面向复杂体系架构设计的要素关联校验与变更追溯方法与流程

本发明涉及体系工程与人工智能交叉，尤其涉及一种面向复杂体系架构设计的要素关联校验与变更追溯方法。

背景技术：

1、复杂体系架构设计涉及多层级、多类型的系统、组件、接口、功能、约束、效能指标及业务交互行为的统筹规划与协同设计，广泛应用于大型信息系统、工业互联网、智慧城市、轨道交通等领域的工程建设中。随着系统规模的不断扩大与功能复杂度的持续提升，架构设计所涵盖的设计要素数量呈指数级增长，要素之间的关联关系也日益错综复杂，对架构设计的规范性、准确性与可维护性提出了更高要求。

2、传统的体系架构设计多依赖人工经验进行梳理，并通过离线文档进行管理，在实际工程应用中存在明显不足。一是各类设计要素来源分散、表述形式异构，缺乏统一的术语规范和结构化表达形式，不同团队、不同阶段产出的设计文档之间存在术语不统一、格式不一致的问题，难以支撑机器自动解析与智能计算，也不利于跨团队的协作与沟通。二是要素之间的关联关系主要依靠人工逐条梳理与维护，工作量大、效率偏低，且容易出现关联遗漏、关系错配等问题，尤其是在要素规模较大的复杂体系中，人工梳理的质量与效率均难以保障。三是缺少专业化的架构冲突检测机制，无法全面识别循环依赖、缺失依赖、约束越限、效能不匹配、拓扑违规等架构缺陷，诸多隐性的逻辑缺陷往往在后期集成或测试阶段才会暴露，导致整改成本偏高，甚至影响项目整体进度。四是架构设计迭代变更频繁，现有方式难以实现全链路影响追溯，仅能依靠人工经验评估变更的影响范围，评估结果的准确性与全面性依赖于设计人员的个人经验，容易因评估不全面而引发后续的连锁设计风险。

3、现有公开技术中，虽然在要素抽取、知识图谱构建、关联匹配等单一技术点上已有相关研究，但尚未形成覆盖设计要素标准化建模、智能关联匹配、架构冲突校验以及设计变更全链路追溯的完整技术方案，无法满足复杂体系架构设计的规范化、自动化、可追溯的实际工程需求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种面向复杂体系架构设计的要素关联校验与变更追溯方法，可满足复杂体系架构设计的规范化、自动化、可追溯实际工程需求。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种面向复杂体系架构设计的要素关联校验与变更追溯方法，包括：

4、对多类设计要素执行标准化规整形成设计要素标准词典，整合各类领域架构约束规范构建领域规范约束库，从多源文档抽取设计要素并封装为五元组格式；所述标准化规整包括分类梳理、术语归一化和属性模板统一定义；

5、以五元组设计要素为节点、架构逻辑关联为有向边构建体系架构设计的知识图谱，定义多类核心关联关系并配置属性与权重，依据所述设计要素标准词典与领域规范约束库，通过多维度加权相似度模型完成要素关联匹配与置信度判定；

6、采用遍历算法结合所述领域规范约束库的规则引擎对所述知识图谱全路径比对，识别定位多类架构冲突；设计要素变更时沿所述核心关联关系正向传播与反向追溯，区分影响层级并量化评估架构效能波动。

7、进一步地，所述对多类设计要素执行标准化规整，包括：

8、针对各类设计要素执行同义词梳理与统一映射，为每一项设计要素确定唯一标准命名；针对不同类别的设计要素分别制定标准化属性模板，明确各类要素的固定属性字段与数据格式规范，同一类别设计要素均采用对应统一属性模板完成结构化规整；

9、依托规则匹配与语义解析相结合的联合抽取方式，从多源设计文档中识别实体要素与关联属性，其中规则匹配依托领域关键词与要素特征规则匹配显性表述的设计实体及对应属性，语义解析结合上下文语义关联挖掘文本中隐含表述的要素关联信息；

