Poziomy gotowości technologicznej (z ang. technology readiness level – TRL) to miara szacowania dojrzałości technologicznej przedsięwzięcia badawczo-rozwojowego. Klasyfikacja i skala TRL, choć początkowo była stosowana przez amerykańską agencję kosmiczną NASA do oceny zaawansowania technologicznego projektów branży kosmicznej, dziś jest powszechnie stosowana także w innych sektorach przemysłu. Wyróżnia się 9 poziomów gotowości technologicznej, w których pierwszy poziom opisuje najniższy stopień zaawansowania technologicznego projektu, podczas gdy poziom dziewiąty oznacza jego pełną dojrzałość i gotowość do wdrożenia.
Co oznaczają poszczególne poziomy TRL?
Poniższa skala TRL pokazuje nam w prosty sposób, jak przebiega proces badawczo-rozwojowy w ujęciu od badań podstawowych po przygotowanie technologii do wdrożenia na rynek. W celu lepszego zrozumienia poszczególnych poziomów przedstawiamy przykłady z branży obrazowania spektralnego w rolnictwie.
TRL 1 – Zaobserwowano i opisano podstawowe zasady danego zjawiska
Badania na tym etapie polegają na obserwacji i opisaniu podstawowych zjawisk i faktów. Badania te są typowymi badaniami naukowymi i służą zdobyciu nowej wiedzy w danej dziedzinie bez konkretnego i praktycznego zastosowania. Przykładem badań na poziomie TRL 1 w odniesieniu do technologii obrazowania spektralnego będzie analiza widma spektroskopowego o różnej długości fali odbitego od poszczególnych obiektów, związków chemicznych, pierwiastków i określenie parametrów światła odbitego.
TRL 2 – Badania laboratoryjne, w których określono koncepcję technologii lub jej przyszłe zastosowanie
Badania na tym etapie są już nastawione na zastosowanie w praktyce gospodarczej i dotyczą prac koncepcyjnych nad możliwością zastosowania badań podstawowych w przemyśle. Powstaje koncepcja technologiczna, której założeniem jest pewna hipoteza, np. w odniesieniu do wskazanego powyżej przykładu badań podstawowych, stawiamy hipotezę, że za pomocą widma spektroskopowego można pozyskać wiedzę na temat zawartości poszczególnych składników w pszenicy, a tym samym monitorować stan odżywienia rośliny na poszczególnych etapach jej rozwoju.
Przedstawione założenia mają charakter hipotetyczny, nie ma jeszcze potwierdzonych dowodów i szczegółowej analizy. Etap TRL 2 kończy się na zdefiniowaniu wymagań dla przeprowadzenia eksperymentu potwierdzającego przyjęte założenia.
TRL 3 – Prototypowanie w celu potwierdzenia krytycznych funkcji lub koncepcji technologii
Na tym etapie tworzony jest pierwszy prototyp technologii, który jest testowany w laboratorium i dowodzi się słuszność przyjętych hipotez badawczych na wcześniejszym etapie. Idąc dalej za przykładem widma spektroskopowego etap ten w praktyce oznacza tworzenie pierwszych algorytmów analizy widm pochodzących z kamery spektralnej dedykowanych do oceny stanu odżywienia pszenicy oraz przeprowadzenie eksperymentów w laboratorium z wykorzystaniem kamery spektralnej w celu zidentyfikowania konkretnych pierwiastków i związków oraz określania ich stężenia, a następnie porównania z wynikami analiz chemicznych rośliny. Przesłanką do kontynuowania badań jest uzyskanie istotnej statystycznie zbieżności rezultatów.
Etap TRL 3 kończy się na zdefiniowaniu wymagań dla głównych komponentów technologii tj. oprogramowania do analizy widm odbitych oraz platformy, na której umieszczona będzie kamera spektralna.
TRL 4 – Testowanie w warunkach bojowych w laboratorium i weryfikacja komponentów technologii lub podstawowych jej podsystemów
TRL 5 – Testy i ocena skuteczności w użytku ograniczonym w środowisku zbliżonym do rzeczywistego
TRL 6 – Testy i ocena skuteczności w użytku rozszerzonym w warunkach zbliżonych do rzeczywistych
TRL 7 – Wdrożenie do użytku operacyjnego
TRL 4-7 dotyczą demonstracji technologii. Poszczególne poziomy gotowości technologicznej TRL różnią się od siebie warunkami demonstracji i poziomem zaawansowania prototypu.
Poziom 4 odpowiada za demonstrację komponentów wstępnie zintegrowanych w warunkach laboratoryjnych, czyli wracając do przytoczonego przykładu będzie to np. opracowanie pierwszego prototypu i testowane w warunkach laboratoryjnych przy uwzględnieniu pełnego problemu lub zbioru danych – np. roślina pszenicy jest badana z poziomu drona w laboratorium. Prototyp w fazie TRL 4 ma niską wiarygodność, bo nie uwzględnia szeregu czynników występujących poza laboratorium i wciąż różni się znacząco od pożądanej końcowej innowacji.
