TRL – Uma escala de confiabilidade.
Este tópico sobre Technology Readiness Level – TRL, foi desenvolvido devido a sua importância, para esclarecer sobre o uso da escala TRL e devido à dificuldade de se encontrar literaturas nacionais, objetivas e assertivas sobre o tema. Existe uma grande confusão no entendimento do conceito de TRL. Na verdade, não é tão simples de se entender e é fácil se enganar mesmo.
De uma forma resumida os principais aspectos a serem entendidos sobre TRL são:
- O processo pelo qual uma tecnologia é desenvolvida pode ser descrito através de um monitoramento dos principais marcos alcançados, desde as suas primeiras formulações conceituais, até a sua difusão em diversas aplicações possíveis. Em sua essência a escala TRL é uma referência para estes marcos de desenvolvimento;
- A melhor característica que a escala expressa é o nível de confiabilidade de uma determinada tecnologia. Isto se deve ao fato de que o nível de confiabilidade é uma dimensão comum, que pode relacionar desenvolvimentos de todos as áreas tecnológicas. Para o estabelecimento de um determinado nível de confiabilidade, é necessário validar a tecnologia em questão, sua probabilidade de falha, estabelecendo assim o nível de prontidão da tecnologia. Como exemplo, uma tecnologia que atingiu o TRL 6 deve comprovar um nível de confiabilidade que a torne elegível a ser utilizada em um produto, assim como uma tecnologia em TRL 9 já possui demonstrado seu nível de falha em uso por longo período e em termos de seu tempo entre falhas (MTBF) em um nível bastante alto, normalmente menor de 3,4 falhas por milhões de horas de uso (6 Sigmas) o que é um longo tempo de uso sem falhas, até mesmo para tecnologias consideradas de sucesso alcançarem;
- A escala TRL tem grande utilidade para a gestão do processo de desenvolvimento de uma tecnologia específica, e de forma genérica no processo de desenvolvimento de sistemas ou portfólios baseados em múltiplas tecnologias. Isto é possível devido ao fato que ela é somente uma escala, e não é a escala que caracteriza a tecnologia, mas a avaliação da tecnologia que caracteriza esta na escala TRL. Para se saber qual é o TRL de uma tecnologia, é necessário associar um processo de avaliação, que comprove formalmente e de forma rastreável o nível de prontidão da tecnologia, o qual vai indicar o nível TRL alcançado. Como exemplo, este nível pode ser relacionado, ao nível de probabilidade de falha da tecnologia, seus limites de operação, estabelecidos para um determinado ambiente de uso e outras características relacionadas a sua aplicação;
- A escala foi originalmente criada para definir fases ou estágios associados aos conceitos de Desenvolvimento Tecnológico (normalmente associados aos TRL de 4 a 6). Para se conseguir explicar esta fase em uma escala, foi necessário estabelecer outros níveis além dos limites da fase de Desenvolvimento Tecnológico (TRL de 1 a 3 associados à Pesquisa Básica e de 7 a 9 associados ao Desenvolvimento de Produtos). Assim ela possui pouco sentido prático quanto mais distante esteja da faixa (da escala) do desenvolvimento tecnológico, pois a caracterização tecnológica nas extremidades da escala é normalmente realizada por métricas mais eficientes e conhecidos para estes estágios. Como exemplo, a partir do TRL 7, é o comum a existência de normas que estabelecem os critérios de aceite específicos de um determinado desenvolvimento, ao passo que o esforço associados aos TRLs de 3 a 6 estão associados ao estabelecimento de referências normativas para determinadas aplicações da tecnologia, ou seja nesta fase, no geral ainda as normas não existem, embora setores altamente regulamentas como o de fármacos, por questões de segurança já estabelecem referências normativas para todas as fases do desenvolvimento.
