详解制造业业务数据模型

业务数据在企业数字化转型或单体应用的开发中都是至关重要的。站在跨业务跨部门的企业数字化转型角度，离不开业务架构的设计，详细的业务领域和业务数据模型是后续应用架构和数据架构的必要输入。站在单部门单场景的信息化角度，应用程序的需求分析阶段输出的业务流程和业务数据模型也是后续概要设计和详细设计的必要输入。

1. 制造业模型标准

谈业务数据模型，绕不开ISA 95标准。ISA95标准详细介绍了制造企业业务系统及其制造控制系统之间接口的标准模型和术语，基本涵盖了销售、计划、制造等整个production过程,尤其是聚焦了生产管理调度和生产控制两个层次的模型。
如今工业互联网、数字化转型炒作的热火朝天，很多新入行的数字技术供应商浮于表面，张口闭口人工智能、大数据，反倒是对行业传统业务和信息化基础视而不见。但是30年前的东西仍然还是基础。ISA-95标准 9部分介绍（https://blog.csdn.net/lzwdlut/article/details/84668753)对标准做了一个大概介绍，感兴趣的读者可以自己下载该标准或者中文版的GB/T 20720标准。

02. 业务数据模型构成

制造型企业业务架构分析一般遵循波特价值流方法，分为核心业务活动和支撑性活动。核心业务活动包括研发、采购、生产、物流、销售等主要环节，每个环节都存在大量的物理实体和信息实体。支撑性活动包括人力资源、财务管理、办公管理、党建管理、IT管理等活动，也是业务模型的重要来源。对价值流核心业务活动的一些模型整理如下：
1） 研发设计： 主要是产品模型（主要是离散制造）和工艺模型，进一步细化包括如CAD（二维三维零件模型、组件模型和装配模型）、DBOM、CAE（结构分析、热分析、动力学分析模型）、PBOM、工艺路线、NC程序、质量控制计划、作业指导书等；
2）采购： 物料、供应商等主数据模型，采购计划、采购订单、询价单、退货单等业务流程模型；
3）生产： 工厂、设备、班组、MBOM等生产资源模型和生产计划、生产订单、质检单、作业记录单、设备保养计划、设备维保记录等业务流程模型；
4）物流仓储： 库房主数据，物流计划、入库单、出库单、盘点单、物料批次等业务模型；
5）质检： 质检标准、质检计划、质检单等；
6）销售： 客户、销售机会、销售订单、报价单、销售退货单等；
利用U/C矩阵来描述一些主要模型在每个业务领域的关系，如下图所示。

3. 模型构建

数据模型的设计分为概念模型、逻辑模型和物理模型，一步步从概念落到数据库层面，是数据应用的核心。本文还是以production为主线，对模型及其构建过程进行梳理。

3.1 概念模型

概念模型主要是描述了在业务流程中有哪些实体，实体和实体之间的关系。

制造工厂的业务信息模型分为：物理模型、制程模型和执行模型（Camstar）。物理模型代表工厂的物理部件，如上述描述的工厂、组织，资源；制程模型代表工厂制造流程，包括产品、BOM、工艺和工序等；执行模型是工厂业务流动过程中产生的各类活动和记录，包括销售订单、生产订单、过程记录等。物理模型和制程模型是企业的核心数据，一般保持稳定，变化缓慢，划分为主数据。执行模型在各个业务系统里随生产过程动态实时更新。
1）执行模型： 主生产计划通过销售预测和销售订单(sales Order)进行供需平衡后计算得到（具体的MRP逻辑单独再写）。生产计划（production Order）是主生产计划经过MRP或高级计划（AP）之后产生的，和主计划是关联关系。工单（work Order）是由生产计划排程（AS）后拆分到工序和具体设备上，即生产计划和工单是组合关系。工单记录（WO Segment Record）上汇聚了所有的生产指令和生产资源，进行作业管理和过程记录。工单工序记录（WO Segement Record）中物料投入、使用的设备、工装夹具、工人、班组和要求要满足支撑模型中工序资源的约束等构成。
2）制程模型： 反映了产品（Product）和工艺路线(Routing)、工艺路线(Routing)与工序(Segment)，工序与工序资源之间的关系。产品关联工艺路线，工艺路线是由1个或n个工序组成的。每个工序关联原材料、设备、工具和质检标准等。
3）物理模型： 包含工厂、设备、仓库、工装夹具等物理资产的定义。

3.2逻辑模型

逻辑模型描述了实体模型的主要业务属性，以及实体和实体之间更精确的关系，如包含、关联、引用、依赖等。以产品工艺为例，详细展开。
1）关系： 产品工艺和物料/产品是一一对应关系；对于一个产品多个工艺的情况使用工艺版本来处理。一个产品工艺是由1个或多个产品工序构成。产品工序包含了投入物料、生产设备等资源。
2）属性： 物料在生产过程中的基本属性是物料编号、物料名称、类型、分组、单位等。在目前平台化的趋势下，迫切需要统一的数据模型/主数据支撑ERP\MES等众多系统的统一使用和管理。所以，在真实设计中，物料也包含采购、销售、生产、库存、质检等方面的业务属性，进行统一管理。

3.3物理模型

物理模型是逻辑模型在数据库的存储形式。比如生产计划模型，业务属性包括订单编号、产品编号、图号、单位、数量、起止时间、工艺路线、优先级、类型、进度、实际完成数量等，也包括了创建时间、更新时间、状态变化时间、程序控制参数等技术参数属性；比如，其中的优先级属性是string类型、默认值为中，是否必填为n,是否展示为y。每个属性从属性所属模块、字符类型、长度、默认值、主键、外键引用、校验规则、是否展示、必填、可编辑等。

数据模型之间的关系是构建数据库非常重要的方面，好的设计能大幅提高CRUD性能，同时也能支持更多行业的扩展性。