开源技术成熟度评估及其在分布式回收用于增材制造案例研究中的应用

《TECHNOLOGICAL FORECASTING AND SOCIAL CHANGE》：Open source technology readiness level assessment and application to the case study of distributed recycling for additive manufacturing

　　亚历西亚·罗曼尼（Alessia Romani）|阿纳玛丽亚·巴雷拉·博戈亚（Anamaria Barrera Bogoya）|法比奥·A·克鲁兹·桑切斯（Fabio A. Cruz Sanchez）|哈基姆·布道（Hakim Boudaoud）|毛里西奥·卡马戈（Mauricio Camargo）|约书亚·M·皮尔斯（Joshua M. Pearce）
加拿大安大略省伦敦市西安大略大学电气与计算机工程系

**摘要**
在开源硬件生态系统中评估技术成熟度面临着与技术开放性相关的特定挑战。传统的“技术成熟度等级”（Technology Readiness Levels, TRLs）和其他补充框架无法全面评估开源技术的成熟度，因为它们依赖于基于知识产权的机制，假设了明确的实施环境，并且缺乏对开源系统中采纳挑战的全面评估。本文提出了“开源技术成熟度等级”（Open Source Technology Readiness Levels, OSTRLs），这是一种新的成熟度评估框架，用于评估准备整合到开源生态系统中的技术的开放性成熟度，同时考虑了知识产权自由度和可访问文档等关键方面。OSTRLs基于TRLs和开放设计原则，将技术的开放性成熟度分为九个等级，从潜在开放到完全开放，涵盖了产品和过程的开放性，即透明度、可复制性、可重用性和可访问性。通过将OSTRLs与其他补充评估工具结合使用，展示了其在全面评估开源技术相关方面的潜力。随后，通过评估用于增材制造（Additive Manufacturing, AM）分布式回收的开源技术来验证OSTRLs的有效性，该模型结合了本地塑料回收和3D打印。OSTRLs提供了一种结构化的方法来评估开源技术生态系统，如DRAM，不仅能够识别成熟的解决方案或需要改进的开放性方面，还能揭示现有趋势、机会、风险和采纳过程中的差距。这一框架可以支持研究人员、实践者、机构和政策制定者在战略决策中发挥作用，并指导未来朝着可持续和循环创新系统的方向进行研究。

**1. 引言**
技术成熟度评估在预测新兴技术后续系统开发风险方面起着关键作用。在这些方法中，由美国国家航空航天局（NASA）开发的技术成熟度等级（TRLs）（Conrow, 2011; Mankins, 2009a）已成为分析的主要形式，不仅在美国政府机构（如美国国会问责局（GAO）、美国能源部（DOE）和国防部（DOD）（Mankins, 2009b）中得到应用，也在国际委员会、资助机构或组织（如欧盟委员会或国际标准化组织（ISO）（Salvador-Carulla et al., 2024）中得到广泛应用。TRLs是一种广泛使用的、跨学科的绩效指标（FOM），能够更有效地评估和沟通新技术的成熟度。例如，在欧洲（TEC-SHS, 2008）和日本（Nakamura et al., 2013）的传统航天和航空技术，以及英国的回收流程（Rybicka et al., 2016）中都有应用。因此，它们对于监测和管理技术创新非常有用（Parasuraman, 2000），但必须将其置于更广泛的“制度准备”概念中进行理解和应用，才能充分发挥作用（Webster and Gardner, 2019）。TRLs通常应用于政府和工业界的标准化创新领域，这些领域已经建立了传统的知识产权（IP）机制（Sutopo et al., 2013; Tierney et al., 2013）。然而，近年来，开源（OS）方法已成为产品创新的主要来源，而不是传统的专有产品开发方式（Deek and McHugh, 2007; Lakhani and von Hippel, 2004）。这种方法在软件开发方面最为成熟，因为开源软件（也称为自由和开源软件，FOSS）提供了（i）多样性及开放创新（Colombo et al., 2014），（ii）累积性创新（Boudreau and Lakhani, 2016），（iii）开发效率（Hienerth et al., 2014），（iv）组织创新（Alexy et al., 2013），（v）更高的代码质量（S?derberg, 2008），（vi）对创造性和协作环境的支持（Garcia Martinez, 2015）；以及（vii）减少单个项目的重复工作（?rdal and R?ttingen, 2016）。开源方法现在也在开源硬件领域得到关注，文献中也称为自由和开源硬件（FOSH）（Fisher and Gould, 2012; Pearce, 2012），其发展和采纳进度大约滞后于开源软件15年（Pearce, 2018）。其中一个主要驱动力是，所有形式的开源技术，无论是软件还是硬件，都能大幅节省成本（Pearce, 2016; Pearce, 2015），同时促进开源创新模式（Petch et al., 2014）和开放合作（Yfanti and Sakkas, 2024）。例如，开源硬件已被证明可以为研究设备节省超过90%的成本，并促进国家经济的创新（Heikkinen et al., 2020）。随着开源硬件从主要由业余爱好者推动的活动发展成为一种专业的技术开发形式，正式的、跨学科的绩效指标预计将为高度多样化的开源硬件开发社区发挥类似的作用。

这种日益专业化的趋势凸显了对开源创新模式的兴趣增加，以及社区在此过程中的参与度提高。开源方法为满足社区需求带来了系统变革的可能性（Rumpala, 2023），这与开源创新领域所强调的协作和分布式创新过程相一致（Pacheco et al., 2025）。Kostakis等人（Kostakis et al., 2021）认为，开源项目不仅在技术领域，而且在实践社区的文化视角下，也创造了全球性的知识和设计共同资源，例如开源农业倡议（Giotitsas, 2019）。他们的首要目标是创造共享的使用价值，这可能会引导社会组织的新型路径。实际上，在拉丁美洲背景下，Arancio（Arancio, 2023）指出了科学仪器在再现研究不平等方面的作用，阻止了某些群体发展和行使他们的科学研究权利，从而导致认知不公正。从这个意义上说，开源硬件社区的出现倡导设计、共享、构建和修改科学工具的共同资源，以克服结构性的研究不平等，通过开放性来实现认知创新，包括自主性、灵活性、适应性和可修复性。

除了科学社区之外，开源创新模式还对设计过程和更广泛的社会技术系统产生影响，促进系统变革和社会变革（Pacheco et al., 2025）。从设计科学的角度来看，Bonvoisin等人（Bonvoisin et al., 2021）指出了“开放性”概念的悖论，它挑战了行业与客户之间的叙述角色。虽然从学术角度来看很有趣，但从实际角度来看，开源方法也挑战了设计，因为开放设计意味着过程和产品的开放性（Bonvoisin et al., 2021; Boisseau et al., 2018）。过程的开放性意味着与外部人员互动，促进协作开发和改进产品。相反，产品的开放性则涉及到对中介对象的信息和知识产权管理，确保设计成果的可用性和可访问性。这两个方面对于不熟悉开源技术和硬件的现有组织和社区来说是颠覆性的，需要新的方法来帮助他们采纳这些技术。

Reinauer等人（Reinauer and Hansen, 2021）提出了一个考虑四个维度的框架，这些维度与作为开源硬件发布的技术的采纳相关。该框架包括（i）开源硬件的特性，（ii）目标用户/采纳者，（iii）用户所处的环境，以及（iv）围绕开源产品的社区。在这个意义上，这一提议可以作为分类研究采纳障碍和推动因素的相关变量的启发式方法。实际上，在一项针对法国企业的案例研究中（Legenvre et al., 2020），通过七个采纳因素研究了富含硬件的开源生态系统，分别是：（i）总成本优化；（ii）灵活和快速的设计过程；（iii）稳定性和模块化；（iv）白箱方法；（v）非主导企业的供应链；（vi）宽松的许可协议；以及（vii）活跃的生态系统。他们指出，技术解决方案的稳定性和模块化（因素iii）、使用宽松的许可（因素vi）以及活跃发展中的生态系统（因素vi）是基础因素。

最近有人首次尝试评估开源技术的重用准备度（Mies et al., 2022），这表明了定义结构化方法以评估开源技术开放性成熟度的兴趣。正如Yfanti和Sakkas（Yfanti and Sakkas, 2024）所讨论的，传统的TRLs不太适合评估协作创新背景下的复杂性，尤其是与开源生态系统相关的复杂性，因为它们侧重于基于传统知识产权的设计过程，并假设了明确的实施环境（Van Cauwenbergh et al., 2022）。同样，其他框架关注组织和企业采纳技术的准备度，而不考虑其是否为专有或开源性质，例如企业准备度等级（FRL）（Galvez et al., 2018）或技术-组织-环境（TOE）框架（Tornatzky and Fleischer, 1990），因此忽略了它们在组织层面的不同影响。为此，可以通过特定的模型来评估组织内部与开源倡议相关的成熟度方面，这些模型不考虑被分析的开源技术的技术或开放性成熟度，例如开源成熟度模型（OSMMs）。尽管大多数前述框架关注企业和组织部署开源技术的能力，但仍然缺乏一个评估潜在开源技术在新兴生态系统中开放性成熟度的框架，特别是考虑到开源硬件作为创新战略资产的重要性日益增加（Heikkinen et al., 2020）。此外，还需要定义使用补充评估框架的潜在方法，以全面评估开源技术采纳中的复杂性和多重挑战。

本研究旨在通过提出“开源技术成熟度等级”（OSTRLs）框架来填补这一空白，该框架用于评估开源技术的开放性成熟度，并与现有的补充框架（如TRLs）结合使用，以全面评估其实际应用中的整体成熟度。这一新的评估框架结合了NASA开发的传统TRL分类的主要方面（TEC-SHS, 2008），如组织等级和描述，以及知识产权自由度和文档等关键方面，以实现技术整合到开源生态系统，例如使用专有组件和过程、文档类型和可用性。在回顾了成熟度评估与开源技术（无论是软件还是硬件）之间的联系后，介绍了OSTRLs，并将其置于开放设计的背景下，将开放性方法视为成熟度评估的一部分，即产品开放性（透明度、可复制性和可重用性）和过程开放性（可访问性）（Bonvoisin and Mies, 2018; Bonvoisin et al., 2017）。然后，将这些OSTRLs与其他现有框架和模型联系起来，以评估组织和企业对开源技术的采纳，例如TRLs、企业准备度等级（FRL）、技术-组织-环境（TOE）框架和开源成熟度模型（OSMMs）。它们代表了互补的预先评估方法，有助于企业决定是否在开源技术上启动新项目，评估与其实施相关的不同方面。

