(仅供参考)基于开放式体系架构的组件设计
基于开放架构的体系集成方法
基于开放架构的体系集成方法Integrating a system based on an open architecture approach is essential for ensuring interoperability and flexibility. 基于开放架构方法进行系统集成对于确保互操作性和灵活性至关重要。
By utilizing open standards and protocols, organizations can easily connect different components and systems, regardless of their vendor or technology. 通过利用开放标准和协议，组织可以轻松地连接不同的组件和系统，而不论其供应商或技术如何。
One of the key benefits of using an open architecture approach is the ability to future-proof systems and avoid vendor lock-in. 使用开放架构方法的一个关键优势是能够未雨绸缪系统，避免供应商封锁。
By choosing open standards, organizations can ensure that their systems are adaptable to changes in technology and do not become obsolete. 通过选择开放标准，组织可以确保其系统能够适应技术变化，不会过时。
Another important aspect of open architecture system integration is the ability to easily scale and expand systems as needed. 开放架构系统集成的另一个重要方面是可以根据需要轻松扩展和扩大系统。
《移动互联网》复习参考
移动互联网复习内容梳理（仅供参考）一：名词解释（3分x5=15）1.互联网：是指各种不同类型和规模的计算机网络相互连接而成的网络。
2.移动互联网：是以移动通信网作为接入网的互联网。
包括三种类型：以移动运营商为主导的封闭式移动互联网；以终端厂商为主导的相对封闭式移动互联网和以网络运营商为主导的开放式移动互联网。
3.体系结构：计算机工业对体系结构的定义：计算机或计算机系统的组件的组织和集成方式。
4.GPRS：(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)：一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。
5.IMS：（IP Multimedia Subsystem）：IP多媒体子系统，是一种全新的多媒体业务形式。
IMS 被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入话音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。
6.云计算(Cloud Computing)由分布式计算(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)、网格计算(Grid Computing)发展而来，是一种新兴的商业计算模型。
7.移动云计算：移动云计算是指通过移动网络以按需、易扩展的方式获取所需的基础设施、平台、软件（或应用）的一种IT资源或（信息）服务的交付与使用模式。
8.P2P：对等网络（Peer to Peer）是一种资源（计算、存储、通信与信息等）分布利用与共享的网络体系架构，采用分布式数据管理能力，发挥对等节点性能，提升系统能力，是移动互联网核心业务和网络节点扁平化自组织管理的重要方式。
9.SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构）：一种架构模型，它可以根据需求，通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。
10.BSS：业务支撑系统（Business Support System）。
云计算的开放架构设计图
我们期望能够和 WEB 协议（HTTP）兼容。互联网的快速发展对存储系统的容量、性能 和功能提出了巨大挑战，主要表现为大容量、高性能、可扩展性、可共享性、自适应性、 可管理性，以及高可靠性和可用性，目前市场上没有一种解决方案可以满足所有这些要
2 PaaS 能力开放架构
2.1 基于虚拟化的业务云托管与部署
这种应用场景主要是互联网数据中心（IDC）的运营［5］，典型的如 Amazon 的弹性
计算云（EC2），能够支持各种不同的操作系统以及开发环境。这种类型的平台一般向 用户提供了如下特性： 灵活性 系统一般容许用户对运行实例的类型、数量、占用的资源量甚至地理位置进行相对自由 的定制，并可以根据用户需求随时调整。 低成本 使用运营商提供的这种服务以后，小型企业就不必自行购置昂贵的机器设备及网络设备， 可根据服务的容量及时间进行收费。 安全性
云计算的开放架构设计[图]
云计算的开放架构设计[图]
随着技术的发展和各行业对云概念理解的深入，云开始在各个层面和各个领域蔓延。它 已经变成一种思路、一种潮流，如云计算、云服务、云安全等。它们可以使计算能力、 服务、运营能力及安全能力通过一个平台集中提供并控制，并让其成为千千万万的企业 和个人可以随需索取的东西。 如何让云深入人们的生活？其中的关键在于开放平台的提供，它可以使云透过标准通用 管道，服务于普通百姓人家。可以说，使用云能力的门槛越低、越便利，使用范围才能 越来越广。云计算的能力开放，不仅方便最终使用者，更是受益第三方企业，他们能利 用开放的接口和服务， 提供超出云计算本身能力的服务。 1 IaaS 能力开放架构
心的元素，目前比较著名的有 RedHat GFS、IBM 的 GPFS 及 SUN 的 Luster。这些分 布式文件系统对硬件设施的要求较高，往往需要存储节点自身提供数据可靠性的保证。 这类文件系统通常会在操作系统核心提供开放接口供文件访问。另外一类是类似
(仅供参考)基于开放式体系架构的组件设计
2.加载
TRK, 320, DSP：UDP …… OWS, 430, TRK: DDS, owstrk
一致的通信，确保组件的独立
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组件数据的发送、接收
基本服务
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自定义服务
提供者组件 其他服务
RegisterService()
组件管理器