- É necessário associar sempre o nível da escala TRL ao nível de risco ou criticidade da aplicação. Isto é importante, pois somente se faz sentido o uso do TRL, no contexto do desenvolvimento de tecnologias que possuam funções críticas (aquelas que se falharem podem causar altos danos a vida, ao meio ambiente ou material) quando do seu uso ou aplicação. Não faz sentido o uso da escala TRL para os desenvolvimentos onde a tecnologia em desenvolvimento não apresentem uma função crítica, principalmente do ponto de vista de segurança. Como exemplo, o desenvolvimento de uma tecnologia para uma aplicação para o setor nuclear, é extremamente critica para a saúde humana, ao passo que o desenvolvimento de uma tecnologia para um enfeite de natal pode não apresentar criticidade para a saúde, para a vida dos seres humanos ou para o meio ambiente. Falar de TRL quando se deseja produzir um “chaveiro” ou “lembrancinhas” não faz o menor sentido.
Equívocos
É comum se observar uma série de equívocos quanto uso da escala TRL. Isto se deve principalmente devido a falta de entendimento conceitual da escala e dos conceitos relacionados aos processos de desenvolvimento tecnológico. Na sequencia são contextualizados os principais equívocos.
A primeira confusão acontece a partir da tradução dos termos para português. A tradução de “Readiness” é prontidão e não maturidade. Mas, tipicamente TRL é traduzido como Nível de Maturidade Tecnológica. O termo maturidade é normalmente associado ao CMM (Modelo de Maturidade de Capacidade de Processos, desenvolvido na década de 80 pela Carnegie-Mellon University) e não a evolução tecnológica como caracterizada pelo TRL. Conhecer esta distinção é importante para o uso da escala.
A escala TRL, não é uma métrica para desenvolvimento de produtos (caso contrário a sigla seria PRL – Product Readiness Level, e esta não existe). O desenvolvimento dos produtos possui ampla literatura com definições, conceitos, ferramentas e técnicas muito melhores estabelecidas e difundidas. Isto não exclui o uso de conceitos de desenvolvimento de produtos (é recomendável) para o desenvolvimento do produto do projeto no desenvolvimento tecnológico. Já no desenvolvimento de um produto, um aspecto crítico é selecionar a tecnologia que melhor atenda aos requisitos técnicos e econômicos, e estas tecnologias necessitam ter sido validadas de forma adequada, considerando que a tecnologia é um meio para a obtenção do produto.
Devido a sua importância gerencial, é comum e útil associar os níveis da escala TRL a dimensões específicas, do desenvolvimento de uma tecnologia ou para categorias de tecnologias. Porém estas associações, ou uso de dimensões específicas não reflete todo o universo, contextos e tipos de tecnologia. A única dimensão que pode ser generalizada para todos os tipos de desenvolvimento tecnológico é a que representa sua confiabilidade e a sua relação com a criticidade da aplicação.
Como exemplo, é comum se considerar o ambiente onde a tecnologia está sendo desenvolvida como uma dimensão para a caracterização da escala TRL, porém somente o fato de se “testar” a tecnologia em um determinado ambiente, não comprova sua probabilidade de falha, sua confiabilidade, assim como não estabelece os limites para sua operação. Para uma validação, indiferente do tipo de ambiente, é necessário o prévio estabelecimento de todos os requisitos que necessitam ser validados, assim como as métricas associadas a esta avaliação. Dificilmente uma dimensão de ambiente de manufatura será a que melhor caracterizará o desenvolvimento de um software.
Também é comum, associar a escala TRL a aspectos gerenciais ou constatações generalistas, como: tipo de financiamento, características das atividades realizadas, a fases de implementação de negócios, produtos, tipo de organização executora, modelos de gestão. A relação dos níveis da escala TRL se demonstram efetivas para o propósito e contexto que são originalmente apresentadas, porém, não são estas referências que definem o TRL de uma tecnologia. Um equivoco ocorre, quando as pessoas passam a utilizar características gerenciais ou de constatação específicas para caracterizar uma determinada tecnologia. Como exemplo, é comum considerar que atividades realizadas por uma Universidade sejam de tecnologias com TRLs baixos (pesquisa básica) e os desenvolvimentos de empresas industriais (desenvolvimento de produtos) são associados a TRLs altos. Não é onde o desenvolvimento é realizado que vai determinar qual o TRL de uma tecnologia. Isto esta longe de ser uma regra, pois muitas Universidades fazem desenvolvimento tecnológico (TRL 4 à 6), assim como estas instituições não estariam impedidas de realizar desenvolvimentos em TRLs mais altos, ou as empresas de realizarem pesquisa básica. O que define o tipo de desenvolvimento nas instituições, no geral é sua missão institucional e planejamento estratégico, não a escala TRL. Ou seja estas associações são estabelecidas para a apresentação de algum entendimento específico, não estabelecendo uma regra universal.
