技术成熟度为TRLi，则航天器的技术成熟度TRLs可由下列公式表示
n
描述 基本原理被发现和报告 技术概念和用途被阐明 关键功能和特性的概念验证 实验窜环堵下的部件和试验模型验证 相关环墙下的部件和试马令模犁验证 相关环境下的系统／子系统模型或原型机验证 模拟作战环境下的原型机验证 系统完成技术试验和验证 系统完成使用验证 7 8 9 TRLs=∑Wi•TRLi
i=1
式中Wi是第i个部件的技术成熟度的权重，n是构成航天器的部件总数。
随着武器装备研制项目规模与要求的不断提高，大量项目因为在研制阶段缺乏应有的制造知识辅助决策而造成进度拖延、质量下降与费用超支等情况，因此，有必要对武器装备研制项目进行专门的制造风险评估。通过制造风险评估，可以识别出武器装备研制项目存在的风险以及这些风险将给武器装备研制带来的可能影响。根据评估结果可以选择相应的防范措施，通过实施改进措施，有效地降低风险或避免风险，保证武器装备研制项目顺利完成。
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2001年美国三军联合制造技术委员会基于技术成熟度提出制造成熟度评价模型。2007年，美军正式在项目采办管理中引入并应用制造成熟度，作为一个新工具，用于确定武器装备研制过程中制造技术是否成熟，以及技术转化过程中是否存在风险，从而管理并控制武器系统生产，使其在质量和数量上实现最佳化，即最大限度提高武器系统质量、降低成本和缩短生产周期，满足作战任务需求。
制造成熟度是对技术成熟度概念的拓展，主要用于弥补技术成熟度难以评估装备生产系统的经济有效性这一不足。和技术成熟度等级划分一样，制造成熟度提供了系统的标准和衡量方法，用于评定特定阶段制造技术的成熟度，并允许不同类型技术之间进行一致的成熟度比较。
2009年5月，美国国防部颁布了《制造成熟度评估手册》，该手册将制造成熟度划分为1 O级，通过设定制造成熟程度等级，用于控制和跟踪关键技术在转入制造过程前技术是成熟的。如表1．2、图1．2所示。
表1．2美国国防部制造成熟度等级定义 MRL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 描述 生产可行性已评估 生产方案已定义 生产方案己确定 在实验室环境条件下的技术生产能力验证 在相关生产条件下部件模型的生产能力验证 在相关生产条件下系统、分系统的生产能力验证 在有代表性的生产环境条件下系统、分系统、部件的生产能力验证 具备小批量的生产能力 小批量的生产己验证，具备大批量的生产的能力 大批量的生产能力验证 5
制造成熟度1研究23实验室环境下制造4相关环境下制造元器件5相关环境下制造系统6典型环境下制造7适合初始小批量生产8小批量生产准备大批量生产910大批量生产精益生产确定生产概念基础研究高级研究高级技术研发确定生产可行生产环节在相生产环节改进性生产环节形成关环境下论证进行生产能力确定生产环节持续进行生产费用因素分析提升能力评估确定关键环节确定长期项目贸易研究确定生产中的启动生产能力费用因素设备在相关环适合的供应链评估境下检验管理环节成熟度论证制造环节的目适合的精益生各要素为小批标是质量成本产量生产做准备和经营业绩6西格玛生产生产环节证明供应链建立并实现或超过成面对长期项目本和性能目标供应链为小批量生产做准备考虑因素 图1．2美国国防部制造成熟度模型
目前，美国国防部技术成熟度和制造成熟度的评估工作都是按照系统采办的框架流程开展实施，如图1．3所示。
国外对许多军用和民用项目实施技术成熟度评估。例如美国航空航天局对航天工程项目实施技术准备度评估。1975年，通用动力公司首次将技术准备度评估应用于NASA的航天飞机研究，1976年应用于木星探测项目，1977年又应用于评估NASA的太阳帆项目。在NASA的系统工程手册以及一系列的程序要求文件中都明确要求开展技术准备度评估、规定了各阶段应达到的技术准备度等级，开展技术准备度评估，评估关键技术的现有水平与预期水平之间的差距，并制定关键技术的预期成熟度等级，在初步设计与技术完成阶段，完成关键技术的开发以及验证活动，并提交技术准备度评估报告。