IModuleManager
服务注册表 组件通信服务 参数配置服务
其他服务
ICommService
Query(IOtherService::GetUID())
IConfigureManager
调用者组件
return Services[IOtherService::GetUID()]
IOtherService
组件之间的功能集成通过服务实现 • 组件数据交互通过组件通信服务实现 • 组件参数配置通过参数配置服务实现 • 组件还可提供其它自定义服务
IModule接口的实现
函数 GetName GetID GetHelper Load Initialize Prepare Start Stop Cleanup Finalize Release
实现功能 返回模块名称 返回模块唯一编号 返回模块附属功能 向组件管理器注册服务；向其它服务注册指定的接口 初始化自身，服务查询 运行期准备 启动工作线程 停止工作线程，与Start相反 运行期清理，与Prepare相反 结束自身功能，与Initialize相反 反注册服务，与Load相反，并释放组件对象
组件线程
void MyThread::Execute() {
while(!NeedStop()) {
// 组件处理 } }
void ProcessMessage() {
组件化软件开发中的架构设计与系统集成步骤详解
组件化软件开发中的架构设计与系统集成步骤详解随着软件开发行业的不断发展，组件化软件开发成为了一种重要的趋势。
通过将软件系统拆分为独立组件，可以提高开发效率、降低维护成本，并且增加了系统的灵活性和可扩展性。
本文将详解组件化软件开发中的架构设计与系统集成步骤。
一、组件化软件开发架构设计1. 定义目标在进行组件化软件开发之前，首先需要明确开发的目标。
这包括系统的需求、用户的期望和软件开发团队的能力等方面。
通过明确开发目标，可以确定合适的架构设计方案。
2. 拆分系统将整个软件系统拆分为独立组件是组件化软件开发的核心。
在拆分系统之前，需要对系统进行详细的分析和了解。
通过理解系统的功能和模块的关系，可以确定独立的组件。
3. 定义接口和协议拆分系统之后，需要为每个组件定义接口和协议。
接口定义了组件对外暴露的功能和数据交互方式，协议定义了组件之间的通信规则。
良好的接口和协议设计能够提高组件的可复用性和可扩展性。
4. 设计组件间的通信机制在组件化软件开发中，组件之间需要进行相互通信。
设计合适的组件间通信机制非常重要。
常用的通信机制包括消息传递、事件驱动和远程调用等。
根据实际情况选择合适的通信机制，并确保通信的高效和可靠。
5. 考虑系统的安全性在进行架构设计时，需要考虑系统的安全性。
包括用户身份验证、数据加密和权限控制等方面。
通过合理的设计，可以保护系统免受潜在的威胁。
二、组件化软件开发系统集成步骤1. 开发独立组件在进行系统集成之前，需要首先开发独立的组件。
每个组件应该具有独立的功能，可以独立编译、测试和部署。
在开发组件时，需要遵循良好的编码规范和设计原则。
2. 测试组件在开发独立组件之后，需要对每个组件进行测试。
测试应该包括单元测试、集成测试和性能测试等方面。
通过全面的测试，可以确保组件的质量和稳定性。
3. 集成组件在测试通过的组件之后，可以开始进行系统的集成。
集成的过程包括将各个组件组合在一起，并确保它们可以正常协同工作。
产品架构演化及开放式设计策略
第３５卷第１期中国机械工程V o l ．３５㊀N o ．１２０２４年１月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．１０９Ｇ１２４产品架构演化及开放式设计策略程贤福㊀章志宏㊀王承辉㊀潘逸飞华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室,南昌,３３００１３摘要:产品架构表征了物理组件间排列与组合的方式,可以促进产品的多样性和部件共享,更好满足客户个性化需求.开放式设计可以支持客户参与产品开发,开放式产品架构为个性化产品开发提供了平台策略.为了更加深入地研究产品架构理论及应用,阐述了架构的概念与作用及单一产品架构㊁产品族架构和开放式产品架构的特征㊁联系和区别,从架构开发模式㊁架构开发策略和架构组织管理等方面剖析了产品架构的演化历程及其内在动因.系统梳理了开放式产品架构的概念内涵㊁作用与机制,明晰了客户个性化需求㊁产品架构和企业开放式创新策略的相依关系,探讨了产品架构开放式设计策略.关键词:产品架构;开放式设计;模块化;演化;个性化中图分类号:T H １２２D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２４．０１．０１１开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):P r o d u c tA r c h i t e c t u r e sE v o l u t i o na n dT h e i rO p e nD e s i g nS t r a t e gi e s C H E N G X i a n f u ㊀Z H A N GZ h i h o n g ㊀WA N GC h e n gh u i ㊀P A N Y i f e i K e y L a b o r a t o r y o fC o n v e y a n c e a n dE q u i p m e n t o f t h eM i n i s t r y ofE d u c a t i o n ,E a s tC h i n a J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,N a n c h a n g,３３００１３A b s t r a c t :P r o d u c t a r c h i t e c t u r e r e p r e s e n t e d t h e a r r a n g e m e n t s a n d c o m b i n a t i o n s o f p h y s i c a l c o m po Ｇn e n t s ．I t m i g h t p r o m o t e i n n o v a t i o no f p r o d u c td i v e r s i t y ,c o m p o n e n ts h a r i n g,a n d m e e tc u s t o m e r s p e r s o n a l i z e dn e e d s ．