Avaliação Tecnológica
Em geral, a expectativa do impacto que uma nova tecnologia pode trazer é de natureza probabilística, estando associada ao nível de incerteza do estágio de desenvolvimento em que a tecnologia se encontra. A natureza probabilística surge de vários fatores contribuintes, especialmente se a tecnologia ainda não amadurecida se destina para uma aplicação genérica. Portanto, é necessário o entendimento dos aspectos únicos que uma tecnologia imatura tem de particular:
- Os marcos (gates) encontrados durante um programa genérico de desenvolvimento de tecnologia;
- As fontes de incerteza durante o desenvolvimento;
- Os métodos potenciais para limitar e prever a incerteza, para quantificar o seu impacto.
Ao se planejar o desenvolvimento de uma tecnologia para um projeto específico, é necessário identificar explicitamente as métricas e medidas de interesse, e a avaliação dessas medidas devem ser formalmente acordadas como parte de um processo de revisão que é comumente chamada de Avaliação da Prontidão Tecnológica com sigla em inglês – Technology Readiness Assessment – TRA. Para a execução desta etapa, é necessário entender que o conceito de prontidão tecnológica que é um problema multidimensional, e deve ser tratado como tal.
De uma forma genérica, pode-se considerar que o domínio de desenvolvimento tecnológico é caracterizado por diferentes dimensões e suas métricas associadas, como por exemplo:
- Experiencia: teórica – laboratorial – em campo;
- Ambiente: laboratorial – relevante – operacional;
- Tamanho: subescala – escala completa;
- Representação: modelo computacional – ensaio de laboratório – ensaio experimental – protótipo – produção
Este conjunto de dimensões não é, no entanto, único tampouco completo.
Embora possa ser possível identificar um conjunto definitivo de dimensões que descrevam o domínio do desenvolvimento tecnológico independente da tecnologia, o recomendado é que um desenvolvimento específico identifique (em documentos de planejamento) as dimensões e métricas mais apropriadas.
A ênfase da etapa de garantir que as principais tecnologias que compõem a solução tecnológica, seus componentes, conjuntos e subsistemas sejam adequadamente compreendidas e estejam aptos o suficiente para justificar seu uso no projeto de um produto.
Um processo de avaliação da prontidão tecnológica pode fornecer medidas formais, independentes, quantitativas ou qualitativas para as métricas de interesse. Por sua vez, estas medidas indicam um crescimento dentro do domínio específico de desenvolvimento da tecnologia.
Na prática, no entanto, tal avaliação é geralmente resumida para o gerenciamento e uso das partes interessadas, fundindo estas informações em um número ordinal, unidimensional identificado como “nível de prontidão tecnológica” ou nível – TRL, ou seja, esta é a essência do uso da escala.
Formalmente a melhor característica que pode representar estar a evolução de uma tecnologia para seu uso é a “confiabilidade” associada a um determinado estágio do desenvolvimento, seja quanto a seu desempenho ou segurança. Assim, as dimensões escolhidas devem sempre caracterizar aumento de níveis de confiabilidade.
