文档版本：set_1.1_Y23-12
概述
目的
本文档旨在为那些对使用 CAPE-OPEN 结果感兴趣，或对项目有更多了解但尚未参与项目本身的人提供帮助。它的目的是指导不同类别的用户了解 CAPE-OPEN 与他们的活动的相关性、该项目涵盖了哪些领域以及尚未解决的问题。它旨在指导和引导项目生成的公共领域文档。因此，它是一个路线图，而不是项目其他文档中提供的结果本身的详细描述。
随着标准化过程系统接口领域的进一步活动将通过全球 CAPE-OPEN 项目和预计将建立的 CAPE-OPEN 实验室网络继续进行。该路线图本身将在任何时候继续作为一份动态文件，继续为最终用户提供有关可用适当文件的指导。
CAPE-OPEN 项目
CAPE-OPEN 是欧盟委员会在工业和材料技术计划（BRITE EuRam III，BE 3512 项目）下赞助的一个合作项目，该项目于 1997 年 1 月至 1999 年 6 月正式运行。该项目的目标是为过程模拟器的组件开发开放标准规范，并通过工作原型证明其可行性。该项目有相当多的合作伙伴，因为其结果对各种最终用户具有很大的潜在价值。合作伙伴包括化学或石油运营公司（巴斯夫、拜耳、英国石油公司、杜邦、埃尔夫、ICI）、工艺许可方（IFP）、工艺系统工具的主要国际供应商（AspenTech、Hyprotech 和 SimSci）、过程系统领域的欧洲学术研究小组（帝国理工学院、亚琛工业大学、INPToulouse）和软件咨询公司（Quantisci）。这些合作伙伴共同协作，对规范进行概念化和开发，并构建原型。项目成果直接关系到所有参与者。
CAPE-OPEN 一词被许多人用作同义词，用于描述整个过程系统领域中更广泛的开放标准领域。这在一定程度上是因为在该项目正式开始之前，该领域已经开展了大量活动，还有一个后续项目，即全球 CAPE-OPEN，旨在巩固和进一步扩展 CAPE-OPEN 的工作。这一活动和发展势头的总和有助于将术语 CAPE-OPEN 与开放过程系统接口标准联系起来。
这里的目的不是给出 CAPE-OPEN 目标的所有细节（为此提供了其他项目报告的参考），但为了快速理解，我们给出了下图 1-1，摘自已发布的项目文件之一 CDD2（概念设计文件 2）。它以图形方式显示了来自不同来源的模拟器软件组件之间的互操作性。请参阅 CDD2，了解更多关于该项目的完整目标和优先事项。
CAPE-OPEN 帮助"启动"工艺系统标准
从各方面来看，CAPE-OPEN 一直是一个快速通道项目，特别是对于需要不同背景和兴趣的许多合作伙伴达成共识的标准化工作。CAPE-OPEN 有助于启动一项可能是长期、持续的活动。预计过程系统和建模工具的使用将继续增长和发展，特别是因为从这些系统中获得的收益将随着功率和精度的提高而急剧增加。CAPE-OPEN 解决了接口标准化的问题，最初是针对过程模拟器最基本、最粗糙的组件（单元模型、物理特性和数值包）。在项目可用的时间内，已经获得了基本的概念基础和共识。此外，已经使用 UML 符号和面向对象的概念为这些组件开发了正式的接口规范。已经可以构建有限数量的演示原型，以确认不同来源的组件的接口和协作操作的可行性。
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谁应该来使用 CAPE-OPEN
尽管该合作伙伴关系致力于建立开放过程系统标准的概念，并在项目中制定规范，但其目的始终是让整个社区普遍获得结果。事实上，成功实现目标需要更大的社区采用这些标准，并提供必要的反馈，以在未来改进这些标准。通过更容易地与第三方组件和应用程序接口，原始合作伙伴设想的同样好处将惠及更广泛的社区。通过 CAPE-OPEN 项目，人们已经认识到，尽管面临竞争压力，但在这一技术领域的广泛合作对所有相关方都非常有益。CAPE-OPEN 专注于接口标准，对功能多样性没有限制，并鼓励专业供应商的参与。还有许多其他类似的情况，在技术领域的合作是为了所有人的利益，例如在环境和排放控制领域。
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CAPE-OPEN 所涵盖的工具和应用的类型
与不进行标准化的范式相比，本节有助于深入了解 CAPE-OPEN 接口将帮助增强的应用程序和工具类型。