O p e nd e s i g nm i g h t s u p p o r t c u s t o m e r s t o p a r t i c i p a t e i n p r o d u c t d e v e l o pm e n t ,a n d o p e n p r o d u c t a r c h i t e c t u r e p r o v i d e d p l a t f o r ms t r a t e g y f o r p e r s o n a l i z e d p r o d u c t d e v e l o pm e n t ．T o f u r t h e r s t u d y t h e t h e o r y a n d a p p l i c a t i o n so f p r o d u c t a r c h i t e c t u r e ,t h e c o n c e pt a n de f f e c t o f p r o d u c t a r c h i t e c Ｇt u r ew e r e i n t r o d u c e d ,a sw e l l a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s ,a s s o c i a t i o n a n dd i f f e r e n c e b e t w e e n s i n gl e p r o d u c t a r c h i t e c t u r e ,p r o d u c t f a m i l y a r c h i t e c t u r ea n do p e n p r o d u c t a r c h i t e c t u r ew e r ee x po u n d e d ．T h ee v o l u Ｇt i o n p r o c e s s e s o f p r o d u c t a r c h i t e c t u r e a n d t h e i r i n t e r n a lm o t i v a t i o nw e r e a n a l y z e d f r o mt h e a s pe c t s of a r c h i t e c t u r e t o p o l og y ,a r chi t e c t u r e d e v e l o p m e n t s t r a t e g y ,a r c h i t e c t u r eo r g a n i z a t i o na n dm a n a ge m e n t ．T h e c o n c e pt ,c o n n o t a t i o n ,f u n c t i o na n d m e c h a n i s m o f p r o d u c ta r c h i t e c t u r ew e r er e v i e w e d ．T h ed e Ｇp e n d e n c eo fc u s t o m e r s p e r s o n a l i z e d n e e d s ,p r o d u c ta r c h i t e c t u r ea n de n t e r p r i s e so pe ni n n o v a t i o n s t r a t e g y w e r e d i s c u s s e d ,a n d t h e no p e nd e s i g ns t r a t e g i e s of p r o d u c t a r c h i t e c t u r ew e r e e x pl o r e d ．K e y wo r d s :p r o d u c t a r c h i t e c t u r e ;o p e nd e s i g n ;m o d u l a r i z a t i o n ;e v o l u t i o n ;p e r s o n a l i z a t i o n 收稿日期:２０２３０６０６基金项目:国家自然科学基金(５２２６５０３１,５１７６５０１９,７１４６２００７)０㊀引言架构(a r c h i t e c t u r e)是人们对一个结构内的元素及元素间关系的一种主观映射的产物.计算机硬件㊁软件㊁网络㊁组织等都有其相应的架构,如组织架构是一个组织整体的结构,软件架构是有关软件整体结构与组件的抽象描述,网络架构是网络服务和设备构建在一起以满足客户端设备和应用程序连接需求的方式.文献[１]将系统的架构定义为:系统在其环境中的框架,包含元素㊁关系以及设计和进化原则.文献[２]将架构描述为系统中的元素以及元素之间的关系㊁功能被分配给元素的方式㊁元素之间的接口以及与周围环境的接口.架构作为一种系统结构型方案理念,同样适用于机械系统,通常涉及功能需求㊁物理结构㊁运动和传动机构及控制系统等方面.对于机械产品来说,架构是产品设计的关键决策环节,影响着产品系列化水平,很大程度上决定了产品的开发成本和质量水平.在架构设计过程中,需要考虑物理结构的组成㊁行为及元素之间的协同以实现系统的功能需求,好的架构设计可以提高系统的性能㊁可靠性和可维护性,同时也可以降低系统的开发成本.近年来,产品架构的相关研究成果已得到工程界和学术界的高度关注.为了更加深入地研究产品架构理论及应用,有必要系统地综述产品架构的研究现状并对相关研究成果进行梳理,阐述单一产品架构㊁产品族架构和开放式产品架构的特征㊁联９０１系和区别,探讨产品架构的演化规律以及开放式设计策略.１㊀单一产品架构产品架构(p r o d u c t a r c h i t e c t u r e)是产品设计制造过程中诞生的实用产物,可以促进产品多样性㊁部件共享㊁满足客户需求和应对知识复杂等方面的设计创新,同时可提高产品研发模式转变㊁开发团队协同以及产品平台战略管理等方面的绩效[３].C H E N等[４]认为架构是一种将产品的功能分配给其物理组件的方案,是一种产品系统中功能模块的交互方式.U L R I C H[５]定义产品架构是由设计理论与方法㊁软件工程㊁运作管理和产品开发管理等多学科的知识综合,通过将产品功能映射到物理组件而形成的系统性方案.S A L V AＧD O R等[６]强调架构不仅体现了产品物理组件间排列与组合的方式,更重要的是实现了客户需求特性与产品物理组件的匹配.产品架构作为后续设计过程的指引,其属性是一种表示组件之间交互关系的技术系统,如图１所示.图１㊀单一产品架构F i g．１㊀S i n g l e p r o d u c t a r c h i t e c t u r e１．１㊀产品架构、平台与模块化从架构的角度看,产品包含两类元素,即物理组件和界面(接口).单一产品架构分为两种形式:集成化产品架构和模块化产品架构[５,７].前者的多个功能要求由一个物理组件实现,其优点是可以整体优化产品功能,但组件间的界面是耦合的,架构的柔性和适应性较差.后者的功能要求与物理组件或模块间是一一对应的,通过接口建立模块之间的联系,而模块间的关系相对较独立.