Contexto histórico
O contexto do uso da escala TRL pela NASA está ligado ao Desenvolvimento de Sistemas, onde se envolve inúmeras novas tecnologias e estas com necessidade de serem qualificadas. Imagine que na década de 60 a NASA precisava desenvolver máquinas capazes de levar o homem à Lua, local desconhecido e jamais antes alcançado. Não existiam tais máquinas ou normas que garantissem o uso de tais equipamentos no ambiente espacial. A quantidade de novas tecnologias a serem desenvolvidas e qualificadas eram enormes e nos mais diversos domínios: materiais, software, componentes, subsistemas, sistemas, manufatura. Um desenvolvimento desta magnitude, no final precisa responder a uma perguntas gerencial: O nível de segurança é aceitável para lançarmos os tripulantes nesta jornada? Os custos e riscos associados são muito altos. A possibilidade de falha deve ser reduzida a um padrão aceitável. Porém, a possibilidade de falha neste caso é representada por todos os itens que apresentam função critica (milhares de itens). Como gerenciar o desenvolvimento de itens tão distintos, saber o que está atrasado, o que está adiantado? Está em fase de protótipo. Mas o que é protótipo? Isso significa a mesma coisa para todas as equipes ou tecnologias? Neste contexto o desenvolvimento de todos os itens deveria ser traduzido em uma escala única, independente da tecnologia envolvida.
O grande mérito da escala TRL está em estabelecer uma correspondência única entre qualquer tecnologia, das mais diversas naturezas. Assim para o estágio de evolução de uma determinada tecnologia ser descrita em nível de TRL, está necessita ser traduzida em termos do seu nível de confiabilidade para uma determinada aplicação.
O uso da escala é de grande utilidade na gestão do processo de desenvolvimento tecnológico, principalmente na gestão de portfólio de projetos ou programas de desenvolvimento de sistemas, pois nestes casos, sempre se deseja buscar um entendimento comparativo entre as múltiplas tecnologias de maneira a permitir uma seleção das opções que se demonstram mais adequadas. Assim, a classificação de uma tecnologia na escala TRL, oferece uma indicação para:
- A compreensão comum do estado de uma tecnologia;
- A determinação do estado ou estagio de um projeto de desenvolvimento tecnológico;
- A gestão de riscos associados ao uso da tecnologia ou ao seu desenvolvimento;
- O monitoramento do progresso da tecnologia ao longo do seu desenvolvimento;
- A tomada de decisão sobre quanto uma tecnologia está apta a constituir um produto;
- A escolha dos métodos ou abordagens de gestão técnicas mais adequadas para um determinado estágio do processo de desenvolvimento;
- A tomada de decisões para financiamentos de tecnologia.
A grande difusão do uso da escala TRL se deu a partir de 1999, quando os programas de defesa do governo dos Estados Unidos da América passaram a utilizar uma escala TRL de 9 níveis assim como várias outras agências americanas. Isto ocorreu devido a exigência de seu órgão de controle, que concluiu, após analisar a execução de vários projetos, que a demonstração de prontidão antes da inclusão de novas tecnologias em programas de aquisição, aumenta as suas chances de sucesso, conforme demonstrado pelo General Accountability Office – GAO, para o congresso americano. Deste então, a escala TRL está completamente incorporada na estrutura de aquisição dos programas americanos, sejam de defesa, espacial, energia e outros (os maiores fomentadores do desenvolvimento de tecnologia do planeta na época), onde o entendimento do GAO exige a comprovação do nível de TRL 6 antes de se firmar contratos de aquisição de produtos em série. Assim toda sua cadeia de fornecedores teve como exigência esta demonstração, e esse conceito acabou se tornando uma referência para entendimento do processo de desenvolvimento tecnológico, sendo difundido e utilizado atualmente no mundo todo nas mais diferentes áreas.
Referências Normativas
De maneira a refletir melhor culturas e práticas industriais particulares e tecnologias específicas, diversas escalas foram elaboradas de forma customizadas a exemplo das escalas oriundas de referências setoriais como, NASA (1995); ISO 16290 (2013), DoD (2009), DoE (2013), API 17N, (2018). Todas, porém possuem a mesma intenção, mas apresentam variações em suas descrições: a norma API 17N (2018) difere das demais por apresentar uma escala de 8 níveis. Assim, até mesmo a referência da escala utilizada necessita ser definida. Desta forma é importante aos interlocutores estabelecerem a referência normativa utilizada em atividades específicas a fim de garantir a comunicação eficiente entre os envolvido.