随后，将提出的OSTRLs框架应用于增材制造分布式回收（DRAM）的案例研究，这是一种结合了本地塑料回收和3D打印过程的分布式制造模型，通常属于开源领域（Baechler et al., 2013; Cruz Sanchez et al., 2020）。该研究的目的是验证这一新的开放性成熟度框架在评估实际应用开源技术的情境中的有效性，同时展示其支持循环经济战略（Caceres-Mendoza et al., 2023）和可持续分布式生产（Janik and Ryszko, 2025）的潜力。基于本文提出的OSTRLs，对用于DRAM的回收技术和3D打印过程进行了回顾，以评估聚合物的分布式废物管理策略。这项分析有助于识别开源分布式回收技术在AM中的机会，突出开源技术在DRAM领域的成熟领域（较高的OSTRL等级）和现有挑战（较低的OSTRL等级），并展示了OSTRL框架的实际应用及其与其他框架的关联，以便进行更广泛的分析。最后，讨论了在其他情境中的应用、政策影响、当前限制以及与OSTRLs相关的未来工作，为将该新框架作为开源技术的标准评估实践的实际实施铺平道路。**材料与方法**
本研究概述了一个名为OSTRL（Open Source Technology Readiness Levels）的框架，用于评估开源技术在现实世界环境中的开放性。研究涵盖了多个阶段的背景审查，以根据现有的 readiness 框架定义 OSTRL，通过实际案例解释不同的 readiness 阶段，将 OSTRL 与现有的背景和补充评估框架联系起来，并通过一个具体的案例研究来验证其有效性。图 1 显示了研究的方法流程，该流程分为六个主要阶段，并与具体目标相对应。

**下载：** 下载高分辨率图片（280KB）
**下载：** 下载全尺寸图片

**图 1. OSTRL 框架的定义流程图，显示了研究的六个主要阶段。**

**第一阶段：背景与文献综述（Phase 1）** 的目标是识别和分析与技术成熟度（TRLs）相关的工作，以定义 OSTRL 框架，包括现有的技术开放性评估方法（表 1）。这一阶段审查了与主题相关的主要学术数据库和网络存储库，例如 Scopus、Google Scholar，以及从事 TRLs 研究的国家和国际机构的网站（如 NASA）。搜索策略使用了包含两个主题相关关键词的单一查询字符串（见表 1）。检索到的条目经过筛选，以研究 TRL 框架并了解其当前的发展和组织结构，从而定义 OSTRL。选择条目的依据是它们对两个主题的关注程度以及信息完整性，例如对 TRLs 的清晰分类和描述。

**表 1. 用于定义和验证 OSTRL 框架的三次背景与文献综述的搜索流程，分别对应步骤 1、步骤 3 和步骤 5。**

| 类别 | 目的 | 使用的数据库 |
|--------------|-----------------|-----------------|
| 背景与文献综述 | 定义 OSTRL 框架 | Scopus、Google Scholar |
| | 识别技术成熟度的主要方法 | Scopus、Google Scholar |
| | 收集技术价值链中的开源技术 | Scopus、Google Scholar |
| 文献综述 | 收集灰色文献（Hackaday、Instructables、Appropedia、Open Source Ecology wiki） | |

**搜索策略：**
- （TRL）AND （开源技术）
- （评估方法）AND （开源技术采用）
- 示例关键词：
- （“技术成熟度水平”、“成熟度评估”、“TRL 评估”）AND （“开源”、“开放软件”、“开放硬件”、“开放性”）
- （“商业技术成熟度”、“公司技术成熟度”、“开源采用”、“成熟度框架”）
- （“分布式回收”、“机械回收”、“塑料回收”、“废塑料回收工艺”、“机械回收步骤”、“3D 打印”、“回收塑料”、“增材制造”）

**资格标准：**
- TRL 进步，包括明确的描述或分类；
- 组织层面用于 OSTRL 的补充方法；
- 来自 TRL 阶段的现有技术及其开放性评估细节；
- 数据提取：TRL 水平、描述、组织结构、领域、里程碑；
- 与 OSTRL 一起使用的补充框架及其可能的重叠部分。

**第二阶段：OSTRL 框架的组织与定义（Phase 2）** 基于第一次背景审查的数据，以 TRL 为起点来定义开放性成熟度水平。该框架的主要组织和可视化通过图表和表格完成（第 3 节），并为每个元素提供了文本描述以支持图形可视化。同时与 TRL 进行了比较，以更好地解释 OSTRL 的组织结构，突出相似性和差异，并创建了支持材料，将其包含在开放科学框架（OSF）仓库中（Romani 和 Pearce, 2025），例如可编辑的模板和可打印的清单。

**第三阶段：背景与文献综述（Phase 3）** 的目标是寻找一个不同的技术成熟度和开源技术采用评估框架，这次重点关注组织层面和商业层面（表 1）。这一阶段帮助选择了可以与 OSTRL 一起使用的潜在补充方法，以全面评估开源技术的采用情况。同样检查了 Scopus、Google Scholar 和与该主题相关的网络存储库，例如机构和商业基金会网站（Fintech Open Source Foundation、Open Source Initiative 或联合国开发计划署）。搜索策略包括与组织或商业层面相关的成熟度评估和开源技术的关键词（见表 1），首先识别特定框架，然后使用查询字符串深入搜索。根据它们与开源技术的关联性和可能的重叠部分来选择检索到的框架。随后通过学术文献和灰色文献分析这些补充框架，包括模型组织的描述和解释（第 4 节），这有助于确定可以与 OSTRL 一起使用的补充框架及其潜在的应用场景（第 3 节）。

**第四阶段：针对开源 DRAM 环境的背景与文献综述（Phase 5）** 作为案例研究，评估开源技术在生态系统中的状态，以验证 OSTRL 框架的有效性（表 1）。与前几次审查类似，搜索了学术数据库（如 Scopus 和 Google Scholar）和灰色文献来源，以包含处于不同技术和开放性阶段的现有开源技术，例如知名的开源项目存储库或与开源 DRAM 模型相关的项目和倡议的机构网站（Precious Plastics 或关于采用技术的博客新闻）。搜索策略首先使用与分布式回收、回收技术、3D 打印和 DRAM 相关的关键词来定义 DRAM 的主要步骤（第 3.4 节）。在定义了 DRAM 的主要步骤后，搜索集中在特定技术上，使用每个技术作为特定查询字符串的一部分，在学术文献和灰色文献中查找开源替代方案。然后根据信息完整性和技术在不同阶段的存在情况选择条目，排除数据不足无法理解技术工作原理及其开放性水平的条目。

**第五阶段：评估 OSTRL 水平（Phase 6）** 使用第二阶段开发的 OSTRL 框架的可编辑模板为每个选定的技术分配一个 OSTRL 级别（图 1）。结果还根据最新研究进展进行了讨论，以获得更全面的背景概览，然后绘制图表以可视化使用 OSTRL 评估的开源技术的开放性状态。这一步不仅验证了 OSTRL 在实际案例研究中的有效性，还指出了未来研究的潜在差距和趋势，展示了所提框架的潜力。OSTRL 的描述、可编辑模板和可打印的 PDF 清单可在 OSF 仓库中找到（Romani 和 Pearce, 2025），其中包括针对每个步骤与开源技术相关的 DRAM 环境的 OSTRL 评估模板。

**3. 结果与讨论**
**3.1. OSTRL 理论**
尽管原始的 TRLs 被广泛应用于初始的行业领域之外，但其结构仍反映了传统的产品开发流程和知识产权机制。因此，它们并不完全适合评估在开放和协作环境中开发的技术的成熟度（Yfanti 和 Sakkas, 2024）。为此，提出了开源技术成熟度水平（OSTRLs）来评估技术的开放性成熟度，评估其融入开源生态系统的准备情况。基于标准的 TRL 框架（Rybicka 等, 2016），OSTRL 模型引入了两个新元素作为评估技术是否适合在开源技术生态系统中使用的关键因素：
- **知识产权开放性**，指的是在没有限制性知识产权约束（如专利排他性或基于许可的限制）的情况下，研究、复制、分发和修改技术的法律自由。
- **文档开放性**，指的是研究、复制、分发和修改技术所需的技术文档的可用性、完整性和可访问性，例如源代码文件、物料清单（BOM）或组装说明。

虽然传统的 TRLs 测量技术成熟度并关注技术系统的功能原理，但 OSTRLs 从透明度、可复制性、可重用性和可访问性方面评估技术的准备情况，将开放性维度与技术维度区分开来。这两种框架可以视为评估开源技术成熟度的互补工具，因为它们都要求适当的技术成熟度和开放性水平才能在公共领域成功使用和共享。此外，OSTRLs 不描述或反映开源技术的设计过程，也不涉及达到完全开源技术所需的产品开发阶段。相反，它们提供了某一时刻技术开放性成熟度的评估，独立于导致其开发的迭代和非线性设计过程（这同样是专有技术的特点）。

