有色冶化企业MES软件开发中数据库设计与应用

lihuolin958

1 引言
    企业制造执行系统(manufacturing execution system，MES)属于生产过程与装备信息化领域，是车间级(分厂级)管控系统，是连接执行层(作业设备、PCS)与管理层(ERP为代表)的桥梁。MES国际联合会(MESA)定义：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。具体包括资源分配和状态管理、工序详细调度、生产单元分配、文档控制、数据采集、劳动力管理、质量管理、过程管理、维护管理、产品跟踪管理、性能分析等11大基本功能以及运输物流、优化仿真、能源管理、客户订单管理、预先计划功能、数据仓库、无线通信与可移动访问等7大支持功能。依据企业生产实际需求不同，各企业开发功能模块各不相同。
    甘肃某企业属于有色冶炼企业，公司致力于稀有金属资源的开发和二次资源的再生利用2010年实现营业收入20亿元，利润1亿元。2009年以前，生产管理自动化现状：各生产车间虽然均已具备先进的PCS层控制系统，但各控制系统相互独立，生产信息分散；电话调度模式，信息传递滞后，生产数据人工核算、抄表统计为主，执行效率质量较低。
    企业生产规模的不断扩大、经济效益及行业地位的不断提升，迫切需要采用两化先进技术不断提高劳动生产率，完善规范化扁平化管理，提升企业核心竞争实力。
    2009年笔者所在团队着手负责该企业MES整体规划建设项目，该项目通过高速局域网络实现各级生产管理部门对生产过程状态信息的监控。建立生产指挥中心，通过对各车间生产设备生产过程数据的实时采集和历史存储，将使整个公司的生产管理部门能够实时监控生产现状，追溯生产历史，并可通过Internet/Intranet方式实现企业生产的远程监管。同时开发企业生产调度管理软件。建立以生产运行管理为核心，以数据集成平台为支撑，集物料信息管理，设备运行管理，生产运行管理和质量管理等为一体的生产执行系统(MES)。
2 设计要求
    ·系统功能满足用户实际需求。涵盖系统管理数据、组织机构、用户管理、物料数据、质量数据、金属平衡数据、库房数据、设备数据、生产过程数据、日志事件数据、产销存数据、客户关系数据、销售数据等基础数据及反映它们各自关系的相关数据。
    ·数据存取具备较高的安全性。存储数据为企业核心业务数据，必须具备较高的安全存储及灾难恢复等级。
    ·较满意的访问速度。生产数据存储量大，对数据库性能有较高要求。必须从数据库选型与技术手段多方面保证数据存取的访问速度。
    ·适当的柔性。用户需求只能随系统运行逐步明确，后期变化可能性较大。同时考虑后期企业EMS、ERP、CRM等系统接入问题，系统应具备一定的柔性及可拓展能力，数据字典定义合理。
3 关键性问题及设计思路
    依据项目实际情况，主体数据库采用企业级Oracle9i关系数据库系统，同时用户管理采用基于SQLServer的MicroSoft MemberShip管理机制。系统采用原型开发模式，灵活应对变化。
    数据库柔性设计；数据操作CRUD及统计在数据库内部完成，系统只负责存取；数据存取访问速度；
    1、数据安全性
    ①登陆账号与业务数据分开，分别采用SQLServer和Oracle9i关系型数据库。登录系统采用基于MicroSoft Membership Provider的安全存储机制。相关部分的数据库设计参考MemberShip建议规范。
    ②系统采用B/S瘦客户端三层架构，选用服务器端程序开发语言及工具，同时服务器端程序与数据库系统分开存放在两台服务器上，隔离其他非系统使用访问，用户只能通过服务器端程序访问数据库。
    ③数据库访问SQL语句尽量不在网络中传输，数据库操作在数据库内部完成(可封装在PL/SQL程序中)。这样数据库的访问，只是调用相应的存储过程，提高了网络安全性。
    2、访问速度保证
    ①CRUD、常用统计、分页语句、视图查询等数据库操作PL/SQL程序封装，降低网络传输量的同时，提高批处理执行能力。
    ②为耗时较多的大数据量计算编写触发器及相应PL/SQL程序，选择服务器闲时自动统计的方式。这样用户调用时，就不用再耗费临时计算的时间了。
    ③为报表数据建立临时表，需要调用时，将相应数据先存至临时表中，然后再统一发送至报表应用程序中。减少网络交互数据量，提高用户体验。
    ④为Oracle数据库配置4G以上内存，改善数据库运行性能。
    ⑤在检索数据时，多使用限制条件，明确查询信息，提高命中率，改善存取性能。
    3、适当的柔性
    ①数据库模块化设计，层次化，降低耦合性。每个功能做成单一模块，模块内紧耦合，模块间松散耦合。适当的数据冗余，减少表之间过度的关联性。
    ②基础常量字段采用Sequence自增序列方式建表，便于自拓展。
    ③部分表存在需求不确定性，设计时适当预留数据位，方便以后增加新的功能。
    ④使用PowerDesigner、Toad、StarUML等快速建模工具，做好数据库设计思想及建库代码的备份，同时定期备份数据库数据，便于快速恢复及更新数据库。

来源于：万方数据