一、數據管理目標制造執行數據管理是MES系統管理的重要內容，通過豐富的數據采集手段，對制造執行的全過程進行全面的數據采集，然后通過數據關聯機制對采集上來的數據進行高效的管理。通過對制造執行數據的實時監控和有效處理，可以增加制造執行過程的透明性和可控性，可以極大地提高生產效率。為了實現對采集的數據的有效存儲以及存儲數據的高效處理，制造執行數據的管理必須滿足以下幾點要求。（1）數據組織結構清晰。數據組織結構清晰有利于數據的高效存儲與快速處理，并且有利于以后的數據擴展。對于結構化數據與非結構化數據并存的數據管理亞奧球，清晰的數據組織結構就顯得更加必要。首先，在存儲方面，清晰的數據結構可以使得采集上來的數據更快地對號入座，減少數據存儲所用的時間，提高數據采集的效率，使得數據采集的實時性、精確性更強；其次，在數據處理方面，清晰的數據結構可以使數據處理的時候能夠更快地定位到需要的數據，減少數據檢索所用的事件，提高數據處理的效率，實現數據處理的快速響應。（2）數據冗余度小。數據冗余是一個數據集合中重復的數據。冗余的數據不僅會增加系統存儲的負擔，而且會增加系統數據維護的難度。過多的冗余數據將會使數據處理的邏輯過于復雜，增加數據處理的時間，同時也有可能造成信息處理結果的不正確。所以在數據存儲的時候，一定要堅持一個原則就是一份數據只保存在一個地方，其他地方在每次需要這個數據的時候都從這個數據源頭通過關聯關系去獲取。（3）數據處理響應速度快。由于生產現場情況實時發生變化，MES系統必須具備快速的反應能力，對生產現場的快速變化做出反應，這其中最重要的一點要求就是系統具備快速的數據處理響應速度。快速的數據處理建立在清晰的數據組織結構與優化的數據處理邏輯之上。在數據采集完成之后，通過清晰的數據組織結構快速地完成存儲；在提取數據進行處理的時候，通過優化的數據處理邏輯結構提高數據處理的速度。

二、數據組織建模MES作為面向車間的支撐信息化系統，通過統一的數據管理模型、高效的數據存儲和處理機制實現對制造執行數據的有效管理。制造執行數據管理很重要的前提是統一數據模型的建立，通過對制造執行業務流程的分析，對整個業務數據單元進行單元化劃分，然后按照數據單元之間的關聯關系建立涵蓋所有數據單元的關聯約束模型。1.面向關聯的分類數據單元模型針對制造執行過程數據種類繁多的特點，通過對數據進行分類處理的方式可以清理數據之間的關系，為建立清晰的數據結構模型打下基礎。分析整個制造執行過程，可以發現制造執行過程中涉及的元素都是可以劃分的一個個數據實體，不管是業務環節，還是業務環節中輸入的資源。根據這一發現，按照面向對象的原理對制造執行過程中涉及的元素進行對象構建，然后在元素對象的基礎上就可以很容易地對制造執行中的數據進行單元劃分。分析制造執行的全過程，可以將制造執行過程涉及的元素對象包括人員、設備、訂單、工藝、物料、刀具夾具等構成數據實體，然后再將數據實體歸類組成數據單元。詳細的數據實體與數據單元分類如表2-1所示。表2-1數據單元與其下的數據實體編號數據單元編號數據實體是否存在引用引用數據實體A1基礎數據A1.1人員否A1.2設備否A1.3工種否A1.4班組是A1.1A1.5設備組是A1.2A2訂單A2.1訂單結構否A2.2訂單基本數據是A2.1A2.3訂單批次是A2.2A2.4訂單調度計劃是A2.2、A1.1、A1.2、A3.1A3工藝A3.1工藝路線否A3.2工藝文件是A3.1A3.3工時是A3.1A3.4生產準備是A3.1、A6.1、A6.2、A6.3、A6.4A4執行監控A4.1執行小批次是A2.2、A2.3A4.2訂單執行數據是A2.2、A2.3、A2.4、A3.1、A4.1A4.3物流周轉數據是A2.2、A3.1、A3.4、A4.1A4.4工票是A2.2、A3.1、A3.3A4.5隨批單是A2.2、A3.1A5質檢A5.1質檢批次是A2.3、A3.1A5.2自檢數據是A3.1、A3.2A5.3互檢數據是A3.1、A3.2、A5.2A5.4專檢數據是A3.1、A3.2、A5.1、A5.2、A5.3A6資源器具A6.1條碼否A6.2物料是A6.1A6.3刀具是A6.1A6.4工裝是A6.1A6.5量具是A6.1（1）基礎數據是生產開始之前就必須維護在MES中的一類數據，在制造執行的過程中如果需要這些數據就直接從基礎數據中引用。