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A原材料决策分析 原材料研发决策B工程和生产制造研发技术研发快速关键设计评审的评估C初始运行能力生产和部署批量生产决策评审 最终运行能力使用和维护TRLs1-3关键功能的试验与验证或方案特性的验证TRL-4实验室环境条件下的部件和模型的验证MRL-4生产技术能力和生产风险在实验室环境条件下已确认TRL-5在相关环境条件下的部件和模型的验证TRL-6在相关环境条件下的系统和分系统模型的验证MRL-6在相关生产条件下系统、分系统的生产能力验证TRL-7在使用环境条件下的系统验证TRL-8真实系统己完成，并通过测试与验证TRL-9通过多次成功任务执行，证实真实系统飞行可靠 数据来源：《技术成熟度等级手册》2005年3月MRLs1-3生产可行性已评估，方案已确定MRL-5在相关生产条件下部件模型的生产能力验证MRL7在有代表性的生产环境条件下系统、分系统、部件的生产能力验证MRL-8具有小批量的生产能力MRL-9小批量生产已验证，具备大批量生产能力MRL-10大批量生产能力验证《制造成熟度等级手册》2009年5月 数据来源：图 美国国防部系统采办流程对于技术成熟度和制造成熟度的等级划分 图1-3美国国防部系统采办流程对于技术成熟度和制造成熟度的划分
美国联邦审计办公室对采办项目中开展技术准备度评估。1 999年，美国联邦审计办公室发表了报告，认为国防部在选用技术时其技术准备度较低，有关研制项目所承受的风险较大，建议国防部采用TRL。2003年开始，对美国国防部主要武器采办项目实施’I'RA，当年评估了26个国防项目。此后实施’TRA的国防项目逐年增长，2008年己增至72个。2005年3月，联邦审计办公室(GA0)向国会提交的报告中，运用技术准备度评估方法等对F／A22“猛禽”飞机、联合作战飞机(JSF)的研制及B22飞机雷达现代化改造(B22 RMP)等54个重点武器系统项目的工程研制进展情况进行了评估。评估结果是多数项目在关键节点的技术准备度、产品设计稳定性以及产品工艺成熟程度比较低，影响到项目的进度，采用成熟技术作为开端的项目，成本增加和进度延迟平均为9％和7个月，而在项目开始时采用不成熟技术造成成本增加和进度延迟平均为41％和13个月，因此技术的不成熟对项目研制带来极大的风险。
欧空局对在研项目管理中积极开展技术准备度评估，在2007年相关资料中，将项目按照性质划分类别。2001年7月，英国国防部出版了采办项目的技术准备度等级指南。随后，许多项目小组开始在项目中应用并评估TRL。由于’rRL对改进项目管理和减少项目延迟起到了重要作用，英国国防部也已在其项目采办过程中广泛开展技术准备度评估。
制造成熟度是美国航天系统研制中新近采用的一种管理工具，其特点在于从两个方面确定了航天产品生
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产的评价准则：
一是对产品生产环境的评价与度量；
二是区分产品生产数量和规模，并采用不同的评价方法。
目前，以美国为首的航天发达国家在完善航天系统采办程序、深化技术成熟度模型、引入制造成熟度模型的基础上，也进一步加大了两者与其他管理手段的结合。
技术成熟度与制造成熟度的优点与不足
技术成熟度和制造成熟度的提出，是航天系统管理的重要成果，具有重要的现实指导意义。 其优点在于三个方面：
一是提供了一种推动航天系统成熟的理念，将设计、生产均作为一个独立的要素进行评价，级别的描述和度量较为清楚，级别之间的转变标志明确，便于分别进行操作和应用。