**图 2 显示了主要的 OSTRL 框架，重点说明了：**
- （i）九个分类级别，
- （ii）它们与开放性方法（成熟度领域和成熟度功能）的关联，
- （iii）预期的里程碑，
- （iv）支持所评估开源技术的最低预期文档。**
这九个级别基于 NASA 的 TRLs（TEC-SHS, 2008），并与 Bonvoisin 等人（Bonvoisin 等, 2017；Bonvoisin 等, 2017；Olechowski 等, 2020）定义的开放设计的两个主要成熟度领域相关：
- **产品开放性**，指的是设计成果，例如设计或现成组件（OSTRLs 1–7）。
- **过程开放性**，指的是设计过程，例如制造过程或软件（OSTRLs 7–9）。第三个因素，可重用性，也体现了产品与过程开放性之间的联系。操作系统技术的免费分发应该朝着可访问的过程和工具方向发展，例如开发软件、采用非专有的制造流程，或使用常用的或可替换的组件（如紧固件）。达到特定准备度功能中包含的所有OSTRLs（Open System Technology Readiness Levels），就能实现相应的里程碑（Olechowski等人，2020年），在这个案例中是OSTRLs 4、6、7和9，这些里程碑可以用来评估是否准备好进入操作系统开发的下一步。此外，OSTRL 7对应于产品的完全开放性，而所评估的操作系统技术的完全开放性只有在OSTRL 9时才能实现。这四个里程碑也对应于操作系统技术的最小准备度水平，以满足其传播的需求，即需要自由提供的最低限度的文档元素集以支持其使用，随着达到四个不同的准备度功能，文档的详细程度和开放性也会增加。得益于这四个定义的功能和里程碑，可以评估特定技术的部分或完全开放性，以了解其当前状态或帮助确定提高其开放性成熟度所需的缺失步骤。

OSTRL框架旨在评估任何操作系统技术的开放性成熟度，无论其硬件或软件占主导地位如何。虽然接下来的讨论集中在操作系统硬件或混合系统上，但同样的原则也可以扩展到作为操作系统技术一部分的软件和固件，例如操作系统应用程序。因此，OSTRL的逻辑同样适用于数字制品。例如，透明度与代码可读性和文档相关；可复制性与软件开发的可重复构建环境相关；可重用性与互操作性和许可证兼容性相关；可访问性与修改和重新分发代码的自由相关。这种方法允许对操作系统技术进行全面评估，这些技术通常依赖于结合硬件和软件的混合系统，而不仅仅是操作系统硬件或软件解决方案。

图A1显示了现有的TRLs（Technology Readiness Levels）与提出的OSTRL框架之间的结构和组织对应关系。OSTRLs对开放性的关注使得这两个框架互补，因为它们的评估考虑了两个不同的方面：TRLs的技术通用准备度和部署，以及OSTRLs的技术开放性准备度。因此，可以使用这两个尺度来评估同一操作系统技术，以提供对其部署和可访问性状态的更全面评估。与TRLs类似，操作系统技术在开放性方面从启动阶段发展到成熟阶段（实施阶段），首先是实现产品开放性，然后是过程开放性（准备度领域）（Bonvoisin等人，2017年）。然而，与技术准备度不同的是，开放性准备度不是不可逆的，也不会随着时间的推移自动保持不变，这使得它成为一个更加灵活的评估尺度。例如，同一操作系统技术的后续版本、分支、新的复制或重大修改可能会导致不同的OSTRL级别，这取决于它们的共享文档、许可证和传播选择，例如在几年的开放开发后出于战略或商业目的而完全或部分关闭特定的操作系统技术（例如MakerBot，West和Kuk，2016年）。开放性准备度的这种灵活性对应于图2右侧的双向箭头，强调OSTRL级别捕捉的是评估时的可观察开放性状态，这一状态可能会随时间朝两个方向发生变化。在OSTRL框架中，原来的准备度功能（即原型制作、试点、演示和部署）被开放设计框架的开放性和自由度因素所取代，即透明度、可复制性、可重用性和可访问性。新的OSTRL描述因此遵循这一框架，包括诸如操作系统技术的复制和验证，以及操作系统组件和过程的使用等因素。这些里程碑与原始TRL框架的不同之处还在于它们关注技术的状态，即原型、演示和产品，以及验证和复制的状态。

OSTRL框架代表了一种通过单一评估工具将习惯于使用TRLs的利益相关者、研究人员、专业人士和用户联系起来的潜在方式。OSF存储库中提供了可编辑的文件和可填写的检查清单，用于指导OSTRL评估（Romani和Pearce，2025年），关于两个框架之间的组织联系和意义差异的进一步解释总结在附录A.3.2中。

根据图2，OSTRLs通过考虑与要评估的操作系统技术的知识产权（IP）和文档可用性相关的不同方面来帮助定义准备度水平。这种评估反映了在给定时间点可观察到的技术开放性状态，并不对应于其产品开发阶段或设计过程中的进展。OSTRLs旨在与传统TRLs一起使用，后者侧重于评估技术的一般可行性和准备度，而前者则侧重于其开放性成熟度，评估这一特定方面的准备度。从这个意义上说，OSTRLs是对TRLs的补充，因为它们评估技术可以多么开放地被研究、复制、重用和修改，而不受其技术成熟度的影响。九个OSTRL的描述在表2中进行了总结，并附有与DRAM案例研究相关的额外示例和解释。描述也可在OSF存储库中找到（Romani和Pearce，2025年）。

表2. OSTRL框架：准备度领域、准备度功能、OSTRL级别、预期的里程碑以及达到里程碑时的最低文档要求（每个OSTRL功能的最后一个级别）。

准备度领域（Bonvoisin等人，2017年）和OSTRL功能（Bonvoisin和Mies，2018年）
OSTRL级别（TEC-SHS，2008年）和定义
解释
里程碑（操作系统准备度）和预期的最低操作系统文档
产品开放性
透明度（研究自由）

OSTRL 1. 在科学或专有文献中观察到并报告的基本原则。操作系统技术准备的最低级别。基础研究开始选择要转换为操作系统的关键技术。
OSTRL 4的结束。
未经验证的本地级别原型（现成），没有第三方外部复制（内部验证）。
预期：CAD模型和示意图（操作系统硬件）；源代码（带注释），架构文档（操作系统软件），逻辑流程的解释。

OSTRL 2. 在操作系统环境中制定了技术概念和/或应用。可以开始设计实际的操作系统应用和概念，尽管这些应用可能尚未经过验证。

OSTRL 3. 使用现成的组件或代码/脚本进行分析和实验性的关键功能和/或概念验证。已启动主动的研发工作，包括实验室研究，以验证关于使用现成组件或代码/脚本构建的技术的预测。

OSTRL 4. 在实验室环境中使用现成的组件或代码/脚本验证组件。基本技术组件被集成在一起，以验证它们在使用现成组件或代码/脚本的情况下能否协同工作。

可复制性（制作自由）
OSTRL 5. 在相关环境中使用现成的组件或代码/脚本验证组件。基本组件与合理真实的支持元素集成在一起，在模拟环境中使用现成的组件或代码/脚本进行测试。

OSTRL 6. 在本地级别（现成）验证了原型，至少有一个第三方的早期/进行中的复制。预期：CAD模型、示意图、BOM和装配图（操作系统硬件）；构建指令、依赖列表、环境配置（文本文件）、版本控制提交（操作系统软件）。

OSTRL 6. 在相关环境中使用现成的组件或代码/脚本演示系统模型或原型。在相关环境中使用现成的组件或代码/脚本测试了一个代表性的模型或原型系统。

产品与过程开放性
可重用性（分发自由）
OSTRL 7. 使用仅操作系统组件或操作系统代码/脚本制造的系统原型。接近或达到计划的操作系统系统的原型。

OSTRL 7. 在本地级别（操作系统组件）验证了演示产品，至少有一个第三方的实际应用。预期：CAD模型、示意图、BOM、装配图和说明书（操作系统硬件）；软件许可文件、API、用户手册、互操作性文档（操作系统软件）。

可访问性（修改自由）
OSTRL 8. 使用仅操作系统组件、过程或代码/脚本完成的系统。系统已被证明在其最终形式下能够工作，并且在预期条件下，仅使用操作系统过程和组件或代码/脚本制造。

OSTRL 9. 在本地级别（完全操作系统）验证了产品，具有实际应用和修改。预期：CAD模型、示意图、BOM、装配图、说明书和可编辑文件（操作系统硬件）；访问策略、贡献指南、问题跟踪仓库、新版本的拉取请求（操作系统软件）。

OSTRL 9. 系统被证明能够在纯操作系统环境中成功使用数字复制，并且可以修改。最终版本的系统已在实际部署条件下作为完整的操作系统数字复制使用，仅基于操作系统工具或操作系统软件，允许进行修改。

OSTRL 1是级别尺度中的第一个步骤。它发生在两种情况下：（i）在科学出版物发表的科学研究结束时，操作系统技术开发的开始阶段；或（ii）当处于知识产权（IP）保护下的现有技术（例如专利）不再生效时。在这个入门级别，科学的基础已经确定，当IP限制解除时，没有科学上的理由阻止在操作系统背景下进一步发展，因为它们属于公共领域。一旦基本物理原则已知且IP限制解除，就可以在操作系统环境中识别或“发明”这些技术的实际应用，例如未能支付专利费用（Crouch，2012年）、操作系统发布IP，或传统专利在20年后到期，例如Stratasys在2009年发布的Fused Deposition Modeling（FDM）3D打印机（Jones等人，2011年）。这种转变将导致进入OSTRL 2。在这个阶段以及直到OSTRL 4结束之前，不需要正式的文档，因为OSTRL 1仅代表一个必要的条件，使得能够开始操作系统技术的发展，例如专利到期。

**示例**：研究回收材料的基本属性，例如由消费后多层包装的工业回收副产品制成的聚合物复合材料的压缩强度作为负载方向的功能（Romani等人，2025年）。

OSTRL 2在组织或研发层面开始对操作系统技术的早期研究时启动。在这个阶段，该操作系统框架中的应用仍可能是推测性的，框架可以支持操作系统选项的可行性和实用性，而不指定产品开发阶段，例如使用特定技术的概念产品，而没有任何实验工作。

**示例**：在FDM专利到期后，即整个RepRap概念的早期创建阶段之后，提出了一种自我制造的3D打印部件的想法，用于自我复制的快速原型机（RepRap）Fused Filament Fabrication（FFF）3D打印机（Jones等人，2011年）。

