科技路线图方法简介

原子

 

科技路线图方法简介

    一、引言

　　

　　路线图（Roadmap）最早出现在美国的汽车行业，起初是用于技术领域，用来识别那些可能成功的技术。从20世纪70年代开始，摩托罗拉、康宁等大型企业开始用它进行产品规划，在行业内产生了深远的影响。随后，美国各公司、行业，国家实验室，政府部门等开始绘制各种路线图，路线图的应用从技术领域逐步扩展到科学领域。

　　

　　近十年来，科技路线图作为一种战略规划预见方法得到了广泛的应用。科技路线图从产品技术路线图拓展到学科领域路线图和综合科技路线图，并广泛应用于科研机构发展计划、学科发展预见和国家科技发展的远景规划中。特别是科技路线图已从少数科技发达国家的行动，拓展成几乎所有科技发达国家的行动，很多发达国家都将科技路线图用于本国科学研究和技术发展的规划和预测，以及国家战略政策的制定。如，韩国的国家R&D事业总体路线图，欧盟的大装置发展科学路线图，加拿大的基于生物的基础原料、燃料及工业产品的科技创新路线图，英国的空间研究战略计划和关于中子源研究10年发展战略的科技路线图，澳大利亚的二氧化碳捕获和储存-研究发展与示范技术路线图，日本的微电子研发路线图，韩国的燃料电池和氢的科技路线图计划等。

　　

　　在各国制定的科技路线图中，短期的是5年到15年，较长的则是20至30年，例如美国NASA的很多天文和航天计划时间大多跨度在10至30年之间。有些国家的科技路线图甚至达到了100年，如日本的2100年能源战略科技路线图。各种科技路线图虽然在应用范围和时间跨度上各不相同，但却都体现了三种优势：在需求方面和可以满足这些需求的所用技术方面达成一致，整合不同利益的共同观点；可以提供一套机制，在一定的目标范围内预测科技走向；可以提供一个计划框架，并协调各种层次上的研究开发，既包括单个组织或公司，也包括整个学科或行业，甚至跨行业、跨国家或国际层次。

　　

　　二、科技路线图基本概念和基本框架

　　

　　1、基本概念

　　

　　（1）技术路线图和科技路线图的定义

　　

　　技术路线图（Technology Roadmap）是为了满足产品的开发需求而进行备选技术的识别、选择和开发的技术规划，可以用于探寻和确认技术资源、组织目标和不断变化的外在环境三者的联系，是支撑技术管理和规划的有效工具。

　　

　　技术路线图应用在不同领域中，会有不同的定义。应用于企业产品开发时，又称为产品技术路线图。当应用于科学研究和技术开发时，又称为科技路线图。美国海军研究办公室Kostoff等学者认为“科技路线图就是一种使决策者在未来科技发展远景上达成一致的工具，其过程就是确认，评估和选择各种战略上的可能性，使这种可能性可以实现已有的科技目标。”

　　

　　（2）科技路线图与科技规划

　　

　　科技路线图作为一种战略工具，可以提高技术预见活动、把握科技发展规律和未来的能力。科技路线图遴选出的关键技术及关键技术领域和重要科学方向是科技规划的重要内容，科技路线图对科技决策和规划具有重要支撑作用，主要体现在三个方面：

　　

　　①科技路线图为科技规划提供整合不同利益的共同体观点，并可以将达成共识的结果落实到发展战略中。

　　

　　②科技路线图可以提高科技规划的针对性和准确性，有利于决策者更好地把握科技的未来走势和可选的应对策略。

　　

　　③科技路线图能提升科技规划管理过程中的执行和实施能力。作为战略图谱，科技路线图可以为作为部署科技项目的重要指南。

　　

　　（3）科技和技术路线图的类型

　　

　　按应用层次可分为规划（Program-level）路线图和项目（Project-level）路线图；按内容和应用范围可分为科学与技术路线图、政府和行业路线图、组织和企业路线图；按对象的规模可以分为科学研究路线图、跨行业路线图、行业路线图、技术路线图、产品路线图、产品技术路线图等；按应用目的可以分为综合规划路线图、战略规划路线图、知识资产路线图、竞争战略/能力路线图、产品/服务路线图等。另外，路线图可以采用形式来展现，比较常见的有文本型路线图、单层式路线图、多层式路线图、条形图式路线图、表格型路线图、图形式路线图、图画式路线图、流程图式路线图等。