二是关注系统研制的持续改进，从用户和系统最终应用的角度考察技术、制造的准备程度，推动了持续改进机制的运行完善。
三是为产品系列化和准流水线建设奠定了基础，有利于按照系列化思想规划产品发展和落实航天产品生产线要求。
技术成熟度和制造成熟度的不足也比较明显。主要是：
一是技术成熟度的度量和评估更多地关注产品外在的完备性，未充分考虑产品的内在特性，如何从产品内在特性提升成熟度还没有找到可行的方法。
二是制造成熟度更多地强调航天产品如何满足小批量和大批量生产制造的要求，对于在小子样条件下如何提高产品成熟程度没有涉及，对于要实现“一次成功\"没有指导性。
两者最大的不足在于：将航天产品的设计和制造相割裂，没有把握住航天产品设计、制造紧密结合、集成开发的系统特点，理论上具有一定片面性。同时，对于产品内在成熟规律和路径研究不够，不能从根本上提供航天产品小子样、快速成熟的理论支撑和方法支撑。
1．3航天产品成熟度的发展
2004年，航天企业集团开始实施产品工程工作。在产品工程开展初期，引入了产品成熟度概念，并在2007年发布了研究院的产品成熟度标准，将航天产品的成熟度等级划分为5个等级，分别为预研产品(成熟度为1级)、工程产品(成熟度为2级)、飞行产品(成熟度为3级)、成熟产品(成熟度为4级)、定型产品(成熟度为5级)。2008年，航天企业集团发布的卫星公用平台型谱、空间单机型谱简表和运载火箭单机产品型谱简表，均标注了不同产品的成熟度等级。
2009年，在研究院标准应用深化的基础上，航天企业集团发布标准《航天单机产品成熟度定级规定》，
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对航天单机产品成熟度等级进行了定义，不但有助于明确产品状态、提升产品成熟度，而且对质量、可靠性平稳发展有促进作用，是支持并推动航天型谱建设和型谱产品应用不可缺少的重要基础工作。《航天单机产品成熟度定级规定》将航天单机产品成熟度划分为8个等级，分别是原理样机产品(成熟度l级)、工程样机产品(成熟度2级)、飞行产品(成熟度3级)、一次飞行考核产品(成熟度4级)、多次飞行考核产品(成熟度5级)、三级定型产品(成熟度6级)、二级定型产品(成熟度7级)、一级定型产品(成熟度8级)。 1．4产品成熟度评定的目的和意义 1)开展产品成熟度评定的目的
1)依据产品研制和应用情况，给出航天单机产品成熟度等级的评定标准，按照一定的规则确定航天单机对应的产品成熟度等级并进行持续动态更新。
2)规范航天单机产品成熟度等级评定的方法，作为航天型号研制过程中进行产品选型的重要参考依据，以支持产品成熟度定级工作，并为后续产品成熟度等级提升提供指导。 2)开展产品成熟度评定的意义
产品成熟度的评定是航天企业集团开展实施航天产品工程工作实践经验的科学总结，实施产品成熟度的评定，推动产品成熟度等级评定工作在工程研制中的应用发挥具有重要的意义。概括起来主要有以下几个方面：
(1)有利于统一产品成熟度的评定，并促进专业产品质量与可靠性的提升
从航天产品研制方面，产品成熟度的提出为规范产品成熟度定级评定工作提供了依据。同时，在关键通用产品专业化研发模式下，本标准以系统化、规范化的方式，引导产品按照型谱开展研发、成熟度培育、定型、生产、应用、改进、更新换代等工作，使产品的质量与可靠性水平逐步提升并日益稳定，实现产品的有序发展。
(2)有利于提高产品的可应用程度，为航天型号选用提供依据
从航天型号研制方面，航天单机产品成熟度是航天型号研制中进行单机选型的重要参考。开展航天单机产品成熟度定级，将为航天型号选型提供依据，支持并大力推动型号研制采用定型产品，引导航天型号研制逐步走向采购制，实现航天型号快速的集成创新。