相对集成化产品架构,模块化产品架构可以通过更改相应的模块来调整产品的功能要求,有利于客户的定制,通过模块的配置实现产品的多样化.由此可知,借助模块化的产品设计,企业可以有效降低产品制造成本,从而提升竞争优势.产品的架构实际上是平台概念的拓展,是相同的工程解决方案和模块化制造工艺的综合.作为一种系统性的方案,不能仅仅满足于企业生产的便捷,更需要从市场出发,强调产品与客户的联系.产品架构的理念广泛应用于企业生产中,例如陈虹[８]结合上海汽车集团股份有限公司(简称 上汽 )自身特点,分析了上汽自主品牌产品开发的架构策略,这种架构策略有助于实现相应汽车产品的个性化要求,同时也能较高程度保持企业生产开发的高效率㊁高质量以及低成本.产品架构理论在长时间的应用中日趋完善,并且随着制造方式的升级不断完善.B E R R Y等[９]认为下一种制造方式将是个性化模式,而架构构建是面向个性化产品开发的一种关键使能技术.架构作为平台概念的拓展,研究产品架构的基础便是研究产品的平台.产品系列化的关键取决于平台,通过向平台添加㊁删除或替换一个或多个模块,或者通过在一个或更多维度上扩展平台以瞄准特定的市场,从而衍生出不同的产品[１０].产品架构㊁平台和模块化在制定开发和运营战略方面的作用非常重要,MU F F A T T O等[１１]提出了一种产品架构的通用框架,解释了产品开发策略和过程管理的相关产品结构概念.产品众多的共同件构成了平台,随着产品在性能㊁尺寸以及用途等方面的逐渐多样化,平台概念得到拓展,多平台彼此之间虽然可能使用不同的零部件,但可以找到共同点,采用相同工程解决方案的多个平台组成同一架构[８].组成产品的不是相对孤立的零部件,而往往是相互关联又具有相对独立性的模块.王馨博等[１２]认为平台包含核心模块和子系统模块,后者可以按一定规则组合但并不影响平台的稳定,因为核心模块与子系统模块之间存在通用接口或者界面.模块化可以使得产品架构更加清晰和易管理,通过将产品分解成模块,每个模块可以独立设计㊁开发㊁测试和维护,从而降低整个产品的复杂度和风险.因此,从模块化的角度优化产品架构是产品设计过程中一种常见的思路.S O S A 等[１３]从产品架构和组织结构的角度研究了复杂产品的开发方法,探讨了组织边界㊁设计接口㊁间接交互和系统模块化的关系.M I K K O L A[１４]构建了一种模块化函数模型来衡量产品架构的模块度.由于客户需求是动态的,产品也相应不断更新改进,以模块化的方式进行产品升级是一种有效的方式.R AMA C H A N D R A N等[１５]探讨了产品架构和推出时机对快速改进产品的影响,认为０１１中国机械工程第３５卷第１期２０２４年１月通过模块升级可加速产品创新步伐.陈永亮等[１６]通过构建基于模块化产品架构的跨企业适应性供应链网络,在供应商提供模块选择基础上,权衡模块度和匹配度,优化产品架构.魏云篷等[１７]引入信息熵理论,考虑模块中零件之间的相关性,提出了基于模块度和均衡度的模块划分方法.卫军朝等[１８]考虑构建成组约束条件,以模块度㊁正交度和模块内聚度为目标,提出了一种多目标产品架构模块划分方法.G A L V I N等[１９]认为创新水平的提高㊁消费者偏好的快速确定以及生产成本的降低等都与模块化产品架构有关.１．２㊀产品架构评估与优化产品架构决定了产品的主要性能,评估产品架构往往需要从多个方面来衡量,如架构的可靠性㊁可维护性㊁资源利用率㊁界面操作性等.周吉浩等[２０]认为产品架构是方案设计的核心,功能架构是产品架构的前端,他们以公理设计为指导,阐述了产品功能架构的设计过程.产品架构决策影响企业新产品引入市场,因此具有重要的战略意义.WO U T E R S等[２１]提出了一种关于产品特性的产品架构决策评估方法.顾元勋[２２]从情景转化方式的架构流动与变动来评估产品架构,并提出四种产品架构评估的准则.产品架构并非一成不变,它会随着需求的变化而产生演化,如整车电子电气架构,从分布式架构到域控架构,再到中央计算单元架构.产品架构自身的变动会引发一系列企业路径选择以及评价机制的问题,针对此,史妍[２３]研究了架构驱动的路径理论问题和评价机制问题,并构建了适用于产品架构的客户需求价值模型.魏云篷等[１７]提出了一种产品架构评价方法,以熵权法计算各个指标的权重,基于模块度和均衡度评估与优选模块划分方案.复杂装备更需要基于产品架构的开发方式,同时对产品架构的合理性也需要进一步探讨,因此产品架构的优化问题也是架构研究重要的一环.严建文等[２４]基于公理设计中需求域㊁功能域和架构域的映射,建立了复杂成形装备产品架构和服务架构的关联关系,提出了产品架构设计与优化方法.杨青等[２５]应用多领域矩阵分析产品与流程架构之间的依赖关系,提出了产品与流程架构的跨领域集成与优化方法.针对产品架构随需求变化而产生演化,L U O[２６]分析了产品可进化性的影响因素,提出了一种基于仿真的评估产品架构对产品可进化性影响的方法.顾元勋等[３]依据情境 过程 内容 目的范式,立足于设计㊁战略㊁知识和决策视角,从架构形态㊁属性㊁构造及扩张与成长四个方面阐述了产品架构演变机理.王文跃等[２７]从系统工程理论角度研究了基于模型的系统工程体系架构的关键技术㊁开发模式及应用领域等.当前对单一产品架构的研究主要从产品架构的内涵㊁开发模式㊁模块规划㊁架构评估㊁架构优化等方面展开,强调产品架构作为后续设计过程的指引作用,追求客户需求特性与产品物理组件的匹配,促进产品多样性和部件共享.然而,它们难以应对知识复杂等方面的设计创新,模块化程度也不高,且鲜有考虑客户需求的动态变化㊁功能要求的可变性㊁系列产品全局与局部协同设计以及产品设计适应性.２㊀产品族架构２．１㊀产品族架构与大规模定制社会生产能力是随着时间推进而逐渐增强的,尤其工业生产,需要广泛考虑效益市场等因素,因此对于不同的生产能力,便需要与之匹配的生产模式.大规模定制作为一种重要的产品开发形式,已经得到学术界和企业界的广泛肯定[２８Ｇ２９]. S I L V E I R A等[３０]认为大规模定制是指以大规模生产的成本和速度提供定制化产品和服务的能力,满足客户真正的个性化需求而又不牺牲效益和成本的生产模式.Q I N等[３１]认为大规模定制属于一种为满足个性化需求的方法范式而非技术手段,是由客户与企业协调控制产品生产的模式,适用于解决规模与定制之间的矛盾.在大规模定制模式下,产品设计不再是针对单一的产品进行,而是在产品的各个设计阶段都要考虑一族产品的设计,即产品族设计.基于产品平台的产品族设计是快速响应客户个性化需求的有效技术手段,针对细分市场中不同客户群的需求,以低成本和快速的开发周期来满足客户的个性化需求.产品族设计作为实现大规模定制的一种有效方式已得到广泛关注.J I A O等[３２]从宏观的角度综合分析了产品族设计的现状及进展.B A J A R A S 等[３３]在进行产品族规划时充分考虑了产品设计中的不确定因素,提出了一种综合的产品族规划方法,改善了整个产品族设计过程.