- 允许用户通过在流程图结构中配置现有库块来构建流程模型的完整环境。在这种环境中，通过 CAPE-OPEN 接口，可以用外部组件替换本地组件，例如，来自主机环境的单元模型可以被外部单元模型替换。
- 综合物理性质系统，允许用户从大型化学物种数据库中获得大量热力学和输运物理性质的任何组合以及任何组合的相平衡。通过 CAPE-OPEN 接口，主机环境的整个物理属性系统可以被另一个替换。此外，给定属性的单个方法可以被其他完整系统或单个代码中包含的方法所取代。
- 专门的单元模型，用于表示预构建库中不常见的或包含不同方程和方法的不寻常的化学工程单元操作。这些模型可以集成到完整的环境中，也可以与最少的其他组件（具有所需数值和热力学例程的模拟器执行程序）一起运行。
- 特定应用的专门物理特性例程和数据。这些在给定的新项目中很容易出现。尽管存在如此多的数据库和现有环境，但通常有必要开发这些数据库来充分代表一个新系统。能够将专业数据和例程直接移植到项目人员通常使用的模拟环境中，这将非常方便。
- 用于制作适用于稳态和动态建模的自定义模型的通用基于方程的环境。与预配置的块段模型相比，基于方程和自定义建模包提供了某些独特的功能。然而，通常给定的应用程序会涉及顺序模块和基于方程的系统的开发，以获得所提供功能的全部好处。能够在两种类型的包之间使用相同的物理属性包是特别有益的。使用 CAPE-OPEN 接口，将一种类型的单元模型合并到另一种环境中的能力也变得可能，并且可能非常有价值。
CAPE-OPEN 文档
在 CAPE-OPEN 的过程中，该项目发布了许多文件，以帮助开发标准和演示原型，以及基于组件的过程建模的研究方面。还为赞助组织欧盟提供了一些进展报告。项目结束时向公众发布的文件组织如下图 2-2 所示：
一般来说，详细的规范对软件开发人员而不是过程建模人员有用，但后者会从阅读概念文档中受益。任何展望过程系统技术未来的人都会对这份研究报告感兴趣。
用户文档可以分为五类，如上图 2-2 所示。下文将对此进行讨论。以下嵌入式图表（图 2-3）显示了文件的组织结构，并提供了更多细节。
以下嵌入式图表（图 2-4）给出了组件规范部分中的文档示例：
概念文件
这些包括在项目早期经过广泛的技术讨论和寻求共识后编写的概念设计文件。CDD1 是项目开始约三个月后编写的第一份概念设计文件，其中包含了尚未在整个项目范围内解决的初步想法。CDD1 不是公共域文档。CDD2 在项目开始约一年后发布，是第一个向更广泛的社区发布的文件。它是基于该项目十五个合作伙伴之间达成的广泛共识，旨在尽可能多地冻结其中的内容。它包含了合作伙伴表达的优先事项和通过讨论达成的关键概念决定（包括新的创新概念），但尚未通过原型开发进行充分测试。CDD2 的更新在相应工作包的文件和下文所述的其他文件中给出。也可以编写名为 CO-CD（CAPEOPEN 概念文档）的 CDD2 更新，但目前尚不可用。
CDD2 下载链接：CDD2
CAPE-OPEN 集成报告
本报告描述了为验证标准而开展的活动。它描述了为测试和验证接口而采取的步骤（准备一套测试问题，在现有模拟器上进行测试，在符合 CAPE-OPEN 标准的接口上对其进行测试，测试独立作者链接到软件系统的能力，准备测试工具以验证基本接口组件，根据工具测试组件，连接独立作者的组件的能力，基于用例测试场景）。所有希望熟悉 CAPE-OPEN 中使用的验证策略的软件开发人员都会对这份报告感兴趣。该报告还提到了一些基本条件，例如，接口测试不应由符合标准的软件的原始作者完成。对不同类型的测试、功能测试、实际值测试和性能测试进行了描述。测试线束侧重于热组件和单元组件，以及一个简单的混合器分流器示例。
给出了应用于测试工具本身开发的 UML 方法，包括测试工具用例模型和测试工具组件图。验证活动的主要目的是证明标准化接口的可行性。附录中建议并列出了一些额外的测试，使标准更接近不需要修订。所有可以在自己的系统上使用建议的附加测试的组件开发人员都会对这份列表感兴趣。应将结果反馈给全球 CAPE-OPEN 团队。
附录还包含测试线束用户界面的屏幕截图、为基本测试生成的示例报告和为功能测试生成的样例报告。
验证报告描述了项目中为验证所制定的规范及其结果而进行的活动。
该报告名为“WP 验证交付成果 D521：集成报告”。该文件名为 Integration Report.pdf。它以 Adobe Acrobat 文档的形式存在于超文本传输协议中，URL 如下：Integration Report.pdf