No Brasil, a norma ABNT NBR ISO 16290 (2015), como tradução da norma ISO 16290 (2013) que é oriunda do setor espacial, apresenta a descrição dos níveis de maturidade como sendo:
TRL 1 – Princípios de base observados;
TRL 2 – Conceito e/ou aplicação da tecnologia formulados;
TRL 3 – Prova de conceito analítica e experimentalmente da função crítica e/ou da característica;
TRL 4 – Verificação funcional em ambiente laboratorial do componente e/ou maquete;
TRL 5 – Verificação em ambiente relevante da função crítica do componente e/ou maquete;
TRL 6 – Modelo demonstrando as funções críticas do elemento em um ambiente relevante;
TRL 7 – Modelo demonstrando o desempenho do elemento para o ambiente operacional;
TRL 8 – Sistema real desenvolvido e aceito para voo;
TRL 9 – Sistema real “demonstrado
em voo” por meio de operação em missão bem-sucedida.
Embora o objetivo possa ser nobre, estas descrições são muito superficiais e genéricas e na prática elas não são úteis, para o estabelecimento de um entendimento conceitual. Na verdade, acabam atrapalhando as pessoas que buscam um entendimento sobre a escala, pois na prática do desenvolvimento de uma tecnologia, seja ela qual for, é necessário se buscar as dimensões que melhor caracterizam a tecnologia em questão, e seus níveis de confiabilidade que se representem adequados para a aplicação desejada, e isto não é comentado ou apresentado na norma ISO 16290. As descrições apresentadas na norma ISO são genéricas e extremamente simplificadas. Tentar associar uma fase do desenvolvimento de uma tecnologia que possui dimensões específica a uma descrição genérica não faz sentido e é um grande equívoco. Um exemplo é se tentar classificar um estágio de desenvolvimento de um software usando a descrição da norma ISO 16290. Existem dimensões melhores para se caracterizar o desenvolvimento de um software, e a partir da referência adotada, se caracterizar o desenvolvimento de um software em TRL. Outro exemplo é tentar usar estas referências nos desenvolvimentos de substâncias químicas ou sua manufatura, estes normalmente incluem entre suas as dimensões de caracterização, a “escala” do que se consegue produzir.
As dimensões que caracterizam um sistema, podem não ser as mesmas que caracterizam um subsistema, seus componentes, ou as tecnologias envolvidas na fabricação destes. A taxonomia da avaliação do TRL envolve a decomposição do sistema avaliado em níveis de subsistemas, conjuntos, componentes, podendo chegar até a composição de seus materiais em função do ineditismo envolvido. Esta avaliação é usada para se decidir sobre a melhor abordagem de qualificação da tecnologia, sendo executado de um alto nível para o nível geral de componentes. Para a qualificação dos componentes, é necessário realizar uma avaliação mais detalhada considerando que:
- Envolve todos os níveis de componentes ou testes unitários;
- O TRL do componente
- depende dos seus requisitos de desempenho;
- depende de possíveis mudanças realizadas no projeto;
- é influenciado pelas condições da aplicação e pelos mecanismos e causas de falhas;
- pode ser realizado em conjunto com processos de terminação de riscos e falhas;
- É necessário
- revisar o TRL à medida que avaliação de riscos e de falhas progridem;
- verificar se o TRL declarado é preciso.
A dificuldade em se avançar no TRL de um sistema de um nível inicial, para o nível requerido depende do número de componentes que precisam ser qualificados.
As oportunidades relacionadas a escala TRL são muitas, porém existem diversas dúvidas ou limitações que necessitam ser compreendidas para sua melhor utilização. O estabelecimento dos requisitos de desempenho, o nível de segurança e a caracterização do ambiente em que a tecnologia será utilizada são sempre itens chave neste processo. É importante sempre se levar em consideração que a caracterização tecnológica é de natureza multidimensional.