(3)有利于细化专业产品研发和培育过程的各项工程活动，促进航天产品精细化质量管理要求的落实 从产品质量管理方面，通过开展产品成熟度等级评定工作，有助于规范产品设计、工艺、试验验证和过程控制等各个方面的工作，有利于实现航天产品精细化质量管理要求，不断提升产品的整体质量和稳定性。
(4)有利于推动航天产品工程工作，为相关配套标准的编制奠定了基础
从航天产品体系建设方面，产品成熟度作为航天产品技术攻关、工程研制、成熟度培育、状态固化、
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更新换代等工作的基本依据之一，为其他相关标准的制定和实施奠定了基础。
2航天产品成熟度模型
产品成熟度等级划分充分考虑了现阶段我国航天产品的研制流程和工作特点，同时兼顾当前航天产品工程工作的总体思路和工程可操作性，按照8个成熟度等级开展产品研发、成熟度培育和定型、组批生产、应用改进、更新换代等工作，为型号选用产品提供了权衡比较的基本依据，从而为航天产品工程成果的有效应用发挥重要作用。 2．1产品成熟度概念模型
经过研究，面向产品生命周期内成熟度进阶的专业化发展活动的 基本模式如图1—4所示。
8级一级定型产品7级二级定型产品6级三级定型产品5级多次飞行考核产品4级一次飞行考核产品3级飞行产品2级工程样机产品l级原理样机产品产 品 生 命 周 期 内 成 熟 度 进 阶已完成原理样机已完成工程样机可用于飞行经过1次实际飞行考核经过多次飞行实际考核产品完成定型可以重复稳定生产具有较高可靠性水平具备l级定级条件具备2级定级条件具备3级定级条件具备4级定级条件具备5级定级条件具备6级定级条件具备7级定级条件具备8级定级条件图 产品生命周期内的成熟度进阶模型图 图1．4产品生命周期内的成熟度进阶模型图
在此模型下，产品依据型谱规划的规格序列，研发人员按照原理样机研制、工程样机研制、飞行产品研制三个子阶段组织实施关键通用产品的研发活动。这三个子阶段的主要工作内容类似于目前型号产品研制中的方案、初样和正／试样阶段，在此阶段清晰地表征产品研发工作的进展和产品的完备程度，产品成熟度等级分别规定了原理样机产品(1级)、工程样机产品(2级)、飞行产品(3级)等3个等级。产品成熟度达
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到3级，标志着产品已基本完成了地面的研制和验证活 动，可以参与飞行任务，实施飞行验证。
产品完成地面研制和验证，投入实际型号任务，开展飞行考核验证，并根据飞行验证结果实施产品改进与数据包完善，不断提升产品质量、可靠性和可应用程度，为形成㈨眭能优良、可靠性高、适应性强、质量稳定、经济性好\"的货架产品创造条件。在本阶段，产品成熟度依据飞行考核的程度，划分为两个等级：一次飞行考核产品(4级)、多次飞行考核产品(5级)。产品成熟度达到5级，标志着产品已经过至少3次成功飞行试验考核。
产品完成多次飞行考核后，依据产品定型准则和相关规范，对产品实施全方位考核、验证，并最终由定型主管机构实施产品定型的审查和批准活动。产品完成定型标志着产品已经过全面的考核和验证证明符合规定要求，具备了作为“货架产品’’提供型号选用和采购的条件。产品定型并不意味着产品改进完善活动的终止。在定型产品的应用过程中，各种薄弱环节和缺陷仍然有可能暴露出来。为支持定型产品的改进完善，在此阶段设置了三个产品成熟度等级，以标识定型产品的持续改进过程。这三个产品成熟度等级分别是三级定型产品(6级)、二级定型产品(7级)、一级定型产品(8级)。 2．2产品成熟度定级一般要求
1)航天单机产品成熟度定级之前，产品必须有明确的技术状态。
只有当产品有一个相对固定的技术状态，才能开展成熟度等级评定工作。在开展产品成熟度评定之前，必须由相应的成熟度定级主管部门对拟定级产品的技术状态进行确认；并在完成产品成熟度评定之后，固化其技术状态，作为该产品现有成熟度等级的技术状态。
