简介
CAPE-OPEN 由一系列规范组成，以扩展过程模拟技术的应用范围。CAPE-OPEN 规范指定了一组软件接口，允许在给定的流程建模环境（PME）和第三方流程建模组件（PMC）之间实现即插即用的互操作性。
CAPE-OPEN 规范由非营利组织 CO-LaN 提供支持。
起源
由欧盟资助的 CAPE-OPEN 项目在 1995 年首次尝试失败后于 1997 年成立。该项目的参与者来自加工行业的多家运营公司（拜耳、巴斯夫、英国石油公司、杜邦、法国石油研究所、Elf Aquitaine 和帝国化学工业公司）以及 15 个合作伙伴，包括软件供应商（Aspen Technology、Hyprotech Ltd、QuantiSci 和 SimSci）和学术界（伦敦帝国理工学院、图卢兹国家理工学院和亚琛工业大学）。该项目的目标是展示一组标准规范接口的可行性，以实现建模环境和第三方建模组件之间的即插即用互操作性。
在 1999 年 CAPE-OPEN 项目完成并成功实现即插即用互操作性的概念验证之后，第二个项目 Global CAPE-OPEN 应运而生，旨在将接口规范转化为可被工业广泛使用的产品。该项目包含许多关键要素，包括：
- 一个互操作性工作组，负责检查 CAPE-OPEN 在商业仿真工具中的实施情况；
- 对小型仿真供应商实施 CAPE-OPEN 接口的补充；
- 成立非营利组织 CAPE-OPEN 实验室网络（CO-LaN），以确保 CAPE-OPEN 接口的维护和进一步开发。
目的
过程工业的运营公司通常会对领先的商业仿真技术之一进行大量财务投资。但是，所有仿真工具都有优点和缺点。通常，这些反映了对最初开发仿真包的特定过程工业的关注。例如，为石油工业开发的仿真包可能对某些特种化学系统的建模存在弱点;专注于天然气和石油系统的建模环境可能不具备处理多个液相和/或固体形成的能力。尽管随着时间的推移，仿真供应商会改进和增强其建模技术的能力，但通常仍然存在能力差距。运营公司可以通过用其他地方的改进组件替换他们选择的工具中的相关组件来解决这些能力差距。通常，这些改进的组件来自运营公司本身，并包含与特定流程相关的重要知识产权，而商业建模供应商并不容易获得这些知识产权。或者，改进的组件可能来自专门从事建模利基领域的公司，例如热交换器的严格建模或热力学和物理特性的建模。
从历史上看，将第三方组件集成到商业仿真环境中涉及编写专有软件接口，这些接口“包装”在新组件周围，并允许它们与主机建模环境进行通信。开发此类接口的难度差异很大，具体取决于主机建模环境的“开放”程度以及相关通信协议的记录程度。随着新版本建模环境的采用，定制的组件接口不可避免地难以维护。此外，一个环境的 component wrapper 无法与来自不同仿真供应商的替代环境一起使用。对于单元操作和热力学模型，用户添加的子程序是组件集成的另一种方法，但在将子程序从一个仿真器移动到另一个仿真器时也遇到了类似的困难。
因此，标准化即插即用功能的开发有可能带来许多重要的商业利益：
- 由于接口的标准化，运营公司和软件供应商的维护成本降低。
- 持续收集会员社区的经验教训以及对界面的相关改进。
- 能够在所有符合 CAPE-OPEN 标准的仿真环境和其他建模工具（如 MATLAB 和 Microsoft Excel）中应用一组一致的仿真组件。
- 能够为特定建模任务选择和合并技术上最合适的模型，并具有所需的保真度级别。
概念
许多商业模拟程序可用于支持过程建模。通常，给定的运营公司将使用这些商业工具中的一种或多种来支持其建模活动。此外，许多运营公司还维护自己的内部软件，以允许对商业工具未完全解决的利基应用程序进行建模。每个模拟程序都提供了一个环境，允许构建工艺流程并结合工艺流体热力学。CAPE-OPEN 项目正式将这样的建模程序确定为流程建模环境（PME），要求 PME 的用户应该能够轻松地将 PME 与其他建模工具连接起来，而无需开发定制接口。为此，将为 PME 提供一个 CAPE-OPEN “插头”，该插头允许将任何 CAPE-OPEN 组件添加到建模环境中。
所有 PME 都配有一个单元操作库（气液分离器、阀门、热交换器、蒸馏塔等）和一系列热力学方法（状态方程、活性系数模型等）。这些库组件通常仅限于在本机 PME 中使用。但是，给定 PME 的用户通常需要用第三方单元操作或热力学模型来代替本机环境提供的模型。CAPE-OPEN 项目正式将单元操作或热力学引擎确定为过程建模组件 （PMC），并要求 PMC 可以用标准接口“包装”，从而允许将其放置在符合 CAPE-OPEN 的 PME 中，而无需开发额外的接口软件——建模环境或建模组件的核心都不需要编程。为了组织其工作计划，CAPE-OPEN 项目将模拟系统的主要元素分类为：
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单位 (单元操作) 操作；特定工艺单元的建模，例如反应器、蒸馏塔、热交换器。单元操作具有定义材质流输入和输出位置的端口，并从材质对象获取物理属性。
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Material 对象；这些代表连接两个或多个单元操作的工艺流体、能源或信息流。材质对象与热力学包相关联，该包返回物理属性，例如密度、粘度、热导率等。
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数值求解器；用于求解由工艺流程图形成的高度非线性方程组的高效迭代数值方法。迭代方法用于求解单个单元操作模块的方程，以及求解包含许多互连单元操作的整个流程图。
任何具有 CAPE-OPEN 接口的建模环境，用于单元操作或热力学包，都能够与任何 CAPE-OPEN 建模组件通信，而无需编写额外的接口软件。
CAPE-OPEN 规范根据 Microsoft 标准 COM/DCOM 和通用对象请求代理架构 （CORBA） 定义了过程模拟环境的软件接口。因此，CAPE-OPEN 规范支持基于 COM 和 CORBA 的模拟器。这些规范遵循面向对象的方法，并使用统一建模语言 （UML） 开发和指定。正式用例的开发是为了定义最终用户的需求。用例总结了在 CAPE-OPEN 建模环境中安装和应用 CAPE-OPEN 组件所涉及的活动和交互。开发完成后，用例为测试新的 CAPE-OPEN 组件和环境提供了一个有效的程序。
支持
CAPE-OPEN 项目于 1999 年结束，并提供了单元操作（稳态）和热力学组件的接口规范。随后成立了一个非营利组织 CO-LaN，以维护和支持现有规范，并继续开发其他 CAPE-OPEN 接口规范。
下载
官方文档和 CAPE-OPEN 类型库、主互操作程序集下载地址：文档地址
官方示例文件下载地址：代码示例地址