扩展技术就绪等级(eTRL)：从部署到淘汰的系统全生命周期管理新框架

《IEEE Open Journal of Systems Engineering》：The Extended Technology Readiness Level (eTRL): From Deployment to Obsolescence

本文针对传统技术就绪等级(TRL)在系统部署后监测空白的问题，提出扩展技术就绪等级(eTRL)新方法。研究团队通过集合论构建系统环境(SE)、需求(R)与性能(P)的三维评估模型，建立TRL 9至eTRL 14的扩展尺度，并以B-52H轰炸机为案例验证该框架能有效追踪系统老化、环境适应性与淘汰风险。该研究为复杂系统全生命周期管理提供了创新性决策分析工具。

　　

在复杂系统管理领域，技术就绪等级(Technology Readiness Level, TRL)作为评估技术成熟度的标尺已应用数十年。由美国国家航空航天局(NASA)首创的9级TRL体系，能有效追踪技术从概念验证到部署应用的成熟过程，被国防部(DoD)等机构广泛用于研发风险管控。然而传统TRL存在显著局限：其评估范围终止于系统部署阶段(TRL 9)，无法监测系统在长达数十年的运行周期中面临的性能退化、需求变更、环境变迁等挑战。随着国防、能源等领域大型遗留系统(legacy systems)老化问题日益突出，亟需能动态评估系统上下文相关性(contextual relevance)与淘汰风险的新方法。

为解决这一空白，Stevens Institute of Technology的Roshanak Rose Nilchiani团队在《IEEE Open Journal of Systems Engineering》发表创新研究，提出扩展技术就绪等级(extended Technology Readiness Level, eTRL)框架。该研究通过集合论(set theory)量化系统环境(System Environment, SE)、需求(Requirements, R)与性能(Performance, P)三者间的重叠关系，构建了包含5个新增等级(eTRL 10-14)的评估体系。当系统性能满足环境中的需求时，其充足性(Sufficiency)指标接近1；而当系统因老化、需求扩张或环境剧变导致三者错位时，充足性下降，eTRL等级相应升高，直观反映系统从成熟走向淘汰的风险轨迹。

研究团队采用案例验证法，以服役超60年的B-52H战略轰炸机为对象，分四个历史阶段(1959-1961冷战初期、1961-1985越南战争升级、1986-1990系统协同、1991-2003角色转型)追踪其eTRL演变。通过分析1800余项工程变更提案(Engineering Change Proposals, ECPs)、政治环境变革(如SALT II条约)、技术迭代(如TF33-P-3发动机更换)等关键事件，生动演示了eTRL框架如何捕捉系统在长期运维中的动态适应性。

关键技术方法包括：1) 基于集合论构建SE∩R∩P/R充足性计算模型；2) 建立eTRL 10-14分级标准(充足性0.75-1至0-0.5区间对应不同风险状态)；3) 采用历史档案分析法重构B-52H系统需求、性能与环境参数的时序数据。

系统充足性量化模型

通过公式Sufficiency = (SE∩R∩P)/R定义系统效能指标。当三者完全重叠时系统处于最优状态(eTRL 9-10)；当需求扩张超越系统性能(如B-52H在越战时期新增电子对抗需求)，或环境剧变(如冷战结束导致核威慑需求收缩)时，充足性指标波动，驱动eTRL等级变化。图1的维恩图直观展示了系统可能面临的六种错位场景。

eTRL尺度设计与应用

如表1所示，eTRL 10-14分别对应：持续运行验证(eTRL 10)、非关键功能缺失(eTRL 11)、需修改才能满足关键需求(eTRL 12)、性能不可接受(eTRL 13)及系统性失效连锁反应(eTRL 14)。图2揭示传统TRL(止于峰值)与eTRL(覆盖衰退期)的本质差异，后者完整描述系统"兴起-成熟-衰退"的自然生命周期。

B-52H案例实证

研究通过四阶段分析揭示eTRL动态：早期(1959-1961)通过技术复用快速达到TRL 9；越战时期(1961-1985)因密集升级需求导致充足性下降(eTRL升高)；系统协同阶段(1986-1990)因B-1B、B-2等姊妹系统分担需求，eTRL回落；后冷战时代(1991-2003)角色转型为常规轰炸平台，需求收缩再次改善充足性。图3的时间序列与图4的维恩图快照清晰呈现了这一演化过程。

研究表明，eTRL框架为遗留系统管理提供三重价值：一是通过充足性指标量化系统上下文适应性，二是借助标准化等级沟通系统状态风险，三是为升级/退役决策提供依据。相较于传统TRL，eTRL有效克服了Olechowski等学者指出的"范围界定模糊""环境适应性不足"等局限。未来研究可结合成本模型，优化遗留系统现代化投资与新建系统的权衡决策。

该研究的创新性在于将静态技术评估工具动态化为全生命周期管理仪表盘，对国防、航天等长周期系统密集领域具有重要实践意义。通过B-52H这一"活化石"级案例的深度剖析，不仅验证了eTRL框架的实用性，更开创了复杂系统老化量化研究的新范式。