对于已完成成熟度定级的产品，当发生技术状态更改时，应根据更改和验证的情况，重新评定产品的成熟度等级。
2)应将航天单机作为一个整体考虑其产品成熟度，避免以其组成部分的产品成熟度代替单机的产品成熟度。
通常产品由若干个部组件组成，每个部组件具有不同的产品成熟度，但是部组件的产品成熟度不能等同于单机产品成熟度。例如部组件按本标准可能均达到5级或6级的产品成熟度，但由其组成的单机不能直接评定为5级或6级。 2．3产品成熟度等级划分的定义
航天单机产品按照产品生命周期内成熟度进阶，将产品成熟度等级名称划分为原理样机产品、工程样机产品、飞行产品、一次飞行考核产品、多次飞行考核产品、三级定型产品、二级定型产品、一级定型产品等8个级别，如下表1—3所示。
1．3 航天单机产品成熟度等级划分的定义
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产品成熟度 产品成熟度 等级名称 l级 原理样机产品 定义 已完成预先研究或技术攻关阶段的相关研制工作，但尚 未按飞行条件进行地面考核，达到l级定级条件的产品。 2级 工程样机产品 在原理样机产品的基础上，按飞行条件进行地面考核，功能、性能满足要求，达到2级定级条件，但不可用于飞行的产品。 3级 飞行产品 在工程样机产品的基础上，经系统测试和地面验证，达到3级定级条件，可以用于飞行的产品。 4级 一次飞行考核产品 在飞行产品的基础上，经过1次实际飞行考核，证明满足飞行应用要求，达到4级定级条件的产品。 5级 多次飞行考核产品 在一次飞行考核产品的基础上，又经过2次以上实际飞行考核，并完成全寿命考核，证明满足飞行应用要求，达到5级定级条件的产品。 6级 三级定型产品 在多次飞行考核产品的基础上，完成相关工作，达到6级定级条件的产品。 7级 二级定型产品 在三级定型产品的基础上，经小批量生产验证，可以重复稳定生产，达到7级定级条件的产品。 8级 一级定型产品 在二级定型产品的基础上，经过可靠性增长，证明其具有较高可靠性水平，达到8级定级条件的产品。
2．4产品成熟度与技术成熟度的关系
在航天企业集团集团实施航天产品体系建设的工作背景下，结合当前航天产品体系建设的工作要求和后续航天单机产品成熟度培育的需要，在对有关技术成熟度内容研究和学习的基础上，对比技术成熟度9级标准，产品成熟度与技术成熟度的区别主要体现在以下几个方面： 1)英文原文术语不同
目前中文“成熟度”一词对应的英文术语单词有两个，matunty和readiness。目前国内常见的“技术成熟度”9级标准中，“成熟度\"对应的英文单词是readiness，本标准术语“产品成熟度”中成熟度对应的英文单词是maturity。从英文术语上，两者并不相同。 2)度量的对象不同
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目前国内常见的“技术成熟度\"9级标准，其成熟度度量的对象是项目中的关键技术元素(CTE)。所谓关键技术元素是指系统的重要组成部分中，采用了新方法、新技术、新应用或新工作方式的那些技术元素。产品成熟度，其度量对象的可支持多型号项目选用的航天关键通用单机产品。产品成熟度评价与特定规格的实物产品保持唯一对应关系。 3)内涵和应用范畴不同
目前技术成熟度9级标准，主要应用于政府采办项目，用于在某一具体项目过程中识别并控制技术风险的主要改进。产品成熟度，是在航天产品工程背景下，以推动关键通用产品的专业化研发和培育，实现产品持续完善和优选供应为目标，依据产品的设计、生产、试验和应用情况，度量产品质量与可靠性以及可应用程度的特征参数。
关键通用产品成熟度，是针对技术状态明确的特定规格产品，根据其在所有项目中的研制、应用情况，实施度量的，也将在产品从“规划研制”到“退役淘汰”的全部生命周期内逐级变化的。因此，产品成熟度不单纯依赖某个型号项目研制进展。 4)应用的有效期不同