基礎數據包括人員、設備、工種、設備組、班組等數據，其中設備組是對設備的進一步分類管理，班組是對人員的進一步分類管理。（2）訂單是制造執行的核心，訂單存在一定的組織結構，比如“型號—批號—工號—訂單”。同時，訂單也會根據生產的需要進行分批處理，在訂單下生成更小單位的執行批次。調度人員根據訂單任務信息編制訂單調度計劃，包括為訂單工序指定設備和工人并指定生產周期和開始時間以控制生產進度。（3）工藝數據單元包含了所有生產需要的工藝相關的信息，包括結構化的工藝路線、詳細的工藝文件、工序工時以及訂單生產準備信息。結構化的工藝路線是執行和監控的基礎，同時調度員在編制調度計劃安排的時候也是以工藝路線為依據。訂單生產準備信息為面向訂單工序的物料、刀具、量具、工裝等準備信息。（4）執行監控數據單元是與其他數據單元關聯最密切的一個單元，因為這個單元中的數據是制造執行過程中最集中的體現，并且實時性最強。執行監控單元中包括訂單執行進度數據、物流周轉數據、工票數據、隨批單數據以及執行小批次數據。訂單執行進行數據與物流周轉數據時刻反映著車間生產現場的情況，是車間計劃人員了解制造執行情況的重要依據。工票與隨批單是制造執行過程中產生的重要表單，這些表單數據隨著制造執行過程的不斷流轉并不斷更新。執行小批次是訂單及其執行批次下面向制造執行過程的任務單元，記錄著制造執行的詳細過程，執行小批次是為了解決流程和離散混合生產模式下的物料周轉控制問題。（5）質檢數據單元包括了所有的與質量檢驗相關的數據，包括質量檢驗中可能會涉及的自檢、護肩、專檢流程所產生的數據以及專檢過程中產生的質檢小批次數據。質檢下批次與執行小批次一樣是過程數據，記錄著質量檢驗的詳細過程。（6）資源器具數據單元包括了車間生產中除去設備之外的制造資源，這些制造資源的管理可以根據車間具體的管理精細化程度進行控制。如果車間需要對制造資源和制造執行過程進行精細化的管理就可以通過完善資源器具數據單元的數據實現，如果車間不需要精細化的控制，這部分數據的確實也不會影響到其他的數據單元。2.復雜制造執行過程的數據關聯約束模型制造執行數據不僅種類繁多，數據與數據之間的關系也錯綜復雜。通過對制造執行過程中的數據實體的分析建立了分類數據單元，數據單元之間由于復雜的引用關系形成一個完整的數據網絡。根據數據單元模型及其引用關系得出的完整制造執行數據關聯約束模型，如圖2-1所示。分析制造執行數據關聯約束模型，可以發現數據單元與單元之間存在關聯約束，同時數據單元內部的數據實體之間也存在約束關系。所有的數據單元組合在一起構成了完整的制造執行數據集，在數據集內部存在約束控制。同時從制造執行過程全局控制的角度，MES為了更方便地對制造執行過程變量進行控制，通過全局配置的方式向數據集輸入配置變量，以達到全局控制的目的。具體的約束分類如下。圖2-1制造執行數據關聯約束模型（1）全局數據約束。全局數據約束是MES為了更方便地控制制造執行的過程，通過系統配置的方式，向制造執行數據輸入變量控制，以達到從全局的角度控制制造執行過程的目的。這些系統配置包括制造執行業務流程環節的配置、人員角色權限的配置等。通過全局系統配置，可以使得MES系統在不需要重新開發的情況下適應業務需求的變化，實現快速響應。全局約束是一種單向約束，約束只能從系統向數據集發出，而數據集反過來不會對系統配置造成影響。（2）縱向數據約束。縱向數據約束是數據單元與數據單元之間由于數據引用關聯而產生的約束關系。由于一個數據單元可以引用多個數據單元的數據，所有縱向約束在約束范圍上存在一個一對多的關系，既可一個下游數據單元與多個上游數據單元之間存在約束；同時多個數據單元也可以引用一個數據單元的數據，所有縱向約束在約束范圍上也存在多對一的關系，即多個下游數據單元與一個上游數據單元之間存在約束。縱向約束是一種雙向約束，只要下游數據單元與上游數據單元之間存在約束關系，下游數據單元的數據變化會引起上游數據單元的數據變化，同時上游數據單元的變化也會引起下游數據單元的數據變化。（3）橫向數據約束。橫向數據約束是同一個數據單元中的數據實體與數據實體之間由于數據引用關聯而產生的約束關系。由于一個數據實體可以引用多個數據實體的數據，所有橫向約束在約束范圍上存在一個一對多的關系，即一個下游的數據實體與多個上游的數據實體之間存在約束；同時多個數據實體也可以引用一個數據實體的數據，所有橫向約束在約束方位上也存在多對一的關系，即多個下游數據實體與一個上游數據實體之間存在約束。橫向約束是一種雙向約束，只要下游數據實體與上游數據實體之間存在約束關系，下游數據實體的數據變化會引起上游數據的數據變化，同時上游數據實體的變化也會引起下游數據實體的數據變化。