OSTRL 3在开始积极的产品开发和研发时启动，并包括使用现成的组件或代码/脚本对技术进行分析和/或基本实验室研究，以验证关于操作系统硬件的预测，这意味着可能涉及专有的组件和制造过程或代码和脚本，无论所选操作系统的许可如何。这一步是OSTRL 2中概念化的操作系统应用程序的概念验证，也可以包括现有公开技术的新的潜在用途。在这个阶段，完整的文档仍然不是必需的，但可以在标准的操作系统制造商论坛或社区上分享，以进一步推动产品开发或寻找额外的合作者，例如正在进行中的CAD模型或代码文件。

**示例**：测试用作地震模拟夹具的分离桌的单轴操作系统摇动台，发现了一种新的潜在用途，以便进一步发展为操作系统技术（Damc?和?ekerci，2019年）。

OSTRL 4基于OSTRL 3的成功概念验证，导致了一个原型，在该原型中集成了基本技术组件，以验证它们可以使用现成组件一起工作。这个级别包括基本工作的操作系统技术原型、程序或使用现成组件制造的产品，并进行了一些定量和定性的评估，例如高性能和/或面向操作的指标、预期的操作环境，或基本的制造和财务指标。从本OSTRL开始，所有情况下必须使用操作系统（OS）的文档（Gibb，2014；Oberloier和Pearce，2017），这取决于操作系统技术的发展阶段和第一个里程碑。在这种情况下，文档旨在提供足够的详细信息，以评估原型的潜在用途及其在复制过程中的进一步发展（Dagenais和Robillard，2010），包括操作系统硬件的初步CAD模型和组装图或组件图，或者操作系统软件的源代码和脚本。与最终的操作系统生态系统应用相比，这里的验证保真度较低。从现在开始，操作系统技术被认为是完全透明的（第一个OSTRL就绪功能），允许任何人自由研究它。
• 示例：基于3D打印的开放式硬件、回收材料以及现成的废弃物，在实验室或研发环境中共享基本的实验设备，例如用于磁性搅拌的装置，参见Cyclic-lab（Regosh，2021）。

3.2.5. OSTRL 5
OSTRL 5涉及在模拟环境中测试操作系统基础技术组件与相当真实的现成组件的集成。这里所说的现成组件主要是专有组件和制造工艺（操作系统硬件），或者是来自专有软件的免费重新分发的代码/脚本（操作系统软件），而操作系统技术、工艺或产品的关键要素则遵循操作系统原则。这一步意味着新的操作系统技术应在特定未来系统的实际应用或其模拟版本中进行验证，例如在制造实验室环境或实验室环境中的模拟用户测试。在这一阶段，文档还必须包含BOM（物料清单）和主要的装配文件或图纸，且验证保真度应高于操作系统生态系统应用，以确保在后续OSTRL中的可复制性。
• 示例：将操作系统直接螺杆进料挤出机集成到悬挂打印机系统中，用于当地社区和制造实验室的产品应用（Rattan等人，2023；Petsiuk等人，2022）。

3.2.6. OSTRL 6
OSTRL 6要求在一个相关环境中使用现成的组件和/或制造工艺来测试一个代表性的模型或原型系统。这意味着在相关环境中持续或早期复制原型系统，并解决由于复制过程可能出现的问题，例如不同标准现成组件的可用性或用于制造的类似和可比原材料的使用（操作系统硬件），或者用于部署代码/脚本的替代软件（操作系统软件）。此时，通常会将几种新技术集成到一个演示中，例如为特定技术开发的操作系统硬件和软件的组合。文档必须为集成技术提供基本支持，使中级技能的用户能够在对原始版本进行最小或无更改的情况下复制系统，即包含关于组件的完整详细信息的BOM、CAD文件以及定制组件的制造参数。一些应用可以在OSTRL 6阶段开始广泛部署，因为它们的可复制性已经得到验证，即达到了第二个里程碑。从现在开始，操作系统技术被认为是完全可复制的（第二个OSTRL就绪功能），允许任何人自由使用它。
• 示例：修改现有的操作系统大型3D打印机上的直接螺杆进料挤出机，使用回收的颗粒塑料原料，并结合新的固件升级，从而在不同的地理环境中进行早期复制（Suescun Gonzalez等人，2024）。

3.2.7. OSTRL 7
OSTRL 7消除了操作系统系统中的所有专有组件。允许使用带有操作系统替代品的采购部件，因为它们使用户能够自由选择最适合他们特定情况的选项。然而，应努力使整个BOM完全由操作系统组件组成。在这一阶段，原型操作系统系统接近或达到了预定的操作系统形态，主要使用操作系统组件（操作系统硬件）和操作系统代码/脚本（操作系统软件），并通过在真实世界环境中的工作演示来展示其使用。在传统的TRL（技术就绪等级）分析中，这一步通常仅在技术和/或子系统应用既关键又相对高风险的情况下才需要，例如在部署前对太空技术进行测试。如前所述，一些应用可以在OSTRL 6阶段开始广泛部署。然而，在操作系统技术发展的背景下，这是关键的一步，因为它测试了尽可能多地使用操作系统组件的可行性，以实现可复制性（第三个里程碑）。此外，如果这种操作系统技术的关键组件是专有的，并且知识产权所有者不再提供该组件（例如，公司倒闭），那么整个操作系统技术实际上将无法运行，因此OSTRL 7就显得非常必要，以减少复制风险。在这一阶段，文档必须包含任何有用的复制说明，如教程或组装指南，验证应包括使用这些文档的情况，例如主要通过提供的文档实现的成功复制。此时，产品已经实现了完全开放，尽管复制过程的部分开放性，许多应用已经在这个OSTRL阶段开始了实际部署。从现在开始，操作系统技术被认为是完全可重用的（第三个OSTRL就绪功能），允许任何人自由分发它。
• 示例：开发可以从共享文档和部分专有操作系统组件开始自由维修和复制的3D打印机，例如LulzBot SideKick（Lulzbot，2025）。

3.2.8. OSTRL 8
OSTRL 8意味着技术已经证明在其最终形态下可行，并且在预期条件下仅使用操作系统工艺和组件进行制造。在这个OSTRL框架阶段，不仅组件必须是操作系统的，制造它们的手段也必须是操作系统的，以实现复制。通过仅使用可用的文档来复制操作系统技术来完成验证。此时，文档会连同操作系统许可证一起完全发布。对于大多数操作系统硬件和软件，都有可编辑的文件，只有少数文档不能直接修改或需要进一步的步骤，例如将可用的STL文件转换为STEP文件以导入操作系统CAD软件。在大多数情况下，这一阶段标志着真正系统开发的结束，其中完全的可访问性仅受到复制过程中缺乏100%可编辑文件的限制。
• 示例：使用操作系统工艺（例如操作系统3D打印机）和操作系统组件（例如Arduino Nano板）构建操作系统显微镜，从共享文档开始，例如OpenFlexure显微镜（The OpenFlexure项目，2026）。

3.2.9. OSTRL 9
OSTRL 9是该框架的最后一个就绪级别。最终，将新操作系统技术集成到其最终形态的系统中，并在实际部署条件下作为完整的操作系统数字复制进行使用，一个或多个真实世界环境中存在复制和修改，例如开放创新空间和制造实验室。验证包括从现有文档（如可用操作系统软件编辑的CAD文件或脚本）开始，成功修改和编辑操作系统技术的关键特性，并通过操作系统工艺进行制造，达到完全的过程开放性和成熟度（第四个里程碑）。从现在开始，操作系统技术被认为是完全可访问的（最后一个OSTRL就绪功能），允许任何人自由修改它。
• 示例：发布可用于塑料回收的操作系统制造机械，可以自由维修、复制和修改，从仅包含操作系统组件的共享文档开始，并基于现有的复制实例，例如Precious Plastic Machines（Precious Plastics，2020）。

3.3. 将OSTRL与组织对操作系统采用的准备就绪度联系起来
如第3.1节所述，OSTRL提供了一个将技术集成到操作系统生态系统中的框架。尽管操作系统本身代表了一种全新的技术开发方法，但在处理这些技术的实际应用时，也应考虑组织整合这些技术的能力。正如West和Gallagher所建议的，即使为现有公司识别出潜在的外部创新，也不意味着它们会被纳入公司的产品策略中（West和Gallagher，2006）。OSTRL框架并不旨在评估这一方面，但它可以与其他配套的预先方法一起使用，以帮助公司在决定采用操作系统技术时进行决策，从而考虑它们旨在使用的生态系统（Van Cauwenbergh等人，2022）。虽然提出一个关于组织对操作系统技术准备就绪度的详细框架超出了本文的范围，但在定义操作系统技术的潜在采用就绪度时考虑这个问题变得至关重要。表3中展示了一些可以作为补充评估的主要组织框架，并在下面进行了讨论：TRL（已在第3.1小节中描述）、企业准备就绪度水平（FRL）、技术-组织-环境（TOE）框架和开源成熟度模型（OSMMs）。结合OSTRLs，它们可以支持对操作系统技术的就绪度和采用它的组织的全面评估。

表3. 与开发的OSTRLs一起使用的主要补充框架和模型，以评估组织或公司采用特定操作系统技术的准备就绪度，比较不同的关注点、评估方面、评估系统以及可能与OSTRLs的互补使用。
| 模型/框架 | 关注点 | 评估方面 | 与OSTRLs的互补使用 |
|----------------|----------------------------|----------------------------------|------------------------|
| OSTRLs | 操作系统技术的准备就绪度和开放度级别 | 从最不开放的技术（OSTRL 1）到已在现实世界环境中可用的技术的九级数值量表（OSTRL 9） | 与其它模型一起使用，以扩大对新操作系统技术的评估范围 |
| TRLs | 技术的技术就绪度或成熟度 | 从最不就绪的技术（TRL 1）到已在现实世界环境中实现的技术（TRL 9）的九级数值量表 | 评估操作系统技术的技术就绪度，以及其他方面，例如在与OSTRLs一起使用时 |
| FRLs | 公司采用新技术的准备就绪度 | 公司的内部能力和技术的外部复杂性 | 四步定性矩阵，涉及项目复杂性（第1阶段）、组件（第2阶段）、影响（第3阶段）和需求（第4阶段） | 评估公司是否根据其内部能力准备好采用操作系统技术，例如在与OSTRLs一起使用时 |
| TOE | 组织环境对新技术采用的影响 | 影响技术采用的外部和内部因素 | 三因素矩阵或评分系统，涉及技术、组织和环境方面 | 识别促进或限制操作系统技术采用的内部和外部因素 |
| OSMMs | 采用新操作系统技术的好处、风险、差距和实践 | 组织能力，如治理、社区参与、风险、合规性或策略 | 不同模型，主要是五级数值量表，从较低的操作系统成熟度（第0/1阶段）到完全集成（第4/5阶段） | 评估公司在具有适当开放度准备就绪的情况下实施操作系统技术的能力 |