《航天单机产品成熟度定级规定》定义的产品成熟度，应用于产品从初始研发到最终淘汰退役的整个生命周期，表征了专业化产品在研发、培育、应用、更新换代等过程中持续完善和发展的状态和程度。 而技术成熟度和制造成熟度，应用于单个研制合同项目的实施周期，表征了项目过程中，关键技术元素从原理研究到最终实现项目任务要求的进展程度。 5)实施的目的作用不同
《航天单机产品成熟度定级规定》定义的产品成熟度，标志了关键通用产品专业化发展的基本步骤，是引导产品研制、支持型号选用权衡、促进产品精细化管理的重要工具。
而技术成熟度和生产成熟度通过表征关键技术元素研发的进展程度，为项目风险评估提供支持，是辅助实施项目风险管理的重要工具。 6)产品成熟度与技术成熟度的对应关系
尽管技术成熟度和产品成熟度在术语、对象、内涵和应用范畴方面存在显著差异，但从评价标准的内容方面，产品成熟度和技术成熟度之间存在一定联系，如表1—4所示。
表1．4技术成熟度与产品成熟度的对照关系 技术成熟度等级一来源：美国国防部采办指南 等级 定义 描述 产品成熟度等级 等级 定义 定级要点 13
1 发现或报道的基本原理 这是技术成熟度最低的TRL。 在达到TRLl的过程中，科学研究开始转移到应用研究与 开发。范例可能包括技术基本性质的纸面研究。 1 已完成预先研究或技术攻关阶段的相关研制工作，但尚未按飞行条件进行地面考核，达到l级定级条件的产品。 明确规格技术要求，完成原理样机，通过试验验证. 2 已确定技术方案和／或应用 创新活动开始。通过基本原理， 提出实际应用设想，但没有证据或者详细的分析来支持这一应用设想。仍然局限于纸面研究 3 关键功能已作分析与实验，和／或方案特性已验证 在达到TRL3的过程中，开始进行积极的研究与开发(R＆D)，包括分析研究与实验室研究，来对技术的各元素所作的分析预测做物理验证。范例包括对尚未组装的部件做分析与实验；如对以液氢作为推进剂的推进方案来说，在实验室中氢的状态、温度、压力达到实现方案所需的数据时，此技术就达到了TRL3。 4 在实验室环境中确认了部件和／或实验模型有效。 进行了基本部件集成。在达到TRL4的过程中，必须集成技术的基本元素，作样机性的运行与测试，以确定这些元素集成后能工作，并且部件／分系统和／或模型的性能达到实现方案所需的水平。与最终的系统相比，此过程的保真度还是较低的。范例包括在实验室中确认集成的特定硬件有效。 2 在原理样机产品的基础上，按飞行条件进性能满足要求，达到2级定级条件，但不可用于飞行的产品。 完成工程产品，通过鉴定试验行地面考核， 功能、(初样产品) 5 在模拟实际使用的环境中确认了部件和／或实验模型有效 在达到TRL5的过程中，所试部件和／或实验模型的保真度必须是显著增高的；基本的技术元素要同相当现实的保障要素集成在一起，使得所有应用情况的一部件级、分系统级或系统级的一测试，能在模拟实际使用的环境中进行，并同目标环境与接口相一致。此过程的验证 14
可能包括1种或多种新技术。范例包括在模拟现实的实验室中确认集成的部件有效。 在工程样机产品的基础上，经系统测试和地面验证，达到3级定级条件，可以用于飞行的 产品。 地面验证满足要求，可交付飞行的工程产品(正样产品) 6 在模拟实际使用的环境中验证了系统／分系统的模型或原型机 比TRL 5更加完善的典型系统模型或原型，通过了模拟环境测试。这是验证技术成熟度的主要步骤，它们的保真度要远超过验证TRL5所用的实验模型。范例包括在高保真度实验室环境或模拟的使用环境中测试原型机。 3 7 在使用环境中验证了系统原型机． 系统原型接近实际系统，在实际运行环境下进行实际系统原型的演示验证。这是达到TRL6后的主要步骤，要求在使用环境中，大部分功能已可作验证或测试，并且原型机己同横向系统和辅助系统很好地集成在一起了。在此步中，可形成有限的技术资料。