三、數據處理機制隨著制造執行過程的不斷展開，制造執行數據在不斷地發生變化，這些變化通過數據之間的約束關系將會引起其他關聯數據的變化。同時由于制造執行過程中的數據關系并不是簡單的線性約束關系，而是通過各種各樣的相互引用形成的復雜約束網絡。這時候，一個數據的變化將會通過約束網絡引起巨大的連鎖反應，如果不能很好地處理這種數據變化將可能導致對MES運行的穩定性產生嚴重的影響。所以分析制造執行過程中的數據處理機制，對MES的穩定運行具有重要的意義。1.過程驅動的數據響應處理原則制造執行數據集是一個整體，是制造執行全過程的數據組織和再現。按照制造執行的業務流程，制造執行一步步展開，同時制造執行數據也逐漸豐富。由于制造執行過程數據具有復雜關聯約束關系的特點，在處理數據驅動源引起的數據變化時，如果簡單地按照數據約束關系進行數據響應，將可能會出現數據處理困難或者數據無法處理的問題，比如由于約束范圍過大導致數據變化的影響范圍太大。針對數據響應處理的時候可能會遇到的問題，必須確立以下數據響應處理的原則。（1）提高系統的穩定性。制造執行數據之間具有復雜的呈網絡狀的約束關系，數據的約束有可能通過約束網絡傳導并返回自身形成循環約束，即一個數據的變化可能會引起自身進一步的變化并循環往復，進而影響整個MES系統運行的穩定性。針對這種情況，需要建立一種循環約束判斷機制，如果數據處理出現了循環響應，就設置循環響應的終止條件，并根據終止條件適時退出循環，保證系統的穩定性。（2）保證數據狀態的統一性。數據驅動引起的數據變化通過約束網絡將會引起多個數據的響應，并且由于數據之間約束的存在，MES系統總是只能一個一個地完成數據處理進而完成整個數據驅動的響應處理。但是如果其中某一項數據的處理失敗，將會打斷整個數據處理過程并破壞數據之間的約束關系。針對這種情況，需要將整個數據驅動的響應過程放置到一個事務中進行處理，如果事務中的一項數據操作失敗就對已完成的數據操作進行回滾，使所有數據恢復到處理之前的狀態，保證數據狀態的統一。（3）保證數據記錄的完整性。對于存在復雜關聯的大數據及，刪除數據的過程往往涉及多個數據的刪除操作。在進行數據刪除的時候也必須應用上面提到的事務處理機制，同時不能通過物理刪除的方式將數據記錄刪除，而必須采用邏輯刪除的方式。由于復雜約束的存在，刪除數據的過程具有嚴格的順序要求，如果約束處理方式不當或者數據刪除處理不完全將會破壞整個系統數據的完整性。采用邏輯刪除的方式，可以通過標示數據的狀態實現數據的邏輯刪除，這樣不會由于約束處理不當而導致數據沖突和數據缺失。2.分類模塊化數據響應處理技術通過對制造執行數據關聯約束模型的構建以及數據驅動源的分析，建立數據驅動源對數據關聯約束模型的驅動關系，然后按照約束模型以分類模塊化的數據單元為單位完成對數據驅動的層層響應處理，最終實現數據的驅動響應處理。數據驅動源與數據關聯約束模型的數據驅動關系如圖2-2所示。圖2-2數據驅動源與數據關聯約束模型的驅動關系在訂單計劃層的數據驅動源頭包括訂單的創建、訂單的更新、訂單的撤銷、訂單的任務分配、訂單分批、訂單洗發。訂單創建、訂單更新、訂單任務分配、訂單分批、訂單下發將會引起訂單數據對的變化，訂單的撤銷將會引起訂單數據單元、工藝數據單元、執行監控數據單元、質檢數據單元、資源器具數據單元的變化。然后通過數據單元之間的引用關系進一步確定其他數據單元的變化。在工藝技術準備層的數據驅動源頭包括工藝任務分配、工藝路線創建、工藝路線更改、工時更改、生產準備。工藝任務分配、工藝路線創建將會引起工藝數據單元的變化，工藝路線更改將會引起工藝數據單元、執行監控數據單元、質檢數據單元、資源器具數據單元的變化，工時更改將會引起工藝數據單元、訂單數據單元、執行監控數據單元、質檢數據單元的數據變化，生產準備將會引起工藝數據單元、執行監控數據單元、資源器具數據單元的變化。然后銅鼓數據單元之間的引用關系進一步確定其他數據單元的變化。在生產計