3.3.1. FRL模型
基于TRL，FRL评估公司根据创新的复杂性和公司自身的技术能力来采用和扩展新技术的能力（Galvez等人，2018）。它通过评估公司采用新技术的准备就绪度来帮助公司决定是否启动新技术创新项目（Galvez等人，2018）。该模型考虑了内部方面，例如治理、人力资源、财务基础设施、战略一致性以及外部因素，这意味着要实施的技术。在这种情况下，使用TRL和OSTRL框架来评估待采用的操作系统技术的复杂性，而FRL模型提供了对公司内部能力的更多见解。例如，OSTRLs可以帮助描述操作系统技术的复杂性并理解其内部和外部新颖性（第1阶段），而FRL的成熟度网格可以用来识别与操作系统技术相关的现有竞争对手和类似的专有解决方案（第2阶段）（Galvez等人，2018）。

3.3.2. TOE框架
Tornatzky等人提出了TOE框架，用于评估公司在整合特定技术时的准备就绪度（Tornatzky和Fleischer，1990）。该框架从组织角度提供了对采用新技术的更好理解，并已用于评估新技术的集成，例如操作系统软件（Dedrick和West，2004年）、云计算（Gangwar等人，2015年）、物联网（Hsu和Yeh，2017年）以及3D打印（Tsai和Yeh，2019年）。虽然已经提出了几种包含操作系统硬件的新兴商业模式（Buitenhuis和Pearce，2012年；Pearce，2017年），但尚未有研究从组织准备度的角度审视它们的集成情况。技术-组织-环境（TOE）框架将影响企业采用新技术的能力的因素分为三个主要维度：技术、组织和环境。针对操作系统技术，技术维度包括相对优势（Hienerth等人，2014年）、兼容性（Dedrick和West，2004年）以及与现有技能、工具和基础设施的技术互补性（Bonvoisin和Mies，2018年）。组织维度可能受到企业创新程度的影晌（Galvez等人，2018年）以及操作系统解决方案在其组织中的中心性（Dedrick和West，2004年），还有企业的商业模式和知识产权战略（Pearce，2018年）。环境维度涉及与操作系统技术相关的标准存在情况（Bonvoisin和Mies，2018年）、市场预期（Buitenhuis和Pearce，2012年）、制度支持和政策框架（Tsai和Yeh，2019年），以及参与的操作系统社区的存在（Mai等人，2016年）。借助TOE框架，组织可以定义采用特定操作系统技术的外部和内部限制及推动因素，尤其是在旨在达到更高开放标准和技术-readiness水平（OSTRL）时。通过根据TOE的三个维度映射关键方面，可以帮助确定进入OSTRL下一阶段所需的组织努力。

另一个表明企业对操作系统技术投入程度的指标是开源项目办公室（OSPOs）的存在和成熟度（Aniszczyk，2022年）。这些内部机构实体管理并支持组织内的操作系统活动，将其与组织目标对齐，例如促进操作系统社区的参与、管理法律风险和许可，或培训员工使用操作系统技术。OSPOs还建议应采用或淘汰哪些操作系统技术，以及这些技术的集成程度，以最大化企业的利益（Gupta，2024年）。这种决策活动需要评估工具来支持知情决策，特别是对于较不成熟的OSPOs，例如处于OSPO成熟度模型第0阶段的公司（Aniszczyk，2022年）。OSPOs可以使用特定的成熟度模型来评估采用特定操作系统技术的风险和收益，即操作系统成熟度模型（OSMMs）。OSMMs最初是为操作系统软件设计的，用于评估使用操作系统的收益和风险，评估并确定改进和提高企业在采用操作系统技术方面的成熟度的做法（Petrinja等人，2009年；FINOS，2022年）。它们通常评估治理结构、社区参与度、风险管理、合规性和策略等方面，识别差距并确定实现操作系统采用的优先级（Umm-e-Laila等人，2017年；FINOS，2022年）。该框架更侧重于企业的生态系统评估，而不是操作系统技术本身，因此适合评估操作系统采用的非技术维度（Umm-e-Laila等人，2017年）。例如，OSMMs帮助OSPOs评估公司何时以及如何实施选定的操作系统技术，例如了解公司是否能够开发、维护和管理该技术，而OSTRLs则侧重于操作系统技术本身，例如该技术是否可以测试、扩展，或者是否有良好的文档记录以便进一步部署。

在定义了OSTRLs并展示了它们与其他评估框架的互补性之后，所提出的框架被应用于分布式回收（DRAM）的概念，以验证其在现实世界情境中的使用和适用性。在这项工作中，DRAM被视为一种可以通过不同回收和增材制造（AM）过程实现的分布式制造模型，主要依赖于操作系统技术。这个案例研究展示了OSTRLs在评估操作系统技术的开放准备度方面的适用性，范围从广泛可用的解决方案到处于初始或中间开放水平的新技术。考虑到现有技术，机械回收是处理塑料操作系统本地回收的主要选择（Cruz Sanchez等人，2020年；Ragaert等人，2017年）。材料挤出增材制造代表了从废物、废料或副产品中重新加工聚合物基二次原料的主要方法（Cruz Sanchez等人，2020年；Romani和Levi，2024年）。因此，以下分析重点评估了在DRAM背景下涉及塑料废物本地机械回收用于材料挤出增材制造的关键步骤的开放准备度（图3）。

下载：下载高清晰度图片（595KB）
下载：下载全尺寸图片

图3. 操作系统DRAM生态系统中的塑料废物机械回收和3D打印的三个主要步骤，展示了相应的子步骤和包含的过程。传统的塑料机械回收包括三个主要步骤：（i）初步分类（源头上）；（ii）二次分类，包括分类、研磨、清洗和筛选（在本地回收设施）；（iii）转换为可重复使用的材料（Ragaert等人，2017），在DRAM背景下对应于3D打印阶段（废物作为新的二次原料）。如图3所示，有多种途径可以获得回收的聚合物产品。例如，二次分类后的回收塑料可以用于制造传统FFF 3D打印的线材（Baechler等人，2013年），或者用于任何直接螺杆进料增材制造系统，如熔融颗粒制造（FGF，也称为熔融粒子制造，FPF）（Whyman等人，2018年；Romani等人，2023年）。这种本地回收可以在消费者家中（Kreiger等人，2014年）进行，也可以在制造实验室、创客空间或学校等局部环境中进行（Cruz等人，2015年；Byard等人，2019年），这两种情况都代表了本地回收设施。图3中显示的三个步骤涉及的主要操作系统技术通过OSTRLs进行评估，这些框架定义了它们在DRAM背景下的开放准备度。

3.4.1 第一步：初步分类
分类步骤通常涉及较高的成本，这限制了基于集中式和工业分类的回收过程的实施。因此，尽管回收塑料的技术性能（例如机械性能）有所下降（Ragaert等人，2017年），但原始材料通常比收集和分类后的消费后塑料废物更便宜（Niaounakis，2013a）。通过提供直接的经济激励来促使消费者分类他们的塑料废物，例如自行制造产品，可以缩短图中虚线所示的第二步中的大部分技术分类阶段。只要用户认为有价值或有利，这种简化方法既适用于个人驱动的回收，也适用于社区驱动的带有操作系统增材制造的回收。传统上，初步分类将塑料与其他类型的废物（如纸张、玻璃、木材或金属合金）分开，并考虑废物产生的源头，即它最终成为工作产品的一部分的地方，例如个人家庭、公共场所或当地社区。在这个阶段，废弃的塑料通过自动化或手动程序与其他材料分开。在DRAM生态系统中采用这种简化回收流程意味着帮助用户和客户仔细地将塑料废物与其他材料分开，跳过按材料类型（步骤1）、塑料类型和塑料颜色（步骤2）的分类阶段。为此，实施了操作系统技术来帮助用户进行塑料分类，其中最常用的方法是通过本地学习（Rosenlund等人，2025年）和游戏化活动（Venturi等人，2025年）来提高用户的意识并鼓励回收行为。目前存在一些先进的、专有的或研究性的解决方案，例如用于废物分类的游戏化硬件产品、回收站或AI分类助手（Rosenlund等人，2025年；Intuitive AI，2022年）。支持用户通过游戏化进行培训的操作系统硬件和产品目前可以通过详细文档和使用操作系统及现成部件在线获取，例如Precious Plastic提供的游戏化塑料分类站（Precious Plastic，2025年），达到OSTRL 7级别。相反，尚无操作系统AI分类的替代方案，使得这项技术仍处于OSTRL 1级别。同样，提高对塑料废物的识别能力也可以进一步改善DRAM环境中的初步分类。例如，创建可以直接打印到塑料材料上的回收符号代码，类似于当前的塑料废物分类规则（Hunt等人，2015年），也可以在增材制造普及的情况下（例如在本地社区和制造实验室）简化回收工作。在这个阶段，由于概念化和概念验证，它代表了OSTRL 3级别。