研究报告
研究报告描述了“PATH”工作包的工作，该工作包考虑了与在未来环境的过程系统中使用组件软件相关的概念和技术问题。开发了一个名为 CHEOPS 的原型仿真环境，该环境为数值求解器和方程对象提供了经过验证的 CAPE-OPEN 兼容接口。CHEOPS 基于 CORBA 中间件，对于那些考虑使用 CORBA 的人来说，参考本文将非常有用。本章专门介绍 CORBA 的使用，包括 CORBA 中实现接口的描述、调用机制和 CORBA 服务等。
该报告还描述了用于过程仿真的概念对象模型，以适应未来的灵活环境。附录给出了热力学和流、热力学和单元操作的注释和面向对象的视图。
所有关心提供未来工具、软件开发人员、模拟器和系统架构师等的人都对这份研究报告感兴趣。
该报告名为“CAPE PATH 建议未来之窗”。该文件名为 CO Path Recommendations.pdf。它以 Adobe Acrobat 文档的形式存在于超文本传输协议中，URL 如下：CO Path Recommendations.pdf
路线图
路线图即本文件。它针对 CAPE-OPEN 结果的最终用户，并就用户应咨询的其他文件提供指导。它提请不同类别的最终用户注意 CAPE-OPEN 结果对他们有何价值，以及他们如何进一步利用这些结果。
组件规格
已经编写了四个详细的组件接口规范。这些组件用于单元操作模型组件、热力学和物理性质组件、顺序模块化特定工具组件和数值求解器组件。在这些总标题中，根据需要进行了细分。模拟器执行程序没有单独的规范，因为假设如果执行程序可以通过 CAPE-OPEN 接口连接到单元、数值和热力学组件，那么它将是符合 CAPE-OPEN 标准的模拟器执行程序（COSE）。然而，关于 CAPE-OPEN 合规模拟器执行官在 CDD2 中的作用存在讨论。
组件文件给出了所考虑组件的接口规范的所有细节。规范的开发遵循了 UML 方法的应用，文档本身遵循了该方法的系统应用。然而，组件规范是由单独的工作包团队开发的，在 UML 使用的某些方面和程度以及文档的风格和格式方面存在差异。
单元模块规范
单元组件规范是在 UML 方法论的指导下编写的。它最彻底地解决了稳态、顺序模块化模拟器的问题，并在附录中简要介绍了基于方程的模拟器。首先是对开放式单元操作组件要求的文本描述。然后通过选定的用例和序列图、状态图、组件图和接口描述用 UML 表示。然后给出了 COM 和 CORBA 的接口规范。有关于分析和接口规范的注释。一章描述了原型的实现，包括混音器拆分器示例的伪代码。本文档有专门的术语表；一个参考书目和一个附录，其中包含对面向方程系统的考虑。
软件开发人员有兴趣使用整个文档作为参考，而所有最终用户都会对需求章节感兴趣。第 5.1 节是一个有用的列表，供大家查看，并列出了 CAPE-OPEN 中尚未解决的问题，其中一些问题必须在实施时单独解决，而另一些问题将在未来通过标准化解决。
该报告名为“CAPE-OPEN 接口规范单元操作”。该文件名为 CO Unit Operations.pdf。它以 Adobe Acrobat 文档的形式在超文本传输协议中提供，URL 如下：CO Unit Operations.pdf
热力学和物理性质规范
该文件题为“热力学和物理性质的开放接口规范”。它从组件图、接口图、实体描述和接口术语表、IDL 规范和代码示例的角度概述了用于开发接口的过程。CAPE-OPEN 属性列表还根据恒定属性和非恒定（依赖于模型）属性以及允许的相位和闪存计算的 CAPE-OPEN 列表给出。其中一章给出了使用许多不同参与者开发的用例，例如，材料对象、中性文件系统、物理特性客户端、物理特性开发人员、物理特性系统、仿真工程师、仿真最终用户、仿真执行人员、流和单元模型。
本文档中给出的细节对所有参与开发符合 CAPE-OPEN 标准的热力学和物理性质系统或程序的人都很感兴趣。模拟器系统架构师和设计师也会对该文件感兴趣。
该报告名为《开放接口规范热力学和物理性质》。该文件名为CO Thermodynamics & PhysProps.pdf。它以Adobe Acrobat文档的形式在超文本传输协议中提供，URL如下：CO Thermodynamics & PhysProps.pdf