由于产品实际运行中工况复杂多变且难以反映到产品族的设计需求中,因此为提高产品适应性,对满足不同工况的产品个性化定制技术提出了新的要求[３４].产品族中公共产品平台也称为产品平台, M E Y E R等[３５]定义产品平台为 一组共用的零部件或模块集合 ,而共享同一产品平台㊁具有不同１１１产品架构演化及开放式设计策略 程贤福㊀章志宏㊀王承辉等的特征和性能,以满足一定范围内不同客户需求的一系列产品就是产品族.产品族架构(p r o d u c t f a m i l y a r c h i t e c t u r e)设计环节位于整个产品族开发流程的前端,它对企业产品竞争力培育的重要作用已经得到普遍认同.架构是产品族设计的关键决策环节,大约７０％的成本与属性是在产品族架构设计阶段决定的[３６].产品族架构可以理解为一种产品配置系统的规划方案,本质上是产品族的概念结构及其逻辑关系.J I A O等[３７]用三个要素定义了产品族架构 公共基础㊁差异化使能因素和配置机制.有别于单一产品架构关注某个/些特定功能的产品,产品族架构立足于产品族,着眼于一族产品共享的组件,研究的内容不只是产品平台的规划,还有一族产品共享架构的建立[３８].具体而言,产品族架构既要考虑单一产品架构关注的模块和结构布局问题,又要考虑产品族成员共享模块与共用件设计,同时还要优化产品族整体布局,权衡面向不同细分市场的产品通用性与多样性配置,如图２所示.图２㊀产品族架构F i g．２㊀P r o d u c t f a m i l y a r c h i t e c t u r e ２．２㊀产品族架构模型产品族架构开发是介于客户需求分析与产品族设计间的一个环节,需考虑系列产品全局与局部协同设计问题,也需要解决产品平台的架构以及基于同一产品平台的相关系列产品的结构问题.支华炜等[３６]从架构模式㊁物理技术㊁优化技术㊁平台架构等方面对产品族架构研究现状进行了比较系统的综述,分析了产品族架构与单一产品架构的区别,但没有分析客户参与体验产品开发过程,也未涉及产品架构的演化.J I A O等[３９]从功能视图㊁技术视图和物理视图三个方面描述了产品族架构,提出了基于质量功能配置和公理设计理论的产品族架构开发方法.W I T S等[４０]结合T R I Z理论和功能行为结构模型,探讨了产品族架构接口设计冲突问题.熊体凡等[４１]提出了一种基于层级约束的产品族架构模型,分析了架构元素的特征属性域和装配结构域之间的关联关系.魏巍等[４２]研究了云制造模式下产品平台架构,提出了产品协同设计平台架构,详述了平台架构５个子层的含义,探讨了产品族和产品平台的关键技术.C H A N D R A[４３]提出了摩托车架构的多层框架,认为该框架适用于其他产品设计,因为在所有设计领域中,功能㊁结构和接口之间的关系基本上是一致的.上述研究主要从需求结构关联角度提出了产品族架构模型或开发方法.产品族架构模块化可以在主结构较为稳定的前提下实现产品多样化,而架构模块的开发㊁规划及确定是产品族架构模块化主要研究内容.陈刚桦等[４４]分析了需求模块的映射关系和模块之间的影响关系,基于模块变异指数和传播指数,构建了动车组转向架模块化产品平台.王相兵等[４５]基于客户需求驱动构建了产品主结构,探讨了产品族架构模块划分与识别,分析了模块变更对产品主结构的影响.Y U等[４６]提出了一种利用设计结构矩阵和遗传算法开发模块化产品架构的信息论方法.Z HO U等[４７]提出了一种概念设计阶段的产品族架构设计方法,将客户多样化需求映射为产品功能和结构,利用多样化指数确定架构模块.K I M等[４８]探讨了产品族架构的复杂性,将平台架构模型映射为抽象的设计结构矩阵,提出了一种有助于管理产品平台和产品族架构复杂性的启发式方法.M E S A等[４９]分析了模块化架构原则的优点和局限性,探讨了制造系统和产品组合的可重构配置,为产品设计阶段提供了模块化架构解决方案.E L MA R A G H Y等[５０]针对可重构制造系统产品的可变性,提出了一种基于模块化层次结构的产品族架构设计方法.上述研究主要从模块化角度提出了产品族架构开发的解决方案,但现有的模块化产品架构设计方法主要是基于静态需求,忽略了影响未来产品功能的市场动态.G A U S S等[５１]全面综述了模块化产品族研究现状,总结归纳了７２种有关产品族设计的方法,包括产品族架构的规划方法,但没有探讨产品族架构的具体设计过程.２．３㊀产品族架构优化随着客户需求的不断变化,常规的产品族架构难以同时支持低层次的横向定制和深层次的纵向定制,为更好地快速响应市场需求,产品族架构的柔性㊁稳健性或适应性已引起研究者的重视.史康云等[５２]考虑客户需求的不确定性,将对应的设计参数向物理结构映射,以确立产品的核心柔２１１中国机械工程第３５卷第１期２０２４年１月性结构,提取公共元素和柔性元素,建立柔性的产品族架构.魏巍等[５３]将稳健性设计方法应用在模块化产品平台设计中,降低最终模块对不可控客户需求的敏感度.孙之琳等[５４]通过用户需求向功能域 结构域 参数域逐级映射,基于信息熵理论评价产品平台的可适应性.程贤福[５５]提出了面向可适应性的稳健性产品平台规划方法,在产品平台规划初期就开始考虑产品的稳健性和适应性,以避免后期出现大的返工.L I等[５６]在产品族设计过程中将参数调节能力引入到一些模块中,构建了一种柔性平台,可以支持衍生产品的适应性定制.B R I E R EＧC O T E等[５７]建立了适应性产品族架构,以表达面向订单设计产品的重用结构.L E V A N D OW S K I等[５８]提出了一种基于适应性平台配置设计的两阶段模型,将参数柔性调节融入到模块配置中,实现客户动态需求的适应性.Z H A N G等[５９]考虑在产品生产过程中客户需求和设计参数的变化,提出了产品族架构可适应设计方法.随着大规模定制技术应用范围越来越广,产品族架构也不断优化.李砚等[６０]针对产品族架构中平台参数和个性化参数之间的主从特点,构建了一主多从双层优化模型,实现了产品族架构设计的稳健性.杜纲等[６１]在产品族架构设计过程中考虑供应商选择,构建了产品族架构设计主从关联优化模型,提出了一种架构规划的评价方法.万丽云等[６２]考虑到产品族设计中产品平台的适应性,提出了面向适应性的产品族架构层次关联优化方法.L I等[６３]将产品族架构归结为一个多目标优化问题,提出了一种评价产品㊁模块㊁参数的多层通用性方法.L E V A N D OW S K I 等[６４]创建了产品生命周期管理架构,提出了一种柔性平台模块化架构设计的集成方法.B O R J E S S O N等[６５]权衡了模块独立性和产品相似性,分析了产品相似性策略对产品族架构的影响.MA等[６６]提出了基于客户偏好的产品族架构设计方法,利用KＧm e a n s聚类算法确定产品族架构方案.Y A S S I N E等[６７]优化了产品族模块升级决策以使利润最大化.HO S S A I N等[６８]建立了模块化产品族和供应链架构的层次联合优化模型.