3.4.2 第二步：二次分类
第二步按聚合物类型（有时还包括颜色）对塑料进行分类。它包括几个技术子步骤，如图3所示：（i）分类、（ii）研磨、（iii）清洗、（iv）干燥和（v）筛选。这些步骤的详细描述见附录B（B1部分）。
- **分类（i）**：大多数回收设施中的塑料分类通常是手动完成的，这使得这个步骤速度慢且劳动强度高（Brunner等人，2015年）。需要对操作员进行有效培训以提高分离质量并减少潜在污染，这主要在劳动力成本低的地区实施。手动分离可以达到95%的分离效率，减少回收厂所需的努力（Ragaert等人，2017年）。在这个分类过程中，操作员主要依靠他们在塑料识别方面的专业知识以及识别符号，而这些符号与塑料类型的多样性相比有限（Hunt等人，2015年）。如前所述（步骤1，小节3.4.1），这部分可以通过操作系统技术得到支持，例如通过教育和培训来帮助用户进行本地塑料分类，从而达到相同的OSTRLs级别。
另一种方法是采用自动化分类程序，这些程序利用聚合物的内在物理、化学或光学性质来确定其类型。表B1（附录B）总结了回收设施中使用的自动化分类技术，这些技术代表了可以在DRAM背景下实施的潜在操作系统技术（从OSTRL 1开始）。简而言之，这些技术具有较高的运营成本（Brunner等人，2015年），传统上分为两类：（i）直接分类，指的是利用材料属性（如磁导率、电导率或其他可测量属性）；（ii）间接分类，利用传感器来检测塑料废物（Gundupalli等人，2017年）。它们也可以分为宏观分类和微观分类，前者旨在分离大型物体（如瓶子和容器），后者专注于切碎材料的小颗粒形状，通常尺寸在几毫米范围内。如图3所示，这些分类技术可以在二次分类的不同阶段实施，与最合适的阶段相匹配，例如在清洗阶段通过水进行分类。操作系统技术在二次分类方面的开放成熟度存在显著差异，特别是在直接分类和间接分类之间。聚焦于直接分类，例如磁密度分离（Wang等人，2024年）和摩擦静电分离（Silveira等人，2018年）等技术目前缺乏操作系统选项，对应于OSTRL 1级别。物理分离模型，如水力旋流器（Franz，2020年）和空气分离系统（Instructables，2019年），由于在线平台和社区中的讨论和想法，显示出更高的概念准备度，达到OSTRL 2级别。浮选和跳汰已经在实验台上展示了操作系统软件的实施（Bhondayi和Moys，2014年），尽管它们的原始用途超出了回收生态系统，但仍有可能达到OSTRL 3级别。当考虑间接分离方法时，开放成熟度似乎比直接分类系统更为成熟，可能是由于已经建立了商业模型和科学设备的激励措施（Pearce，2017年）。操作系统激光诱导击穿光谱和X射线荧光已经在操作系统仓库中提出并部分记录（Kangas，2018年），也依赖于操作系统软件（McIntee等人，2010年；Taccetti等人，2019年）进行数据分析，例如PyMcal（Solé等人，2007年），达到OSTRL 3级别。光谱方法在这一类别中显示出最高的开放成熟度，即OSTRL 6，它具有现有完全开源文档化的3D可打印光机械笼系统，适用于拉曼光谱分析，例如在教育环境中（Emmanuel等人，2021年），以及可复制的设备，例如3D可打印设备（Aydogan和Tasil，2018年）和数据分析开源软件（Georgiev等人，2024年）。尽管正在研究基于散射光的替代方法，但直接和间接分类之间的差距突显了实现完全透明性（OSTRL 4）所需的努力，以进一步推动其开放性。

**研磨（ii）**：按类型和颜色分类后，塑料可以开始实际的机械处理。首先需要将塑料废料的尺寸减小到适合粉碎机的进料系统（Niaounakis，2013b），以达到粉碎设备的正确尺寸。可以进行一次或多次使用相同或不同刀具的粉碎循环，以确保颗粒尺寸均匀，通常为3-10毫米，并且可以考虑使用额外设备或进行微调，以避免特定材料的问题，例如在粉碎过程中加热产生的软化材料，比如聚乳酸（PLA）（Romani等人，2024年）。开源颗粒机原型已经在文献中有所介绍（Lee等人，2018年；Ravindran等人，2019年），在开源仓库中，例如Open Source Ecology（OSE），或者作为商业化产品（Precious Plastics，2020年），尽管缺乏用于构建它们的开源金属加工工具，但仍达到了OSTRL 6的标准。

**清洗（iii）**：粉碎后，材料通过清洗系统去除污垢和粘合剂残留物，通常使用针对不同塑料类型定制的水溶液。在DRAM生态系统中，已经开发了自动开源清洗机的计划（Open Source Ecology，2017年），其他系统目前仍处于开发阶段（Fair Devices Team，2025年），这对应于OSTRL 2级别，因为还需要进一步的文档记录和复制测试。

**干燥（iv）**：干燥步骤可以防止由于残留水分在回收材料中形成气泡，从而提高3D打印时的挤出一致性，并防止回收塑料进一步分解。常见的干燥设备，例如除湿机或烤箱，已经开始作为开源设备在可访问的仓库中分享（Open Source Ecology，2019年；Engineer-86，2025年）和学术文献中（Hubbard等人，2021年）。现有的干燥机也可以适应于干燥回收原料（Marian，2020年），有可能达到OSTRL 5级别。

**筛分（v）**：这一步通常是为了获得符合挤出要求的均匀颗粒尺寸和尺寸分布，确保使用回收原料制造新制品时的一致性和可靠性。它也可以在清洗之前进行，以减少微塑料进入清洗水中的分散（Staplevan等人，2024年），或者作为粉碎之前的预处理步骤，以避免非塑料材料对刀片的污染或损坏（Lange，2021年）。在开源环境中可以找到手动或自动的选择，前者对应于开源仓库中的低技术设备（达到最高的OSTRL级别），后者对应于使用现成组件的自动或半自动筛分机（ldgaines，2023年）（OSTRL 5）。

**3.4.3 第三步：3D打印**
分布式或局部回收可能在第二步结束时完成（图3），回收的塑料可用于不同的制造过程，例如压缩成型或注塑成型。在DRAM生态系统中，初次和二次分类后的原料被用作3D打印的新二次材料。在基于回收塑料的原料应用中，大多数情况下使用材料挤出工艺（Romani和Levi，2024年），而在开源环境中，它们对最终用户的可访问性在选择过程中起着关键作用（Cruz Sanchez等人，2020年）。尽管基于挤出的增材制造（AM）技术也适用于其他材料类型，例如直接墨水书写和轮廓制作，但FFF和FGF/FPF是使用塑料原料的两个主要过程（Romani等人，2021年）。开源DRAM环境中的两种常见3D打印方法在表4中总结，即FFF和FGF 3D打印技术，更多细节见附录B（第B2节）。

**表4. DRAM生态系统中的材料挤出AM技术（第三步），按材料类型和具体的3D打印技术分类，即FFF或FGF。**改编自Cruz Sanchez等人（Cruz Sanchez等人，2020年）和Romani & Levi（Romani和Levi，2024年）。

| 原料类型 | 原料工艺和设备 | 原料质量控制 | 材料挤出AM | 打印过程 | 零件质量控制 |
|---------|-----------|------------|---------|---------|
| 1. 纤丝 | 挤出（单螺杆或双螺杆挤出机，Recyclebots）| 直径变化测量、视觉检查和材料表征 | FFF（熔融丝材制造） | 主要用于小型3D打印机，通常是龙门式、delta或核心结构 | 计算机视觉和机器学习用于实时监控、视觉检查和材料表征 |
| 2. 片屑 | 无（经过筛分并达到最佳尺寸后使用）| 光学颗粒形状/尺寸分析、视觉检查、材料表征 | FGF（熔融颗粒制造） | 主要用于大型3D打印机，通常是龙门式、delta或核心结构 |
| 3. 颗粒 | 颗粒化或造粒（颗粒机与挤出机结合） | 第2步（3.4.2节）的回收材料原料 | 可作为不同材料挤出3D打印技术的起点 | 根据原料类型和形状，可以供给基于纤丝或颗粒的3D打印系统，即FFF或FGF 3D打印机 |

第一步的差异对应于具体的路径。简而言之，传统的FFF 3D打印需要纤丝来制造新对象，并在DRAM环境中需要开源挤出机来挤出新纤丝。市场上有几种单螺杆和双螺杆挤出系统，例如Felfil（Felfil，2016年），包括带有现成组件和文档的开源选项，如组装指南和视频教程，使它们有可能使用开源部件而不是专有部件进行复制。其他可自我复制的替代品也正朝着完全开源的部件发展，例如RepRapable recyclebots（Woern等人，2018年），使这项开源技术达到OSTRL 7级别。尽管如此，完全复制仍是一个主要挑战，例如仅有开源组件的第三方演示，限制了更高级的OSTRL级别。其他基于挤出的AM过程，例如FGF，可以直接使用粉碎片屑，或者通过直接螺杆进料AM系统供给颗粒或颗粒。在第一种情况下，第2步的回收原料无需进一步处理，直接使用片屑供给3D打印机。唯一额外的步骤可能是为了获得更均匀的颗粒尺寸而进行的额外筛分过程（Romani等人，2023年；Little等人，2020年），依赖与之前筛分过程相同的设备，因此达到相同的OSTRL级别。由于片屑形状不规则，直接使用可能会降低3D打印质量（Suescun Gonzalez等人，2024年；Romani等人，2024年），因此通常会进行颗粒化以获得更规则的颗粒形状，例如切割挤出材料。专注于开源解决方案，尽管缺乏第三方复制，但已有共享的低成本颗粒机文档（Woern和Pearce，2018年），达到OSTRL 5级别，而其他大规模颗粒化项目仍在开发中或最近发布（Open Source Ecology，2020年；Printables，2023年），因此仅达到OSTRL 2级别。

