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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

312期2017年10月號

出版日期:2017/10/15

正方形 Icon 創新之鑰 Innovation

技術成熟度機制 助技術產業化行穩致遠

撰文/王珮華

現代資訊與知識的流通速度達到前所未有的水準,過去科學家埋首實驗室的發明,得數十年才會進入應用,現在透過技術成熟度評估機制(TRL),可讓更多科技人加入創新行列,幫助新技術及早問世。

人類最偉大發明之一的「燈泡」即為創新科技進展的實例。
人類最偉大發明之一的「燈泡」即為創新科技進展的實例。


創新科技的進展,從來不是今天發明,明天就可以成為產品造福人群。

就拿人類最偉大的發明之一「燈泡」來說,這類將電能轉換為光能的人造光源,可追溯到19世紀初,以兩根碳棒通電的「電弧」,僅能亮幾分鐘;到了1879年愛迪生團隊打造的碳絲燈,已可亮數十小時,中間已經過了70年。20世紀初,許多科學家均投入燈泡的改良,鎢絲燈泡終於出現,美國奇異(GE)公司成功找到可成本低廉的鎢絲量產方式,自此鎢絲燈泡照亮世界超過百年,成為我們熟知的「電燈泡」。


連結新技術發展的橋樑

在知識與資訊交換快速的現代,創新科技從發想到做出產品,或許不用花70年,但研發的過程卻猶如馬拉松接力,公認為發明大王的愛迪生,仍無法單憑一己之力做出電燈泡,更遑論科技越來越複雜,科學家、研究機構、企業如何一棒接一棒,將創新點子推向社會大眾,成為「好用」、「用得起」的新產品,必需靠一套有系統、具客觀標準的方法,讓每階段的創新者,能夠牢牢接住前一階段的棒子,順利奔向商品化的終點。

技術成熟度(Technology Readiness Levels, ;TRL) 為此應運而生。技術成熟度是在1969年由美國太空總署(NASA)提出,對於需要高投資的航太產品,評估研發過程中,關鍵技術(如材料、組件、設備等)的成熟狀態,可讓後續投入的研發資源配置更有效率,也確保技術後續整合於任務所需之產品能符合任務需求。

目前歐盟、日本及韓國都已陸續以TRL 評估機制來掌握重要研發計畫之進度與成果;國內則有工研院、中科院採用TRL機制以提升研發成效,正因越來越多研究導入TRL機制,TRL也成為跨領域、跨國研究的共同語言,希望能有效提升研發成果的產業化效率。

同一技術不同應用成熟度各異

TRL把創新技術從實驗室的概念研究開始,到真實環境的系統或產品應用之間的歷程,分為九級:該技術的關鍵功能在理論上得到初步驗證,進而發展出概念應用,這個階段屬於第一到第三級;材料/元件/原型驗證,也就是從實驗室到真實世界的轉換,則屬於四至五級;原型進行不斷的測試與驗證,到接近可以生產的階段屬於六至七級;達到試量產或可量產階段,則分別為八至九級。級數越大,表示新技術通過越多測試驗證關卡,已經越來越靠近市場。

工研院企劃與研發處副處長賴世卿表示,新技術要進入市場,一定要經過驗證與測試,即使是成熟的技術,在不同的應用上,也有不同的成熟度分級。例如大氣電漿塗佈技術於特定工業產品已經進入成熟應用,但若應用在牙齒美白、農業殺菌,必得重新測試驗證,「尤其應用於人體上,還有法令的規範,成熟度當然要重新評估,」賴世卿說。

創新技術商品化過程漫長

根據文獻研究,創新的航太技術要從TRL 1走到TRL 9,平均得花上16.3年的時間。例如,知名碳纖維材料大廠東麗(TORAY)70年代開始量產碳纖維,直至2013年才獲波音公司採用為787客機的主體材料,這期間經歷40多年;三井化學的塑膠鏡片材料從推出,到進入蘋果供應鏈,也花了20年。

創新技術縱使暫時沒能跨越產業化的「死亡之谷(missing middle)」,也未必是失敗的創新。賴世卿舉例,全世界電池領域不斷在尋找容易取得、便宜的電池材料,鋁電池已經發展了2、30年,最近才在壽命與充放電速度上出現突破,距離市場又拉近了一大步,「TRL越前期,需要花比較長的時間突破,但越到後面,速度會加快,遭遇風險也越小。」


TRL利於跨領域創新

工研院自2012年,在時任副院長的劉仲明院長的建議下導入TRL機制。2013年起,部分具重大效益的研究計畫需運用TRL來評估,以利後續追蹤。而工研院從2008至2016年獲得全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards),在獲獎當年度,TRL從Level 5至9都有,而且目前九成獲獎技術均已邁入產業化。

賴世卿表示,TRL是很重要的溝通工具,特別在跨領域合作上,「因為講的是共同語言,一項材料相關的創新技術TRL是4,另一項光電領域的創新技術TRL是6,這樣就很容易知道彼此在哪個階段,合作起來比較有效率。」現今產業界也漸漸有TRL的概念,有些廠商有能力從TRL 5就承接新技術,但多數中小企業則會到TRL 7至9的技術,才有意願技轉。

科技日益複雜,系統與解決方案成為產業趨勢,TRL在溝通與資源調配上的優勢也逐漸凸顯,讓研發人員在漫長的創新過程中,更專注關鍵技術的突破,提高研發到產業化的成功率與價值。

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