产品族架构开发立足于大规模定制模式,以客户需求为驱动力,结合规模经济性和范围经济性,考虑系列产品全局与局部协同设计问题,可通过产品平台快速重构形成系列产品.产品族架构研究主要体现在开发团队协同模式㊁产品平台战略管理㊁模块划分和组合配置㊁接口通用性设计㊁平台架构的柔性/稳健性/适应性㊁架构优化等方面,但鲜有涉及模块间耦合关联㊁适应性更改以及客户参与产品开发体验等问题,对产品设计创新性和接口适应性考虑不足,难以实现客户的个性化需求.３㊀开放式产品架构３．１㊀大规模个性化当前,新一代信息技术与先进制造技术深度融合形成的智能制造技术,成为了第四次工业革命的核心技术和核心驱动力,引发制造业发展理念㊁制造模式发生重大而深刻的变革[６９Ｇ７０].跨界知识融合㊁开发团队协同㊁供应商合作为产品创新及管理提供了机会.随着市场竞争的日益激烈和客户消费理念的不断变化,客户需求越来越趋向于个性化与多样化,产品需求呈现出小批量㊁多规格和个性化的特征,生产多功能㊁个性化的产品已成为制造企业的发展方向[７１].随着客户参与产品开发过程的意愿日益强烈,现有大规模定制所依托的产品平台技术难以充分满足客户的个性化要求[７２].大规模个性化(m a s s p e r s o n a l i z a t i o n或m a s s i n d i v i d u a l i z a t i o n)是一种新兴的生产模式,开发人员对客户进行引导与沟通,客户可以定制产品的个性化需求,旨在增强客户参与度和体验感的同时仍保持较低的开发成本和较高的生产效率.大规模个性化模式一经提出,就得到了学术界和工程界研究人员的关注.如Z HO U等[７３]从情感和认知设计角度出发,阐明了大规模个性化的关键维度,利用隐性市场需求信息挖掘潜在的客户需求;J I A N G等[７４]提出了一种分布式㊁具有自适应性和自组织特征的社群化制造概念,基于分散的社交媒体构建了信息物理社会网络,为客户创造了个性化的产品和服务;O Z D E M I R 等[７５]提出了一种数字制造环境中的大规模个性化设计方法,基于柔性制造和客户共创过程开发满足需求的个性化产品.李浩等[７６]分析了面向大规模个性化的产品服务系统模块化设计基本特征与实现模式㊁模块化过程模型㊁模块配置优化决策和模块化服务链供应配置方法等;李强等[７７]提出了一种面向大规模个性化的交互式云制造模式,构建了云环境下大规模个性化智能交互过程以及需求交互转换过程模型;肖人彬等[７８]构建了数据驱动的产品大规模个性化设计研究框架,探讨了数据来源㊁数据挖掘㊁数据驱动设计㊁设计方３１１产品架构演化及开放式设计策略 程贤福㊀章志宏㊀王承辉等。
开放互联教育服务平台的框架设计与实现
开放互联教育服务平台的框架设计与实现开放互联教育服务平台是由多种组件和技术共同组成的一个平台，它能够对传统教育过程中的学习、教学、考试、认证等进行改造和升级，从而提高学习者的学习体验。
框架设计： 1. 云技术：建立在开放互联教育服务平台上的云技术使得学习者可以在不同的终端设备上进行学习，例如PC、手机等，同时也可以支持外部服务器的访问。
2. 内容库：内容库是平台上存放学习内容的地方，可以包括文档、视频、图片等，可以用来方便教师准备教学内容，也可以用来存放学生学习内容。
3. 社交技术：社交技术是指可以让学习者在学习过程中与他人分享学习内容，探讨学习经验，就学习话题进行讨论的技术。
4. 虚拟化技术：虚拟化技术可以让学习者在仿真环境中实现实验，让学习变得更加有趣，提高学习的效率。
5. 数据管理：数据管理可以让学习者更好地管理学习数据，实现数据的分析和可视化，从而更好地发掘学习的价值。
实现： 1. 技术选择：根据不同的功能模块，选择合适的技术来实现。
例如，云技术可以采用AWS云服务；内容库可以采用MongoDB数据库；社交技术可以采用WebSocket技术；虚拟化技术可以采用VMWare虚拟化技术；数据管理可以采用Hadoop大数据平台。
2. 平台架构：将不同的技术组合在一起，构建开放互联教育服务平台的架构，分为前端层、中间层和后端层。
前端层主要是提供用户界面，中间层是连接前端和后端的桥梁，主要负责数据传输、用户认证等功能，后端层主要是负责数据存储、数据分析等功能。
3. 安全性：针对开放互联教育服务平台进行安全性测试，确保平台的安全性，防止被恶意攻击。
4. 部署：将构建好的开放互联教育服务平台部署到相应的服务器上，并进行测试，确保平台可以正常工作。
2023-CIM平台开放式体系架构方案-1
CIM平台开放式体系架构方案CIM（计算机集成制造）平台是一种应用于工业自动化的软硬件系统，实现了数字化工厂，利用开放式体系架构方案，让不同的设备和系统互相协作，统一管理和控制整个工作流程。
以下将围绕CIM平台开放式体系架构方案展开分步骤阐述。
1. 打通数据孤岛CIM平台开放式体系架构方案主要的目标就是打通不同设备厂商的数据孤岛，通过采用标准化的接口、协议和模型，将它们协调起来，实现全面集成。
这种开放式的结构可以应对不同需求的工艺过程，提供更加灵活的方案。
同时，这种架构也保证了数据的高效运转，使其可以上下游无缝连接，广泛应用于制造、物流和供应链等不同领域。
2. 引入标准化为实现CIM平台的开放式体系架构方案，需要在设计和开发方面引入各种标准化的操作和技术。
CIM系统需要遵循一些通用的标准，例如OPC（开放式过程控制）标准和XML（可扩展标记语言）技术。
这些标准确保了不同设备能够透明地交互，并且保证了系统的互换性能力。
3. 数据集成CIM平台开放式体系架构方案需要将所有系统和设备的数据集成在一起，以便拥有一致的数据视图。
此目标的实现需要支持各种集成技术，例如数据挖掘、系统集成、实时数据捕捉等。
这些技术有助于将生产环境中的所见所得数据提供给你，以便帮助你做出更好的决策。
4. 灵活性CIM平台开放式体系架构方案的实现还需要强调系统的灵活性。
灵活性使CIM系统在不断变化的业务需求和环境下能够持续地运转。
在CIM平台模型中，灵活性没有被视为独立的属性，而是与可用性（可靠性）、可扩展性（伸缩性）、易用性（操作性）以及安全性等业务需求紧密相连。
因此，CIM平台开放式体系架构方案的一个主要目标就是满足这些业务需求，同时可以保证高效率地运转。
总而言之，CIM平台开放式体系架构方案实现了数字化工厂，通过上述阐述的步骤打通不同厂商之间的数据孤岛，在制造、物流和供应链等不同领域广泛应用。
同时，CIM平台开放式体系架构方案在集成技术和标准化、数据集成以及灵活性等方面都得到了非常完善的解决方案，确保系统的高效和运转。
开放架构与系统集成
开放架构与系统集成开放架构（Open Architecture）是一种软件设计原则，它强调系统的可扩展性和互操作性，以满足不同系统之间的集成需求。
开放架构使得不同的软件组件可以相互通信、共享数据，从而实现系统的整合和功能的增强。
开放架构的核心思想是解耦和模块化。
开放架构将大型系统分解成互相独立的子系统，每个子系统都有清晰的接口和规范。