　　

　　2、基本框架

　　

　　科技路线图的一般框架包括时间线，组成要素、节点链接和优先度等内容。

　　

　　（1）一条时间线

　　

　　科技路线图是一个基于时间的规划图，描述从现在到未来某个时间点过程中的各个目标或各种需要解决的问题。它是一个过程图，并非某个时间点的现状图。

　　

　　（2）五个要素

　　

　　科技路线图由科学需求、科学任务，技术选择，研发计划和资源保障五大要素组成：

　　

　　科学需求（Science Requirements）：主要是说明科研随着时间的变化情况，即目前的需求是什么，未来将会怎样。

　　

　　科学任务（Science Missions）：表示要满足上述需求或实现科学需求的目标将要完成怎样的任务。

　　

　　技术选择（Technology Options）：表示要完成满足需求的任务需要那些技术支持，需要有哪些必备技术，现有技术，所需开发的技术，并做出选择。

　　

　　研发计划（R&D Plans）：表示为所选关键技术研发制定可行的项目开发计划。

　　

　　资源保障（Resource Supports）：表示在完成科技目标过程中需要的资源支持，通常包括人财物和管理等。

　　

　　（3）节点和链接

　　

　　普通地图上的节点和链接都是向量，既能表示距离也能表示方向。同样，科技路线图中也有节点和链接：节点表示某个确定时间需要完成的目标；链接在横向上表示表示时间先后，纵向上表示要素之间支持或推动关系。创建科技路线图时，需要确定图中的节点并明确他们的属性，同时将节点链接起来并明确他们间的关系。

　　

　　（4）优先度

　　

　　在科技路线图中，满足某一科学需求可能要完成许多科学任务，不同的任务又可能有多种技术支撑。科技路线图将给出这些任务和技术的优先次序和重要程度。

　　

　　三、科技路线图制定的基本方法和技术手段

　　

　　1、基本方法和模式

　　

　　目前，科技路线图主要依靠专家意见来绘制。工作方式是召集一组或几组专家，或将不同领域的人员分成几个工作组，利用参与者的知识和经验来确定路线图的节点及链接的属性。也可以使用计算机分析科技数据库，辅助专家确定核心研究领域并预测科学发展趋势。

　　

　　另外，还可以采用基于计算机的方法。通过用计算机对有关科学、技术的大型文本数据库进行分析，包括学术论文、研究报告、信件等；利用各种分析方法，如引文分析方法确定科研领域的核心研究领域，预测量化学科之间的相关性；用基于文献的分析方法预测学科之间的潜在联系，对科学发展趋势进行预测等。

　　

　　综观国际上已有科技路线图的绘制模式，可以分为以下三种类型：自顶向下的规划模式、自底向上的需求驱动模式、双向结合的综合模式。

　　

　　2、基本技术手段

　　

　　（1）情景分析法

　　

　　情景分析法是一种直观的预测方法，是在假定某种现象或某种趋势持续展开的前提下，对可能出现的后果进行预见。情景分析立足于现实，以各种特定的预见结果为前提，尽可能把各种偶然因素纳入分析框架，以求描述出各种可能出现的动力学图景。

　　

　　（2）层次分析法

　　

　　层次分析法是一种定性分析和定量分析相结合的决策分析方法，它首先将复杂的问题分解成若干层次，建立起有序的递阶层次结构，从而使人的经验和判断能用数量形式加以表达和处理。在具体解决问题时，通过确定模型中最低层各因素相对于最高层（目标层）的权重分配，或者是相对优劣程度的排序进行评估选优。

　　

　　（3）TRIZ理论

　　

　　TRIZ是俄文“创新问题解决理论”的词头缩写，起源于苏联，英译为“Theory of Inventive Problem Solving”，缩写为TIPS。1946年，以苏联海军专利部G．S．Ahshuller为首的专家开始对数以百万计的专利文献加以研究，经过50多年的收集整理、归纳提炼，发现技术系统的开发创新是有规律可循的，并在此基础上建立了一套体系化的、实用的解决发明创造问题的方法，即为TRIZ理论。

　　

　　（4）考虑不确定因素

　　

