NASA戰略技術投資組合管理研究系列之二 NASA技術路線圖及其制定過程研究

原標題：NASA戰略技術投資組合管理研究系列之二 NASA技術路線圖及其制定過程研究

編者按：

從2010年開始，美國國家航空航天局（NASA）開始採取一種新的技術投資組合管理方法，持續開展航天技術的研發與創新，支撐未來發展的需要。這套投資組合管理方法涉及技術路線圖、戰略投資規劃、技術執行委員會和技術港等環節和流程。為了更好的了解NASA的技術管理和投資決策過程，作者試圖通過一系列研究對其中核心環節的流程和方法進行整理，以求獲得NASA技術投資組合管理的全貌。本文將對NASA技術路線圖的及其流程進行整理。

從2010年開始，NASA開始採取一種新的技術投資組合管理方法（如圖1所示），以識別面向未來的技術體系、優化平衡技術布局、統籌協調預算資金、避免投資重複冗餘。技術路線圖是NASA戰略技術投資組合管理的起始點，是一體化技術管理過程的輸入和基礎要素，其核心作用在於識別面向未來的技術體系，以此為基礎進行技術優先排序、抉擇遴選，以實現NASA投資利益的最大化，保證戰略技術投資組合管理的科學性。

▲圖1 NASA技術投資組合管理框架

一、基本背景

2010年NASA授權法案要求開展一項研究，以鞏固其在航天技術研發方面的優勢。為此，NASA組建了獨立的交叉技術任務部（即航天技術任務部），設立了專門的航天技術計劃，目標是快速研發、演示、引入變革性、高收益的技術，支撐NASA的使命任務、航空工業發展、政府機構需要和國家戰略目標；同時，NASA著手制定航天技術路線圖以發掘技術需求，為航天技術投資組合管理提供輸入，指導航天技術研發計劃的實施。

二、NASA技術路線圖的基本構成

NASA技術路線圖是一套涵蓋未來20年NASA所需的多種技術及其發展路線的文件。迄今為止，NASA已經出台兩版技術路線圖，即2012技術路線圖和2015技術路線圖。2012技術路線圖由14個技術領域構成，2015技術路線圖在此基礎上進行了較大的調整，由16個報告構成，包括總論和15個技術領域路線圖。總論是對路線圖內容和發展過程的總體概述，其餘15個技術領域路線圖採用了四級「技術領域分解結構」進行組織（如圖2所示），第一級為技術領域（15個），第二級為技術子領域，第三級為技術（340項），第四級為研究任務（或稱候選技術）。

▲圖2 NASA技術路線圖技術領域分解結構示例

每個技術領域路線圖由摘要、目標與挑戰、發展路線圖、技術分解圖以及一整套的候選技術構成。其中，候選技術是2015技術路線圖的一個亮點，按照對NASA任務的支撐作用分為使能（牽引）技術和增強（推動）技術。使能型候選技術是完成某項任務的必備技術，增強型候選技術則不針對具體的特定任務，因此在各個技術領域圖形化的發展路徑中，是以使能型候選技術作為基本單元。候選技術基本信息由三部分構成：（1）技術部分，包括技術描述、技術挑戰、技術現狀、技術目標和技術依賴關係；（2）能力部分，包括所需能力、能力現狀、能力目標；（3）任務關聯部分，列出了對此能力有需求的設計參考任務和相應時間表。

三、NASA技術路線圖的制定過程

技術路線圖由NASA技術首席辦公室、各研究中心和其他政府機構的專家共同參與完成，技術首席辦公室、各技術領域的主席和聯合主席負責領導。總的來看，路線圖制定主要包括兩大流程、三個步驟：NASA流程，主要是組織開展路線圖草案的制定工作；國家研究委員會流程，主要是開展獨立的外部評估；而後，NASA根據各方意見和評估結果修訂後發布。NASA技術路線圖的制定是一個反覆迭代更新的過程，按照要求每四年更新一次。

（一）2012年路線圖的制定過程

2012版路線圖的制定是一個從無到有的過程，能夠反映技術路線圖擬制工作的全貌，比較具有代表性（如圖3所示）。該版技術路線圖制定工作始於2010年4月，在獲取需求輸入、確定技術領域、設立研究分組、明確共性方法後進行路線圖的擬制，2010年11月形成了《一體化航天技術路線圖（草案）》，而後向公眾發布並由國家研究委員會對路線圖草案進行獨立評審。國家研究委員會建立了評估準則、確定了能力差距，並提出發展優先排序建議，最終評估報告《NASA航天技術路線圖與優先排序：重建NASA技術優勢與輔平航天新紀元之路》於2012年初發布。之後，NASA進一步完善路線圖的內容，增加了國家研究委員會對各技術領域意見和建議，2012年4月形成最終版本路線圖對外發布。

▲圖3 2012版技術路線圖的出台過程

（二）2015年路線圖的制定過程

2015技術路線圖是在2012年技術路線圖的基礎上制定，其制定過程、包含內容與形式有所調整（如圖4所示），主要體現在：一是引入了NASA自身和外部的多個技術機遇和需求作為輸入；二是所有技術路線圖採用了相同的四級「技術領域分解結構」；三是範圍上有很大拓展，增加了航空技術領域，實現了航天技術和航空技術的雙覆蓋，此外還增加了總論、交叉技術、候選技術等細化內容；四是擴大了公開評審和評論的範圍。