这样一来，系统的各个子系统可以独立开发和演化，从而提高开发效率和灵活性。
同时，不同的子系统可以通过定义公共的接口和协议，使得它们可以相互通信和共享数据。
这种模块化和解耦的设计思想，使得系统可以更容易地进行维护、扩展和升级。
开放架构的设计原则涉及到以下几个方面：首先，开放标准和接口的定义是开放架构的基础。
开放标准指的是用于规范系统组件之间通信和数据交换的协议、数据格式和接口规范等。
只有使用统一的标准和接口，不同的系统才能够进行集成和互操作。
其次，开放架构强调组件的可替代性和可扩展性。
组件的可替代性意味着系统中的组件可以通过其他具有相同功能的组件进行替换，而不会对系统的整体功能产生影响。
组件的可扩展性则意味着系统可以通过添加新的组件来实现新的功能，而不需要修改已有的组件。
再次，开放架构要求系统具有高度的灵活性和适应性。
系统应该能够适应不同的环境和需求变化，可以根据不同的配置和参数实现不同的功能。
这意味着系统需要具有可配置性、可定制性和可调整性等特性。
最后，开放架构注重系统的安全性和可靠性。
系统应该能够保护用户的隐私和数据安全，并且能够在发生故障时进行自动恢复和容错处理。
为了实现这些目标，系统需要具有安全防护、错误检测和纠正、备份和恢复等功能。
系统集成是指将不同的独立系统组合在一起，形成一个整体系统的过程。
系统集成的目的是将不同的专业系统进行整合，实现资源共享、功能互补和信息传递，从而提高系统的整体性能和效率。
系统集成包括硬件集成和软件集成两个方面。
硬件集成主要指将不同的硬件设备连接起来，并实现数据传输和控制。
基于组件的开放式CAD系统模型
基于组件的开放式CAD系统模型当今计算机辅助设计(cad)软件的规模与复杂性，使得其体系结构成为cad软件开发及应用能否成功的决定因素.cad系统模块的划分、模块间的联系方法、cad系统的组成部件等正成为cad领域中倍受关注的问题。
cad系统模型取决于其建模目标.进入90年代以后，cad技术和应用需求都发生了很大的变化.在技术上，“并行工程”要求某一领域的方法能够和其他专业技术在同一环境中有机结合;在需求上，随着cad应用领域的扩大和专业深度的纵深发展，人们更倾向于选择有针对性的专业应用软件，传统的大而全的cad系统逐渐被支持二次开发的cad支撑系统所取代.在cad系统再次开发成为必然的今天，cad系统的开放性成为各开发层次用户的主要关注点。
针对cad系统的开放性，曾先后出现了许多类系统模型，代表了cad技术与产业发展的不同阶段.面向对象软件工程(object-oriented software engineering)技术的兴起，使cad系统模型的发展达到一个新的阶段.此后，组件技术的逐渐成熟又为cad系统的建模引入了新的思想。
本文系统地分析了以数据为中心、以执行为中心和面向对象的cad系统模型的构成及其优缺点.在此基础上，运用基于组件的软件工程技术，提出了一种结构层次清晰，各模块接口规范，联系简洁，易于扩充的两级总线模型，并详细地分析了该模型中各组成部件的功能和联系方法，最后给出模型的应用实例和结论。
1 几类cad系统模型1.1 cad系统模型的设计目标当前,cad系统模型的设计目标是提高实际应用的cad系统的开放性和集成性，同时，作为一种典型的交互系统，效率也是一个重要目标。
cad系统的开放性包括数据的开放性、功能的开放性及系统的可扩充性.是否具备良好的开放性基本取决于系统模型.cad系统的集成性是指通过一致的信息描述手段和处理机制将各功能子系统统一到同一个集成环境.集成性的好坏也基本取决于系统模型.cad系统的效率通常包括系统运行的效率和应用开发的效率.运行效率是系统运行时的时空复杂度，而应用开发的效率指开发的难易程度和执行效率.效率大部分取决于系统模型，也与系统的具体实现有关。
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组件描述配置文件
21
组件集成配置文件
22
组件运行部署
组件目录 配置目录
数据目录
可执行文件目录 日志目录
脚本目录
节点自定义的配 置、数据、日志
节点可以是组件，或者分系 统，也可以是其它任何一个 集成概念。 架构优先加载节点自定义的 配置、数据、日志，如果不 存在，则加载通用的。
23
DSSignalProc
获取运行节点唯一编号。该编号每次运行都不一样，且保证全局唯一， 一般用于系统动态管理。
注册服务。 sid：服务的唯一编号，一般是服务接口的接口编号。 pService：服务接口指针。 服务注册之后，所有组件都可通过服务接口编号对服务指针进行查询。
反注册服务，参数与RegisterService相同，但动作相反。
10
10/23
相关背景介绍 组件 开放式体系架构 组件设计 实例介绍
11
内容
组件生命周期分析
Initial
初始期
模块状态迁移图
[Module is unloaded] /Load(IModuleManager *)
Loaded
JustStopped
[Successed]
[Fa i l e d ]
5
相关背景介绍 开放式体系架构 组件设计 实例介绍
6
内容
雷达开放式体系架构(ROSA)
7
7/23
开放式软件体系结构——首次设计
可
替
波束调度
环境分析
换
模 块
雷达控制
信号处理
显示 监控
并行计算架构
目标跟踪 数据记录
架 实时系统架构 构
数据分发与通讯架构
层
应用架构
配置 管理
抽 程序语言（C/C++） 象 层
每一个DSHost进程叫做一个节点。GetNodeName函数获取节点名称。 节 点 名 由 命 令 行 参 数 “ -n ” 决 定 ， 例 如 上 面 的 命 令 行 会 导 致 GetNodeName()”trk” ， 若 命 令 行 中 不 指 定 该 参 数 ， 则 默 认 返 回 “main”
3.打开 1.注册
3.打开
组件通信服务 通信提供者
DDS：DDS工厂指针 UDP：UDP工厂指针
组件通信表
TRK, DDSRecv, owstrk TRK, 320, DSP, UDPSend
4.使用 4.使用
TRK组件
Recv(); Send(320, &track, sizeof(track));
实现模块接口
使用GUID生成器 生成唯一编号
按需要重写IModule 的接口函数
使用IMPL_DEFAULT_MODULE宏自动生成 GetModuleEntry入口函数，宏参数就是自己的模块类
32
实现接口
33
继承DSTL提供的 Thread类
线程接口实现
重写Execute虚函数
34
数据收发实现
2.加载
TRK, 320, DSP：UDP …… OWS, 430, TRK: DDS, owstrk
一致的通信，确保组件的独立
18
组件数据的发送、接收
基本服务
19
自定义服务
提供者组件 其他服务
RegisterService()
组件管理器
IModuleManager
服务注册表 组件通信服务 参数配置服务
Initialized?