范例包括在测试用飞机上、运载器上或空间测试原型机。 4 在飞行产品的基础上，经过1次实际飞行考核，证明满足飞行应用要求，达到4级定级条件的产品。 通过飞行考核的产品 8 真实系统已完成，并己通过测试与验证，作了试飞鉴定 最终形式的技木已在预期条件下证明可行，达到了TRL8。在几乎所有情况下，技术达到了TRL8，就代表其正式的“系统研制”的结束。范例包括对安装在武器系统中的新系统作研制试验与评价，以确定它是否符合设计规范。 5 在一次飞行考核产品的基础上，又经过2次以上实际飞行考 际飞行考核，并完成 全寿命考核，证明满足飞行应用要求，达到5级定级 条件的产品。 6 9 通过多次成最终形式的技术在任务条件一诸如在使用试验与评价中
在多次飞行考核产品的基础上，完成相关工作，达到6级定级条件的产品。 设计定型 15
功的任务执行，证明真实系统飞行可靠。 10 所承受的条件一下真实应用成功。范例包括在使用任务条件下应用系统；如在使用任务控制中，真实使用新的人工智能技术。TRL9不涉及已计划的系统改进。 7 在三级定型产品的基础上，经小批量生产验证，可以重复稳定生产，达到7级定级条件的产品。 多次飞行和小批量试生产，证明符合要求 8 在二级定型产品的基础上，经过可靠性增长，证明其具有较高可靠性水平，达到8级定级条件的产品。 达到高可靠要求
2．5产品成熟度与产品数据包的关系 1)原则
航天单机产品成熟度定级要以产品数据包为主线。 2)数据包的内涵
在工程应用中，产品数据包实际上就是依据产品特点、按照产品研制技术流程、在产品研制的不同阶段形成的全套技术文件和记录的集合，一般包括产品研制全过程中用于产品设计、工艺和过程控制等活动涉及的全部技术文档。
3)数据包的分类的数据项，通常以记录、报告等形式存在。
工程应用中最为典型的产品数据包，是用于证实产品质量与可靠性满足规定要求，支持对产品进行评价和验收的各数据项目的集合，即产品交付数据包，其核心数据主要包括：
①产品基础数据，主要包括构成产品的原材料、元器件、成品件等基础材料的相关信息；
②产品关键特性数据，主要包括产品设计关键特性、工艺关键特性和过程控制关键特性的相关信息； ③产品功能性能数据，主要包括反映产品最终状态的功能性能的相关信息。 4)数据包的关键
产品关键特性数据是证实和评价产品质量与可靠性的关键信息，也是产品数据包的核心内容。产品数据包中提出的产品关键特性包括“设计关键特性”、“工艺关键特性”和“过程控制关键特性\"三部分。 ①产品设计关键特性是产品设计过程中对产品最终质量与可靠性有决定性影响的特性；
②产品工艺关键特性是产品工艺设计过程中对产品最终质量与可靠性有决定性影响的特性，要围绕产品设计关键特性的工艺实现确定；
③产品过程控制关键特性是产品在生产过程控制中对产品最终质量与可靠性有决定性影响的特性，要围绕产品设计关键特性和工艺关键特性的生产实现确定。
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产品三类关键特性要围绕产品设计、工艺、过程控制三个环节，通过辨识、分析可能存在的风险因素，并比较各风险因素的危害程度和不确定性的基础上，分别予以确定。 5)数据包的作用
产品数据包既是产品质量与可靠性特性要求形成过程的客观记录和产品实现过程质量与可靠性特性状态的客观证实，又是实施过程控制、开展质量改进、产品交付验收的重要依据。 6)产品成熟度与产品数据包的对应关系
数据包的完备程度是产品成熟度的重要标志。产品可重复生产性(设计文件和图纸的完整性、工艺生产文件和图纸的细化量化程度、配套物资的稳定程度)、生产过程受控程度(产品保证过程文件的完整性)、质量与可靠性量化和可控程度(可靠性设计与验证完整性、试验次数)等产品成熟度的关键特征，都是数据包的重要内容，如表1．5所示。
表1—5产品成熟度与产品数据包的对应关系