然后可以在这个生态系统中分析传统的AM过程。如前所述，FFF和FPF/FGF是与开源DRAM环境相关的主流3D打印技术，对应于使用回收材料原料时的不同技术和开放性水平。如果纤丝质量和一致性令人满意，可以使用专有的或开源的FFF 3D打印机进行FFF打印（Baechler等人，2013年；Pakkanen等人，2017年）。不同的开源小型FFF 3D打印机作为DIY项目或商业选项可用，例如Prusa Research、Sovol或Lulzbot，这要归功于21世纪初的RepRap项目（Jones等人，2011年）。大型开源FFF 3D打印机的商业选项较少，例如Modix（Modix 3D打印机，2022年）或考虑未来开发的产品（Sovol，2025年），而开源仓库中的定制选项，例如bigFDM（fab-machines/BigFDM，2025年），目前缺乏完全开源的组件或大规模的第三方复制。因此，小型FFF 3D打印达到OSTRL 7级别，而大型FFF仍停留在OSTRL 6级别。由于颗粒回收原料的形状和尺寸不规则，FGF/FPF面临比FFF更多的挑战。DRAM环境中的FGF 3D打印机通常使用现有的、专有的或开源改型的3D打印机，从FFF 3D打印机开始或专门设计的螺杆辅助设备（Whyman等人，2018年；Romani等人，2023年）。由于其成本效益和能够定制最终3D打印材料的组成，颗粒通常用于大型3D打印机（Justino Netto等人，2021年），导致DRAM生态系统中的小型设备FGF选项较少（Romani和Levi，2024年）。根据最新技术，市场上已有用于大型3D打印机的开源颗粒挤出机修改版本，例如Dyze Design（Dyze Design，2019年），并且已经开发了用于开源大型3D打印机的定制修改版本以提高可打印性（Romani等人，2023年）。开源小型FGF设备仍在开发中，缺乏共享文档和复制（Open Source Ecology，2022年）。这些转换系统因此可以视为OSTRL 6级别，因为存在现成组件，但使用完全开源组件可以轻松达到OSTRL 7级别。市场上也有完整的开源FGF 3D打印机，例如RE:3D的产品，或者可以通过修改之前的开源FFF 3D打印机进行复制，例如基于颗粒的hangprinter（Rattan等人，2023年；Petsiuk等人，2022年）。开源FGF挤出机可以视为OSTRL 6级别，因为存在现成组件，而完全的FGF系统仅达到OSTRL 5级别，缺乏持续的第三方复制。

对于开源DRAM环境的材料原料或最终3D打印部件的质量评估系统，可以进行进一步考虑。可以采用不同的方法来评估它们的质量，从视觉定性检查和定量光学检测到常规的材料表征。尽管超出了本工作的范围，但提及这些方法可以为开源DRAM生态系统提供更广阔的视角。视觉检查通常依赖于用户的主观性和专业知识，需要其他方法来帮助非专家用户获得高质量的原料或3D打印部件。例如，可以使用光学和计算机视觉辅助选项来评估FFF过程中的挤出纤丝直径，目前在线仓库（Open Source Hardware Enterprise，2023年）或学术文献（Petsiuk和Pearce，2021年）中有开源选项。通过完全开源的工具链，例如使用ImageJ（ImageJ，2016年）或其他与开源相机匹配的开源软件，也可以评估片屑、颗粒和颗粒的尺寸和形状。计算机视觉和机器学习方法还可以应用于3D打印过程中的实时故障检测，但完全开源的方法仍处于概念验证或早期原型阶段，例如3D print sentinel（Bravery，2025年）。因此，类似的自动化或半自动化原料评估可以根据检测的对象达到不同的OSTRL级别，即材料原料的OSTRL 7和实时部件分析的OSTRL 3。

**3.4.4 分布式回收中的OSTRLs**
将OSTRLs应用于开源DRAM环境展示了它们在现实世界环境和现有开源技术中的适用性。它们的使用有助于定义同一生态系统内不同开放性水平的开源技术，突出显示了更成熟的领域和需要进一步工作的步骤，以实现更高的可访问性。图4将不同的OSTRLs映射到过程中涉及的具体步骤和技术，如OSF仓库中的OSTRL评估模板所示（Romani和Pearce，2025年）。因此，二次分类需要更多的努力才能实现完全的可访问性，因为大多数相关技术尚未证明是原型，尚未达到第一个里程碑（OSTRL 4）。初次分类也需要进一步的工作，尽管已经通过可访问的学习提高了用户意识（OSTRL 7）。与FFF AM相比，FGF/FPF 3D打印和大型格式过程在未来开源解决方案中显示出潜力，FFF AM是DRAM环境中使用最广泛的开源技术。

**下载：** 下载高分辨率图片（745KB）
**下载：** 下载全尺寸图片
**图4.**操作系统DRAM生态系统的步骤，根据它们的OSTRLs进行分类。灰色框表示无法通过OSTRLs评估或在子类别中更好地评估的方面。第3.3节中提到的补充评估工具也可以应用于操作系统DRAM生态系统。例如：
- TRLs可用于评估图3中显示的每个步骤的技术成熟度，这些级别可能会显示出显著差异。例如：存在成熟的自动筛选系统作为DRAM的专用设备，或使用专利的商业FGF大型3D打印机来处理回收原料。
- FRLs可以突显特定公司采用或支持操作系统DRAM模型的准备程度，展示这种方法背后的复杂性。例如：现有的培训组织或研发实验室能够支持操作系统光谱间接分选的培训。
- TOEs可以绘制限制公司在DRAM模型中采用操作系统技术的内部和外部因素。例如：帮助小型企业或设计工作室了解采用特定操作系统回收技术所需的人力资源。
- OSMMs可以通过评估操作系统在公司的成熟度来支持向完全集成操作系统的路径。例如：特定的操作系统颗粒挤出机或粉碎机应包含在公司的内部设备中。

将OSTRL框架应用于操作系统DRAM生态系统证明了其评估与操作系统和可持续实践相关的复杂技术背景的开放成熟度的能力。通过这个案例研究，该框架被证明适合识别特定生态系统中操作系统技术当前实施的优点和缺点，并揭示了改进的领域，这要归功于已达到的或未达到的等级和里程碑，从而指导未来的发展。该框架定义了一个一致且可转移的结构，用于评估开放成熟度，为在不同操作系统技术生态系统中的应用铺平了道路。

3.5. 在其他操作系统生态系统中使用OSTRLs
尽管选择DRAM生态系统作为验证OSTRL框架的主要案例研究，但其应用可以扩展到依赖于操作系统技术的其他现实世界情境，无论是操作系统硬件还是操作系统软件。一方面，这些工具的使用可以进一步加强其验证，并确立其作为评估技术开放成熟度的通用实践。另一方面，采用OSTRLs有助于发现当前存在的差距和需要进一步改进的领域，以提高其开放性。除了DRAM模型之外，潜在的应用领域包括：
- 操作系统医疗设备和辅助技术产品，例如矫形器和骨科辅助器具；
- 操作系统电子元件及其与软件的集成，例如可重构电路；
- 教育或科学仪器，例如材料表征工具；
- 可再生能源系统及其与操作系统硬件或软件的集成，例如光伏监控；
- 特定领域的技术设备，例如农业工具；
- 用于创造性实践的操作系统技术，例如艺术领域的编织工具。

OSTRLs可以应用于所有那些透明性、可复制性、可重用性和可访问性对于确保正确和安全使用至关重要的生态系统（以及许多其他生态系统）。然而，将其转移到其他操作系统生态系统时，应考虑选定领域的具体要求和限制。例如，评估操作系统医疗或辅助技术的开放成熟度需要考虑处理医疗设备时所需的额外安全标准和认证，包括在设备故障或故障情况下的责任问题。因此，还可以为选定领域定义具体指南，以确保正确使用和评估开放成熟度，或者将其与现有的安全标准结合使用，例如根据相关标准化机构的测试程序的可用性或根据最新标准的实验验证数据。总体而言，OSTRL框架显示出其在多个操作系统技术生态系统中的适用性，为其在受监管环境中的合规性和适用性提供了进一步发展的可能性。

3.6. OSTRL框架的政策影响
得益于OSTRLs，可以评估特定操作系统技术的开放性，从而支持其在实际情境中的进一步研究、开发和推广。该框架可以帮助研究人员、从业者、机构和政策制定者识别和定义操作系统技术在当地社区和分布式生产消费系统中的实施机会和障碍。为此，OSTRLs可以识别操作系统策略中的准备程度差距，或勾勒出由操作系统技术推动的潜在创新路径，指导战略决策和政策整合，以预测其对可持续社区的影响。例如，从欧洲的角度来看，欧盟认识到操作系统软件和硬件在绿色转型中起着关键作用，使由社区开发的操作系统设计的产品更易于维修和翻新，延长其使用寿命并减少废物产生。然而，私营和公共部门的许多潜在利益相关者仍因法律不确定性和责任风险而不愿采用操作系统技术。法律环境正在经历重大变革（Colonna, 2025）。例如，最近采用的欧盟产品责任指令（指令85/374/EEC）（指令（EU）2024/2853）为提供源代码或3D模型的个人贡献者创造了更清晰的法律框架，因为他们不会引发严格的产品责任（Frei和Sparzynski, 2025）。尽管如此，制造公司仍然需要承担责任，而且立法框架在国家层面仍很少得到实施，这使得其实施具有挑战性。OSTRL还可以阐明产品维修的技术可行性，正如2021年3月生效的当前维修权（RtoR）政策所包含的那样（Nagase和Uehara, 2024; Roskladka等人, 2023），将开放成熟度与延长和可持续的产品生命周期的维修要求联系起来。

除了政策视角之外，操作系统许可也是OSTRL框架实际应用的关键方面。许可直接影响技术的开放成熟度，因为它定义了可以访问、修改和重新分配技术的条款。现有的操作系统许可类型，如软件的GNU GPL和硬件的CERN OHL（开源倡议, 2015），通过OSTRLs的视角进行分析时，代表了不同的开放方法。例如，选择用来发布操作系统技术的许可类型可能会隐含地限制所能达到的最高OSTRL级别，例如通过限制修改和衍生使用的权限。一方面，copyleft许可（如GNU GPL）确保了衍生作品的开放性，从而支持更高的OSTRLs。另一方面，非完全操作系统许可（如非衍生许可）阻止了可共享的修改和再利用，从而限制了技术的整体开放性。同样，更宽松的许可（如MIT No Attribution）允许封闭的衍生工作，在短期内实现高开放性，但从长期来看可能会降低开放性。因此，特定技术所实现的OSTRL不能超过发布时所选操作系统许可允许的开放性，突显了法律方面对其实际实施的影响。