10、对抽取后的要素进行合法性初步校验，核查字段完整性、格式规范性及要素唯一性，剔除字段缺失、格式错乱及重复冗余的无效要素条目。

11、进一步地，所述五元组格式包括：

12、唯一标识字段，用于为每一项设计要素分配全局唯一的识别编码；

13、要素名称字段，用于记录经术语归一化后的要素标准命名；

14、要素类型字段，用于标记要素所属的具体类别

15、属性集合字段，用于存储要素对应的各类属性内容，各类要素自身属性遵循对应类别的属性模板规范；

16、要素来源字段，用于记录要素所出自的原始文档或规范来源。

17、进一步地，所述领域规范约束库包括：

18、硬性强制约束，为架构设计必须满足的刚性规则，所述硬性强制约束包括拓扑结构规范、参数阈值边界和合法关联要求；

19、软性推荐约束，为行业通用最优实践与历史工程适配经验的参考性规则。

20、进一步地，所述多类核心关联关系包括：

21、组成关系，表征整体与部分的层级从属关联；

22、依赖关系，表征功能实现的依附关联，即缺少依赖对象对应功能无法正常实现；

23、约束关系，表征约束要素对实体要素、功能要素的参数限定关联；

24、效能支撑关系，表征功能要素对效能指标的支撑关联，功能性能直接决定对应效能指标达成效果；

25、交互关系，表征要素间数据、指令双向或单向传输往来关联；

26、演化影响关系，表征要素变更传导关联，用于设计变更链路追溯。

27、进一步地，所述多维度加权相似度模型包括：

28、要素类型匹配度计算模块，用于判断待匹配要素的类型是否一致；

29、属性集合相似度计算模块，用于计算属性集合交集与并集的比值；

30、领域规范规则匹配度计算模块，用于计算要素符合领域约束规则的程度。

31、进一步地，所述完成要素关联匹配与置信度判定，包括：

32、基于相似度计算结果，引入历史关联频率参数与约束合规性参数对计算结果进行修正，得到要素关联置信度；

33、设定多级置信度判定阈值，将置信度区间划分为高置信区间、中置信区间与低置信区间；所述高置信区间的匹配结果自动建立稳定要素关联；所述中置信区间的匹配结果生成候选关联并进行推送；所述低置信区间的匹配结果判定为无效关联并直接过滤；

34、最终确定的要素关联关系实时同步更新至体系架构设计知识图谱。

35、进一步地，所述识别定位多类架构冲突，包括：

36、以系统顶层要素为遍历起始节点，逐层覆盖所有子要素与关联关系；执行循环依赖冲突、缺失依赖冲突、约束越限冲突、效能不匹配冲突和拓扑结构违规冲突五类架构缺陷的自动识别与定位；

37、自动标注冲突位置、冲突类型及判定依据，依据领域规范约束库输出对应修正建议；完成整改确认后触发全域二次复检，迭代校验直至全域架构满足领域规范约束要求。

38、进一步地，所述沿所述核心关联关系正向传播与反向追溯，包括：

39、正向传播以发生变更的设计要素为起始节点，沿关联关系链路向后逐层推演变更传导范围；反向追溯以受影响要素为基点，向前溯源定位变更源头；通过正向传播与反向追溯的双向链路完成全域完整遍历；

40、遍历过程依托知识图谱的全部关联关系类型，沿架构依赖链路进行全路径遍历；当体系架构内设计要素的参数、功能配置或关联关系发生新增、修改、删减变动时触发追溯流程。

41、进一步地，所述区分影响层级并量化评估架构效能波动，包括：

42、将受变更影响的要素分为直接影响要素、间接影响要素与受扰动效能指标三个层级；所述直接影响要素为与变更要素直接关联的要素；所述间接影响要素为经多层关联传导后受到影响的要素；所述受扰动效能指标为因要素变更而发生波动的效能指标；

43、结合关联层级耦合度量化评估架构拓扑结构与整体效能的波动范围，生成可视化变更影响分析报告，报告内容包括变更信息、传导路径、影响层级、效能波动数据及优化建议；

44、将更新后的要素参数、关联关系及效能评估结果同步增量更新至体系架构设计知识图谱，形成闭环迭代管控。

45、本发明的有益效果在于：

46、1、本发明通过设计要素标准化建模、知识图谱构建、智能关联匹配、架构冲突检测与变更追溯的一体化技术架构，将分散异构的架构设计信息整合为统一的可计算语义网络，实现了复杂体系架构设计从要素抽取到冲突校验再到变更追溯的全流程系统化处理，能够在一定程度上提升架构设计的规范性与一致性，减少人工梳理的工作量，降低架构缺陷在后期暴露的风险。

47、2、本发明通过设计要素标准词典与五元组结构化格式的设置，对复杂体系架构中的多类设计要素进行统一分类与术语归一化，制定标准化属性模板，能够有效解决多源设计文档中要素表述异构、格式不统一的问题，为后续的机器自动解析与智能计算提供统一的数据基础；领域规范约束库的构建，将行业设计标准与工程约束规则进行结构化整合，为全流程提供统一的判定基准，有助于保障各环节判定标准的一致性。

48、3、本发明采用多维度加权相似度模型进行要素智能关联匹配，综合考虑要素类型、属性特征与规则约束等多方面因素，并引入历史关联频率与约束合规性参数进行修正，相比单一维度的匹配方式能够更准确地判定要素间的关联程度；结合三级置信度分级处理机制，在保证高置信度关联自动化处理效率的同时，通过人工确认保障中置信度关联的准确性，有助于在效率与准确性之间取得平衡；基于知识图谱的全路径遍历与规则引擎相结合的冲突检测方式，能够较为全面地识别多类架构缺陷，有助于在设计早期阶段发现潜在问题，降低后期整改成本。

49、4、本发明依托知识图谱的双向追溯能力，当设计要素发生变更时，通过正向传播与反向追溯的双向链路进行全路径遍历，能够较为全面地评估变更的传导范围与影响程度；通过区分直接影响、间接影响与效能扰动三个层级，并结合关联层级耦合度进行量化评估，能够为设计人员提供较为清晰的变更影响视图，辅助设计决策；变更结果的增量更新与闭环迭代机制，有助于保障知识图谱数据的时效性，实现架构设计的持续迭代优化。