Poziom 5 dotyczy już demonstracji zintegrowanych komponentów technologii w warunkach zbliżonych do rzeczywistych czy też symulacyjnych. Skala testów na etapie TRL 5 zwiększa się w porównaniu z poziomem 4, w niektórych przypadkach można ją również nazwać skalą półtechniczną. Dokładność i poziom zaawansowania prototypu również znacząco wzrastają. Do badań włączane są wybrane warunki panujące w środowisku rzeczywistym np. rośliny zraszane są wodą i weryfikacji podlega skuteczność działania kamery w obliczu możliwych odbić światła od kropel wody, badany jest wpływ stabilności lotu drona na uzyskiwane wyniki z kamery (np. symulacja podmuchów wiatru), itp. Algorytmy analizy widmowej są udoskonalane.
Poziom 6 to duży skok technologiczny w porównaniu z poziomem 5. Skala testów i poziom zaawansowania prototypu wzrastają znacząco. Demonstracja odbywa się w tzw. skali pilotowej, wg niektórych źródeł jest to dalej skala laboratoryjna, ale symulująca już warunki operacyjne. W praktyce bliżej jest na tym etapie do skali rzeczywistej niż laboratoryjnej. W opisywanym przykładzie platforma latająca wraz z kamerą spektralną zostają przetestowane na mikro poletku doświadczalnym na świeżym powietrzu. Efektem badań na etapie TRL 6 jest potwierdzenie, że końcowy produkt jest możliwy do stworzenia i będzie spełniał swoje zadania. Etap ten kończy fazę badań przemysłowych i na podstawie uzyskanych wyników można przejść do rozwoju technologii, która będzie funkcjonowała już w warunkach docelowych.
Od poziomu 7 zaczynają się już prace rozwojowe, czyli opracowanie prototypu technologii bliskiej finalnej i jej demonstracja w warunkach naturalnych (np. badania na dużym polu uprawnym, w różnych warunkach pogodowych, i w różnych okresach rozwoju rośliny). Testy na etapie TRL 7 pozwalają na zidentyfikowanie błędów w technologii w celu jej dalszego rozwoju.
TRL 8 – Zakończono badania i demonstracje ostatecznej formy technologii
TRL 9 – Sprawdzenie czy technologia w warunkach rzeczywistych odniosła zamierzony efekt
Na dwóch ostatnich poziomach gotowości technologicznej mamy już do czynienia z technologią wdrożoną do użytku. Na TRL 8 wprowadza się już ostatnie poprawki i modyfikacje i nadaje technologii ostateczny kształt. Wszystkie funkcje technologii zostają przetestowane w rzeczywistych warunkach użytkowania. TRL 9 to już pilotażowe wdrożenie technologii i sprawdzenie czy spełnia swoją funkcję w wielkoskalowej produkcji.
Poziomy gotowości technologicznej TRL a rodzaj badań
Każdy poziom gotowości technologicznej odzwierciedla odpowiedni rodzaj prac B+R. Poszczególne poziomy dzielimy na:
- Badania podstawowe (TRL 1)
- Badania przemysłowe (TRL 2-6)
- Prace rozwojowe (TRL 7-9)
W trakcie definiowania skali TRL należy jednak pamiętać, że definicje poszczególnych poziomów są dość ogólne. W rzeczywistości, ze względu na duży poziom skomplikowania zagadnień badawczych oraz różność dyscyplin, przypisywanie TRL do danego projektu B+R nie jest łatwe.
Ponadto nie każdy projekt B+R musi przechodzić przez wszystkie TRL, w szczególności przez wszystkie etapy demonstracji technologii. W takich przypadkach TRL należy traktować jako narzędzie pomocnicze i nie ma potrzeby prowadzenia badań, które dla przedsięwzięcia B+R nie są uzasadnione.
Ponadto z reguły przedsiębiorstwa nie zaczynają projektów B+R od badań podstawowych, one są domeną sektora nauki. W zasadzie TRL 1-3 to etapy stricte naukowe, z których powstaje szereg publikacji, a które z kolei są podstawą do tworzenia nowych produktów czy technologii przez przedsiębiorstwa np. w stanie techniki znane są algorytmy odpowiadające za pewne funkcje np. algorytm A na sprzęcie B rozpoznaje obiekt C ze skutecznością D. Daje to podstawę dla przedsiębiorstwa do podjęcia projektu B+R polegającego na rozwoju algorytmu A, jego modyfikacji, dostosowaniu do technologii, którą chce opracować np. skuteczne rozpoznawanie towarów na półkach sklepowych. Rozwija więc technologię zaczynając od TRL 4, czyli badań przemysłowych.
Kluczowe dla takiej klasyfikacji jest zidentyfikowanie problemów technologicznych, jakie należy rozwiązać, aby rozwijać technologię na dalszych TRL. Głównym celem badań przemysłowych jest bowiem poszerzenie wiedzy w celu opracowania nowych bądź znacząco ulepszonych produktów, procesów lub usług.
Czytaj