除了监管设计之外，OSTRLs还可以作为机构决策支持工具，类似于目前用于评估国家和国际研究和创业项目中技术成熟度的TRLs。在项目评估或拨款评估中包含开放成熟度水平可以使资助机构促进更可访问、协作和可持续的做法。总之，所提出的OSTRL框架的整体性质可以为政策制定者提供更清晰的观点，帮助他们更好地理解开放性在技术发展中的影响，为未来的立法和政策设计提供结构化的工具。

3.7. 限制和未来展望
OSTRL框架代表了评估操作系统技术在可访问性方面的成熟度的有价值方法。在将OSTRLs应用于实际情境或现有操作系统技术时，应考虑一些限制。作为一种定性评估工具，OSTRLs在其客观应用方面可能面临挑战，这取决于评估者在所评估情境中的专业知识。这可能导致来自不同视角或对所评估技术的不同经验的潜在主观性和偏见。当前OSTRLs的每个级别都包含了对需要达到的要求的描述，以减少主观性。然而，未来的工作可以进一步完善OSTRLs的描述，同时考虑到技术通过系统架构中的接口相互连接，这些接口具有需要考虑的独立可评估的成熟度（Olechowski等人, 2020）。为此，可以在后期实施定量评估标准和矩阵，以加强和深化每个级别的评估，例如为每个评估方面定义具体的加权评分，或为特定OSTRL所需的相关文档的存在分配具体分数。多个评估者也可以评估同一操作系统技术，以克服个人偏见的风险，得出关于当前OSTRL水平的明智定义，例如通过平均评估者给出的不同分数。为此，结构化的决策评估可能包括在一个机构或决策步骤中评估两个以上的OSTRLs，就像其他审查过程一样。此外，邀请外部评估者可以帮助减少从内部视角评估操作系统技术的开放性时可能出现的任何偏见，例如将此步骤纳入现有的操作系统认证中，如开源硬件协会（OSHWA）的开放硬件认证。作为一种替代方案，支持良好的培训课程、可访问的教程、带有支持文档的案例研究示例和专门的教育资源可以促进OSTRL框架的一致应用，并创造共享的最佳实践。另一种更客观评估成熟度级别的方法是结合可观察现象的存在，即有形证据的存在，以证明成熟度级别，例如已经投入运行的原型、BOM、CAD模型或在操作系统平台上共享的脚本。这种方法已经用于评估组织的创新能力（Boly等人, 2014）。

所提出的框架还应由潜在用户（如研究人员、从业者、机构和政策制定者）共享和评估，以实现其广泛应用。研讨会、焦点小组和使用测试可以揭示额外的限制和新潜在用途，进一步完善该框架作为操作系统技术的标准评估实践。理想情况下，OSTRL框架本身应被视为一种操作系统技术，并作为OSTRL9技术共享，以便于其使用和进一步发展，例如通过与感兴趣的利益相关者共享OSF仓库（Romani和Pearce, 2025）或使用OS文件扩展名。OSTRL的一个概念性限制可能在于将其适应于操作系统环境，因为其最初是用于传统工业环境中的。尽管TRLs已在学术和研究环境中得到广泛采用，例如用于评估研究资助和合同中的技术，但其假设大多基于受传统知识产权机制（如专利）保护的专有技术。为此，OSTRLs重新思考了TRL逻辑，以匹配操作系统的开放性和协作发展，同时保持组织框架的原始结构。一方面，这种选择导致了结构良好且清晰的级别和描述；另一方面，它可能会妨碍一些来自原始工业环境的偏见。例如，这种结构可能暗示了一个向OSTRL9的线性过程，而没有认识到开放和分布式协作中的迭代和非线性方法。因此，新的操作系统技术版本可能会达到更高的TRLs，但实现的OSTRLs可能低于原始技术，例如由于可用于复制新设计的文档较少。认识到同一操作系统技术新版本的不同OSTRL（开源技术就绪水平）有助于追踪其开放性成熟度，并将其与技术准备就绪情况区分开来。此外，该框架还应包括使用适当操作系统许可的考虑因素和实用工具，例如，将特定许可与每个OSTRL或里程碑相关联，尽管OSTRL框架中已经概述了这些联系。考虑到这项工作的目标，还需要采取额外措施来理解OSTRL与其他评估框架的互补使用，或寻找具有潜在重叠的其他定量和定性指标，如可持续性和循环经济指标，例如技术经济评估、循环指数。虽然开放性和循环性在支持可持续和可访问的生产方面有共同的目标，但它们代表了不同但可能互补的维度。在目前版本中，OSTRL仅评估开放性准备就绪情况，尽管它们可以应用于操作系统技术的可持续和循环经济实践，例如DRAM生态系统。因此，未来的工作可以将OSTRL与以循环性为导向的评估工具结合起来，或评估与操作系统技术相关的其他循环经济方面的开放性，例如升级和修改的提供、共享的再利用计划或维护最佳实践。这种进一步的发展能够为操作系统技术提供更广阔的可持续性视角，将循环经济框架的一部分纳入操作系统生态系统中。为此，另一个选择是整合和适应弗劳恩霍夫卓越集群Circular Plastics Economy（CCPE）（Fraunhofer，2021）开发的循环就绪水平（Circular Readiness Level），将OSTRL与循环性成熟度联系起来。

这项研究仅旨在展示OSTRL的潜在互补用途，以突出其广泛的应用范围，尽管从公司的角度来看仍需要进一步分析。未来的工作可以考虑使用OSTRL来评估采用操作系统技术的现有案例研究，包括那些已经建立了成熟操作系统程序的公司以及正在整合操作系统技术的公司。OSTRL也可以与已经使用传统TRL（技术就绪水平，TRLs）进行评估的技术一起使用（Ma等人，2022）。专注于操作系统DRAM的验证，这项工作包括了来自学术和实践背景的操作系统技术示例，旨在提供OSTRL框架适用性的概览。进一步的分析可以包括更多技术，例如用于材料表征的操作系统硬件，并通过关注每种具体的操作系统技术来进行更深入的审查和分析。这一方面也代表了未来发现操作系统技术宏观领域当前障碍、限制和差距的机会，例如目前尚未被操作系统替代方案覆盖的产品或技术，这代表了OSTRL未来应用的潜在趋势。与其他框架类似（Van Cauwenbergh等人，2022），OSTRL也允许进行更广泛的长期采用评估，允许对使用操作系统解决方案的生态系统进行迭代和连续分析，并将其与其他工具相结合，以衡量机构向开放性的准备就绪情况。为此，该框架可以用来评估操作系统技术的潜在未来工作，突出可持续生产和消费的新研究方向和趋势，例如第三方机构对操作系统硬件和软件的评估和认证，以及在特定应用场景中的评估。

**结论**

本文提出了开源技术就绪水平（OSTRLs）框架，用于评估操作系统技术的开放性成熟度。基于传统的TRLs，这一新框架包括了与知识产权自由和文档相关的关键方面，这些方面对于使操作系统技术及其集成到新兴和操作系统生态系统中至关重要。OSTRLs被提出并作为就绪度评估的一部分进行构建，即来自开放设计原则的产品和过程开放性。然后将其与其他互补的评估工具（如TRLs、FRL、TOE和OSMMs）联系起来，以更全面地评估与操作系统技术实施相关的成熟度水平。该框架在实际应用中得到了验证，以分布式回收用于增材制造的（DRAM）生态系统为例研究了OSTRLs的使用。作为主要成果，这项工作引入了一个框架，用于识别和比较可以在开放性方面遵循操作系统方法开发或准备好在实际场景中实施的技术。该框架的使用可以检测到操作系统技术中的成熟解决方案（即高OSTRL水平），或开放性方面的现有挑战和较少探索的领域（即低OSTRL水平）。此外，由于特定操作系统生态系统中达到的平均OSTRL水平以及不同操作系统环境中类似技术的趋势，可以突出支持操作系统技术实施的当前趋势和限制。这些见解可以指导研究人员、从业者、机构和政策制定者在战略决策中的工作，突出实际实施操作系统技术时需要解决的潜在风险和差距。这一工具可以为未来的研究方向和机构研究资助计划提供信息，以支持实际应用，特别是将OSTRL与其他互补评估工具结合使用。未来的研究需要（i）在不同的操作系统生态系统中验证OSTRLs；（ii）完善定量指标以减少主观评估；（iii）定义策略和协议来整合互补评估工具；（iv）在OSTRL评估中考虑操作系统许可和第三方认证。总之，OSTRL框架为建立结构化的评估实践提供了可能，以评估操作系统技术在新兴生态系统中的开放性和实施情况，支持其整合到可持续和循环创新系统中。

**作者贡献声明**

Alessia Romani：写作 - 审稿与编辑、撰写原始稿件、可视化、验证、软件、方法论、调查、形式分析、数据管理、概念化。

Anamaria Barrera Bogoya：写作 - 撰写原始稿件、软件、方法论、调查、形式分析、数据管理、概念化。

Fabio A. Cruz Sanchez：写作 - 审稿与编辑、撰写原始稿件、验证、监督、项目管理、方法论、形式分析、概念化。

Hakim Boudaoud：写作 - 审稿与编辑、验证、监督、资源管理、项目管理工作、资金获取、概念化。

Mauricio Camargo：写作 - 审稿与编辑、监督、资源管理、项目管理工作、资金获取、概念化。

Joshua M. Pearce：写作 - 审稿与编辑、撰写原始稿件、验证、监督、资源管理、项目管理工作、方法论、资金获取、概念化。