▲圖4 2015版技術路線圖的更新過程

從2013年3月開始，NASA召開了一系列技術執行委員會會議，討論改進路線圖制定進程、拓展路線圖的範圍與內容。6月，NASA主持召開了技術交流會，代表來自學術界、商業工業界和相關政府部門，進一步分析NASA技術研發管理過程，商議技術路線圖制定流程與未來任務優先排序。根據技術執行委員會的決議、中心技術委員會（CTC）和外部管理人員的反饋意見，NASA明確了2015技術路線圖的制定過程、內容範疇和展現形式，決定由各中心、任務委員會與辦公室推薦選定路線圖制定小組成員，並增加外部政府部門評審。

2014年1月，技術路線圖小組正式開始工作。該小組採用系統分析方法，根據各任務部的計劃任務和概念設計參考任務，形成未來20年任務能力需求文件，開展能力差距評估、識別能夠實現所需能力的潛在技術，針對每項潛在技術梳理其發展現狀及具體的候選技術，針對每項候選技術形成包括技術目標、能力目標、關聯任務等信息在內的基本情況表。由此，形成15個技術領域的路線圖草案，之後NASA組織對路線圖進行了廣泛的評審，主要由NASA各中心、其他政府部門、NASA總部等，對各個技術領域路線圖內容進行審查。

2015年春季，NASA正式對外發布該路線圖，並持續收集其他政府部門、商業工業界、學術界和公眾的意見。同時，NASA委託國家科學、工程與醫學研究院進行獨立評審，2016年評審報告《NASA航天技術路線圖與優先事項重估》發布，在該在評估報告、技術路線圖等基礎上，NASA於2017年更新了其《戰略技術投資規劃》。

四、NASA技術路線圖的制定特點

NASA技術路線圖體現出較強的系統性和科學性，通過上述的論述可以看出其制定過程有如下特點：

（一）以任務需求為牽引確保技術識別的靶向性

技術路線圖的任務需求包括兩部分，即計劃任務（實際任務）和概念設計參考任務（想像任務），概念設計參考任務來源於載人探索任務部和科學任務部。載人探索任務部提供的任務基於NASA能力驅動框架，以初始探索任務、拓展低地球軌道以遠研究、進入太陽系、探索其他世界、行星探索為目標；科學任務部提供的任務來自於「科學十年」和後續「科學計劃」；航空領域任務則來自於「推進領域」和「航空研究與發展計劃」。在這些任務需求基礎上，NASA技術路線圖的指向清晰，可以更加好地識別面向自身的未來技術體系。

（二）廣泛發動和利用部門內外力量進行協作

技術路線圖的制定是一項複雜系統工程，分工協作不可或缺。在NASA內部，以技術執行委員會、技術首席辦公室為領導，調用各個任務部、各中心的力量參與路線圖的制定工作，每個技術領域設立了由8~9名專家組成的團隊；在NASA外部，充分引入其他政府部門的支持，徵集任務需求、吸收評審意見，此外還公開採集學術界、商業工業界甚至是公眾意見和建議，從而完善路線圖的制定過程和制定內容。

（三）建立了技術路線圖的系統分析過程

針對每個技術領域中的候選技術，NASA建立了系統的分析過程框架（如圖5所示），從任務類別、設計參考任務等需求輸入開始，逐級細化功能、能力、參數和能力性能指標，調研當前水平，分析能力差距和技術挑戰，由此制定潛在技術和發展路徑，對比當前投資水平和投資差距，形成技術優先排序。這種體系化、系統化的流程為技術路線圖的科學性和可信性提供了保障。

▲圖5技術路線圖的系統分析過程框架

（四）引入了獨立的、客觀的外部評審機制

為了保證技術路線圖的客觀性，避免出現「既當運動員又當裁判員」的情況，NASA聘請了權威的專業機構對路線圖草案進行獨立評審。針對2015技術路線圖，國家科學、工程與醫學研究院組建了一支完全不同的專家隊伍，制定了一整套評估準則和方法，由14人委員會負責對路線圖進行全方位的審議，經過4次集中研討，耗時一年多時間，對路線圖中的技術進行優先排序，並提出修改意見和建議。

五、結語

藉助於技術路線圖以及後續的技術投資組合管理方法，NASA構建出面向未來的航天技術體系，將國家航空航天發展長遠戰略目標與技術研發活動緊密結合，對其技術研發規劃和投資管理具有重要意義。但是對他國而言，NASA路線圖中的航天技術體系固然具有借鑒意義，但更重要的是發掘其制定流程和制定方法中的科學性。

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NASA戰略技術投資組合管理研究系列之一 NASA戰略技術投資組合管理流程概述（2018-02-08）

來源：NASA網站等/圖片來自互聯網

軍事科學院軍事科學信息研究中心 慈元卓 廖小剛

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