[Successed]
Initialized
PreparedToWork
Started?
[Fa i l e d ]
/Release(IModuleManager *)
/Release(IModuleManager *)
Unloaded
[Fa i l e d ]
结束期
Final
/Stop(IModuleManager *)
Working
/Initialize(IModuleManager *)
/Cleanup(IModuleManager *)
Stopped?
/Prepare(IModuleManager *)
[Successed] /Start(IModuleManager *)
基于开放式体系架构组件设计
相关背景介绍 开放式体系架构 组件设计 实例介绍
2
内容
如何从农村走向城市？
农村与城市的启示
3
软件模块化的追求
降低耦合度，提升内聚性
低
耦合性
非直接 耦合
数据 耦合
特征 耦合
控制 耦合
强
模块独立性
组件引用
高
公共环 境耦合
内容 耦合
弱
提供者 端口
事件 信宿
使用者 端口
发送
等待数据到达
接收
打印
等待超时
35
组件部署运行
36
组件调试设置
如果只调试组件代码，设置命令为..\exe\DSHost.exe，该文件为架构可执 行程序的发布版本；工作目录设置为..\exe，命令行参数为--mdir ..\Debug， 重新设置组件搜索目录，因为组件DLL的调试版本在..\Debug目录中。 如果还要调试框架代码，将架构主执行程序DSHost.exe的调试版本也复 制到exe目录中，更名为DSHostDebug.exe，并将此程序路径设置为命令。
29
配置组件项目
设置库路径为<DSLIB>\Debug（Debug编译）或<DSLIB>\Release（Release编译） 设置附加库文件为“LibDS.lib;LibDSTL.lib;” 本例中<DSLIB>= ..\DS，为相对路径
30
Load(); Initialize(); Prepare(); Start(); Wait(); Stop(); Cleanup; Finalize(); Release();
调用阶段
初始期 运行期 结束期
15
函数 GetArgument
GetNodeName GetNodeID RegisterService
UnregisterService
IServiceManager接口说明
功能说明 获取命令行参数。假设命令行为：DSHost --help -n trk -id=23，则 GetArgument(“--help”) ”true” GetArgument(“-n”) ”trk” GetArgument(“-id”) ”23” GetArgument(“trk”) NULL 对于命令行中没有指定的参数一律返回NULL
IModule接口的实现
函数 GetName GetID GetHelper Load Initialize Prepare Start Stop Cleanup Finalize Release
实现功能 返回模块名称 返回模块唯一编号 返回模块附属功能 向组件管理器注册服务；向其它服务注册指定的接口 初始化自身，服务查询 运行期准备 启动工作线程 停止工作线程，与Start相反 运行期清理，与Prepare相反 结束自身功能，与Initialize相反 反注册服务，与Load相反，并释放组件对象
组 件
事件 信源
属性
4
4/23
为组件选一个好的架构 LA(Layer Architecture) SOA(Service-Oriented Architecture) OSGI(Open Service Gateway Initiative) SCA(Service Component Architecture) SCA(Software Communications Architecture ) OSA(Open System Architecture)
DS
DS
组件化系统的运行模式
DSTracker
DSDisplay
DS
DS
外部网络
多线程、多进程任意组合 自主选举主进程负责本机器的内外通信 主进程异常退出后自动重新选举 主进程可以在业务进程中选择，也可以开启独立程序，
由业务进程的配置决定
24
相关背景介绍 组件 开放式体系架构 组件设计 实例介绍
25
内容
创建组件项目
26
创建组件项目
27
创建组件项目
删除Visual Studio的专用代码，保证代码可移植性。 Dllmain.cpp中的DllMain函数是Windows DLL必需的，不 要删除，但在其它平台上不编译此文件
28
配置组件项目
设置包含路径为<DSLIB>\LibDS;<DSLIB>\LibDSTL; 禁用预编译头 本例中<DSLIB>= ..\DS，为相对路径
用户自定义
extern “C” IModule * __cdecl GetModuleEntry (const tchar *name);
class System
« i n te rfa ce » IQueriable
+ GetRuntimeClass(): const ClassInfo & + Query(UID &): IQueriable *
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接口查询
IQueriable 组件管理器
关联
IQueriable ICommService
通信服务
Query(ICommService::GetUID()) 返回
17
组件
基本服务：通信服务
DDS通信模块
DDS通信工厂 DDS发送者 DDS接收者