Certamente a maior dificuldade está relacionada a falta de existência de referências pré-estabelecidas, quando uma tecnologia é completamente nova, ou quando do desconhecimento do seu ambiente de uso. Assim antes de enviar o homem à Lua, a NASA precisou caracterizar todo o ambiente lunar. Realmente é uma pena a Lua não ser de queijo como da imaginação de muitos mineiros. Mas, e se fosse? Certamente o projeto do modulo lunar da missão Apolo 11 seria diferente.
A notícia boa é que existem referências consistentes para o uso da escala TRL para as mais diversas áreas dos conhecimentos na maioria de suas aplicações. Segue abaixo algumas referências:
Definição Geral – http://en.wikipedia.org/wiki/Technology_readiness_level
Biologia – https://cloud.cnpgc.embrapa.br/nap/files/2018/08/EscalaTRL-MRL-17Abr2018.pdf
Automobilística – http://www.libralato.co.uk/docs/Automotive%20TRLs%20&%20MRLs%202011.pdf
Aeronáutica – http://www.aeronautics.nasa.gov/docs/study/221/finalrpt.pdf
Defesa – DoD – http://www.acq.osd.mil/chieftechnologist/publications/docs/TRA2011.pdf
Energia – http://www2.lbl.gov/dir/assets/docs/TRL%20guide.pdf
Espacial – https://artes.esa.int/sites/default/files/TRL_Handbook.pdf
Farmacêutico – http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA524200&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf
Química – http://www5vip.inl.gov/technicalpublications/Documents/5554590.pdf
Manufatura – http://www.dodmrl.com/MRL_Deskbook_V2.pdf
Médico – Anexos – http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA524200&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf
Naval/Óleo&Gás – https://www.techstreet.com/standards/api-rp-17q?product_id=2014094
TIC – Software e Hardware – http://www.nasa.gov/pdf/458490main_TRL_Definitions.pdf
Genérica – anexo 1 – https://embrapii.org.br/wp-content/images/2021/07/Manual_EMBRAPII_UE_versao-6.0-de-20.10.20.pdf
Algumas referências para TRL como definições do Departamento de Defesa Americano – DoD, são extremamente amplas, e possuem referências não só para equipamentos de defesa, mas abrangem também definições para o desenvolvimento de fármacos, equipamentos médicos, químicos, manufatura, software e outros.
Muito mais se pode falar sobre o uso do TRL, suas referências, suas variações como MRL, SRL, assim como o processo de avaliação de tecnologias. Estes serão tratados em tópicos específicos.
O entendimento deste tópico pode ser complementado pelo tópico sobre qualificação de novas tecnologias.
Em caso de dúvidas, entre em contato.
Este texto foi gentilmente cedido para este website por:
Marcos Leandro Simonetti – Especialista em Inovação Industrial
Referências Complementares:
ABNT NBR ISO 16290 – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Definição dos Níveis de Maturidade da Tecnologia (TRL) e de seus Critérios de Avaliação. Rio de Janeiro: ABNT Publishing, 2015.
GAO – United States, Government Accountability Office. Best Practices: Better Management of Technology Development Can Improve Weapon System Outcomes. Washington, DC, USA. 1999. Disponível em: https://www.gao.gov/assets/160/156673.pdf
MANKINS, J.C. Tecnology Readiness Levels: A Write Paper. Washington, DC, USA: NASA Publishing, 1995. Disponível em: https://www.colorado.edu/ASEN/asen3036/TECHNOLOGYREADINESSLEVELS.pdfAcesso em 18 ago. 2018.
MANKINS, J.C. Technology Readiness Assessments: A Retrospective. Acta Astronautica, V.65, p. 1216-1223, 2009.
SANDIA – Sandia National Laboratories. Contextual Role of TRLs and MRLs in Tecnology Management, Albuquerque, USA: Sandia Publishing, 2010.