　　美国Idaho国家工程和环境实验室针对美国能源部提出的科技路线图绘制指南，就绘制过程做了改进。其中，最重要的改进是在绘制过程中考虑了不确定因素的影响。在技术路线图需求评估阶段和制定技术路线图对策阶段，各种不确定性因素可能导致的后果都被详细地记录，并确保有关信息的收集，避免了绘制过程中长期基于“各种假设”的弊端。这样的改进缩小了技术路线图的范围，增加了技术方案的可信度。

　　

　　四、科技路线图制定的一般流程

　　

　　科技路线图制定的一般流程可以分成四个阶段：路线图的启动、科学任务界定、科技对策制定以及路线图的执行。各阶段的具体任务如下图所示。

 

 

　　

　　1、路线图的启动阶段

　　

　　制定路线图时，必须先确定资助者和参加人员；明确提出科学需求，即制定路线图的最终目的；定义路线图的范围。这些工作是制定路线图的前提。

　　

　　（1）明确资助者和科学需求

　　

　　制定路线图首先要明确资助者并落实资金支持。由于路线图常用于风险高、可预见性强、花费大的项目中，制定科技路线图本身的花费也比较大，因此，资助者必须明确地提出科学需求，使专家们的讨论能有的放矢。

　　

　　（2）组建核心团队，确定参与者

　　

　　资助者将指派领导人员，并与领导人员一起选择专家组建核心团队，然后再选择参与的各领域专家。领导者必须富有远见，具备项目管理和团队建设技能，并具有制定路线图的经验（必要时可以组建顾问团）。

　　

　　（3）确定路线图的范围和界限

　　

　　科技路线图的制定是一个较为开放的讨论过程。为取得更好的结果，专家们事先要明确地限定路线图的范围，形成正式的任务说明和权责说明，并得到资助者的认可。确定的范围最好包含科学需求的各个方面，或者仅包括需要重点突破的方面。另外，制定路线图的步骤、组织机构、交流沟通机制、预算、时间框架、进度和预期成果等也要同时确定。通常，科技路线图的时间范围为10～30年。

　　

　　2、科学任务界定阶段

　　

　　科学任务界定是路线图制定过程中最重要的阶段。根据资助者的科学需求，专家们在限定的范围内界定一系列科学任务，评估现有科技能力并找出完成科学任务尚存的差距，继而确定具体的发展目标。

　　

　　（1）确定科学任务并识别风险与机遇

　　

　　专家们经过讨论后，通常会针对科学需求提出多项可能的科学任务。由于这些任务所具有的高风险性，专家们必须对其加以评估，确定每项任务的不确定性及潜在机遇，筛选出在现有条件下最有可能完成的科学任务。

　　

　　（2）评估现有科技能力，确定差距

　　

　　根据所确定的科学任务，专家们需要评估社会现有的科技能力，明确现有科技能力与完成科学任务之间的差距，从而找出完成科学任务的可能途径。

　　

　　（3）确定技术发展目标

　　

　　为解决能力差距问题，需要从技术上实现多个突破。为此，专家们要立足于现有科研能力，向前设定一个个有代表性的技术发展目标，并给出计划的完成时间。

　　

　　3、科技对策制定阶段

　　

　　（1）确定实现目标的技术对策

　　

　　技术对策可以采用头脑风暴法来获取，然后通过筛选来减少备选方案。筛选主要依靠参与专家的意见，需要综合考虑时间、花费、潜在利益以及维护费用等因素。初步筛选不用经过严格的分析，目的是将详细分析集中在那些更可行的方案上。

　　

　　（2）确定各项技术对策的优先度

　　

　　许多技术对策可能是利用现有资源难以实现的研发工作。哪些技术对策应该优先实施？这需要专家们达成共识。

　　

　　（3）制定综合的进度时间表并撰写报告

　　

　　优先实施的技术对策将体现在一个综合的进度时间表中。进度表可采用图形、表格相结合的形式，描述每一个活动及其目标、花费和进度计划等情况。随后，综合各阶段成果撰写出路线图报告。

　　

　　4、路线图的执行阶段

　　

　　路线图报告成稿后，经资助者和专家们审查通过，才可以发布并进入执行阶段，还可以用管理简报的形式定期公布相关情况。路线图报告发布后，需要制定实施方案，内容包括具体的短期活动和预算，以及长期的资源计划。随着执行的推进，还需要对路线图内容定期的（3～5年）进行重新评估。