产品成熟 度等级 l级 原理样机产品 2级 工程样机产品 产品数据包中包含了功能、性能参数指标要求；初步识别了产品关键特性参数(含设计、工艺、过程控制关键特性)，形成了清单； 产品数据包工作策划形成了飞行产品研制过程数据(含产品基础数据、产品关键特性数据、产品功能性能数据等)记录项、比对要求及表格格式；经地面验证的产品关键特性参数及检验方法形成了正 式要求；形成了功能性能参数的地面模拟飞行环境鉴定级实测数据。 3级 飞行产品 产品数据包中形成了飞行产品基础数据：形成了产品关键特性实测数据：形成了功能性能参数的地面模拟飞行环境验收级实测数据和所有其他地面测试数据。产品数据包中形成了飞行数据记录项要求及表格格式。 产品名称 产品数据包与产品成熟度的对应关系 4级 一次飞行 考核产品 产品数据包中的关键特性参数经飞行验证；记录产品功能性能的飞行实测数据并与地面实测数据进行了比对分析。产品生产和飞行数据表格格式经过实际应用和改进。 5级 多次飞行 考核产品 产品数据包中补充了多次飞行产品基础数据、产品关键特性的多次实测数据；积累了功能性能的多次地面测试和飞行实测数据，并对多次实测数据进行了比对分析。作为质量问题归零的措施，针对4级成熟度定级后出现17
的质量问题，补充、修改、完善了产品数据包中的相关数据。 6级 三级定型 产品 产品数据包中对多次飞行的产品基础数据进行了分析和要求值的固化；对产品关键特性参数的多次实测数据进行了分析，对要求值和检验验证方法进行了固化；固化了功能性能指标。产品数据包中补充了定型过程中进一步开展的试验验证形成的数据，形成最大环境适应性数据和极限能力数据。产品数据包中补充了产品研制、成熟度提升过程中所有更改、增加及验证结果数据。产品数据包中固化了产品生产及飞行数据记录项、比对要求及表格格式。确定了要建立成功数据包络线的参数；形成信息化的数据库，开始积累各项数据。利用已开展的地面和飞行考核数据，进行了产品可靠性评估。 7级 二级定型 产品 产品数据包中进一步补充了3次飞行产品的基础数据、关键特性实测数据、功能性能地面及飞行实测数据。作为质量问题归零的措施，针对6级成熟度定级后出现的质量问题，补充、修改、完善了产品数据包中的相关数据。根据重复生产和多次飞行考核数据记录、比对的实践情况，对固化的产品生产及飞行数据记录项、比对要求及表格格式进行了持续改进。统计历次飞行成功产品的关键特性参数实测值，并结合成功地面试验结果形成成功数据包络线，对于与飞行环境密切相关的产品，还要形成环境条件参数成功数据包络线。根据增加的地面和飞行考核数据，更新了产品可靠性评估结果。 18
8级 一级定型 产品 产品数据包中进一步补充了2次飞行产品的基础数据、关键特性实测数据、功能性能地面及飞行实测数据。作为质量问题归零的措施，针对7级成熟度定级后出现的质量问题，补充、修改、完善了产品数据包中的相关数据。根据积累的地面和飞行实测数据，进一步修订了成功数据包络线。细化完善产品数据包中的关键特性参数，偏差控制在60以内，达到精细化要求。根据应用情况，进一步对产品数据包中生产及飞行数据记录项、比对要求及表格格式进行改进。根据增加的地面和飞行考核数据，修订了产品可靠性评估结果，产品可靠度评估值在O．7置信度条件下不小于0．99。 注：偏差控制在60以内指的是产品的不合格率控制在3．4×10-6
3 航天产品成熟度定级条件及要点
航天单机产品按照产品生命周期内成熟度进阶，将产品成熟度等级名称划分为原理样机产品、工程样机产品、飞行产品、一次飞行考核产品、多次飞行考核产品、三级定型产品、二级定型产品、一级定型产品等8个级别，每一成熟度等级的产品，在设计、工艺、产品保证和过程控制、试验验证、数据包建设、完成的产品标志和工作标志等6个方面对应着不同的成熟度等级条件。
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