车间制造过程信息化系统数据库设计与
实现
程相勋，刘颖*
作者简介：程相勋，（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向：制造系统工程，制造业信息化. E-mail:
cxxun@163.com
通信联系人：刘颖，（1973-），女，副教授，主要研究方向：制造系统工程，供应链管理。E-mail: lyjfb@sina.com
5 （重庆大学机械工程学院，重庆 400030）
摘要：车间制造过程信息化系统是企业车间信息化管理的重要组成部分。针对重庆美心门业
有限公司门产品生产车间信息化水平急需提高的需求，本文对该企业车间制造过程信息化系
统数据库的设计与实现进行了研究。按照数据库设计的方法步骤，对系统需求进行了分析，
给出了制造过程信息化系统概念模型、逻辑结构、物理结构的设计，最终实现数据库的建立。
10 系统成功应用于该企业生产车间，改善了其车间信息化发展缓慢的现状，取得了良好的应用
效果。
关键词：数据库；制造过程信息化；生产车间；E-R 模型
 0 引言
重庆美心门业有限公司是集专业设计、制造、销售多种门产品及配套服务为一体的企业。
该企业产品订单数量大且每个订单订购的门类产品规格都不尽相同，需同时对众多订单进行
并行定制生产，其兼具流程型和离散型生产特征的生产方式给生产车间信息管理带来了更大
35 的难度[1]。基于此，生产车间管理的信息化成为该企业车间管理的重点。该企业生产车间迫
切需要一套车间制造过程信息化系统，以实现门产品车间生产信息的及时采集和有效管理，
并为生产活动提供有效的数据支持。
制造过程信息化系统是生产辅助性系统，属于该企业集成化车间管理系统的一个子系
统。系统的重要功能是实现该企业生产车间制造过程管理的信息化，有效管理车间生产信息。
40 系统通过数据库存储各种实时动态数据以供相关管理人员查询，为生产计划调控提供数据依
据；系统可以对存储的诸如车间员工、设备、物料、班组等基本信息进行管理；相关管理人
员通过系统了解车间制造过程信息情况，为协调车间生产计划提供依据等[2]。
 制造过程信息化系统的数据层为系统提供数据存储业务，诸如车间员工信息、设备信息、
生产过程信息等大量数据需要存储在专门的数据库中，这些数据是系统实现其功能的基础。
45 本文结合重庆美心门业有限公司生产车间的实际需求设计其制造过程信息化系统的数据库。
1 需求分析
需求分析的任务是详细调查现实世界的对象，了解所要解决的问题领域的业务流程，明
确用户的各种需求。针对重庆美心门业有限公司生产车间生产管理现状，调查、收集与分析
系统用户在制造过程管理中的信息要求（即用户需要从数据库中获得信息的内容与性质）和
50 处理需求[3]。
多品种小批量的定制化生产方式，增加了该门类制造企业对车间生产管理与控制的难
度，并且对车间制造过程信息的实时采集和管理提出了更高的要求。而该企业生产车间信息
化不足，对车间物料、设备、人员、生产进度等信息的管理还处于手工管理的状态，严重影
响车间生产管理的效率[4]。基于此，为该门类制造企业的生产车间设计一套车间制造过程信
55 息化系统以满足对其车间产品制造过程的信息化需求。
制造过程信息化系统数据流图如图1 所示[5]：
图1 车间制造过程信息化系统数据流图
Fig.1 Data flow chart for workshop manufacturing process information system
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根据当前该企业生产车间的实际情况和所要解决的主要问题，设计其车间制造过程信息
化系统。系统具备以下几项主要功能[2][5][6][7]：
（1）系统管理：创建、编辑、删除用户，定义用户角色，管理用户在系统中的操作权
限等。
65 （2）基础数据管理：车间管理人员负责管理车间的一些基础数据，包含车间建模、人
员管理、设备管理和其他数据管理等子功能模块。
（3）系统运行模块：对车间生产情况进行监控管理。通过本功能模块可以实现生产调
度、图纸管理、物料管理、工具管理、机台维护、消息管理等功能。工人在完成某工序任务
 后对完成情况等信息反馈到系统，系统记录工序进度和物料流动情况。
70 （4）数据查询：具有系统查询权限的用户可以及时查询系统存储的信息。通过系统可
以查询车间人员信息、设备信息、图纸信息以及生产进度信息等，或者查询系统相关生产报
表，如工时汇报、生产日报等，也可通过物料编码和工序等信息查询追踪物料流动和变化等
生产过程信息等。
2 概念结构设计
75 概念结构设计的目的是根据系统需求分析阶段得到的用户需求分析把用户的信息需求
抽象为信息结构。概念结构独立于各种数据模型，它是对现实世界的信息描述，是各种数据
模型的共同基础。概念结构设计是整个数据库设计过程的关键环节[8]。
本文用E-R 模型来描述系统的概念模型。系统主要有人员、设备、物料、班组、工艺、
工序、工序任务等实体，用E-R 图描述系统主要实体关联关系，如图2 所示：
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图2 系统E-R 图
Fig.2 E-R Diagram for the system
85 3 逻辑结构设计
为了能够用某一具体的数据管理系统实现用户需求，还需要将概念模型落实，进一步转
化为更为具体的数据模型，这是数据库逻辑结构设计所要完成的任务。逻辑结构设计就是采
取一定的策略，按照若干准则将E-R 转换为关系数据库管理系统所能接受的一组关系模式，
并利用规范化的理论和方法对这组关系模式进行处理[3]。本文将系统E-R 图转换为关系模
90 型，即将实体型、实体的属性和实体间联系转化为关系模式。
以E-R 图为基础，转换为关系模型[2][6]：
 表1 实体属性表
Tab.1 Table of Entity Attribute
实体 属 性 主键
员工 员工编号，密码，姓名，性别，出生年月，电话，角色，班组编号 员工编号
班组 班组编号，班组名称，班组模式，开始时间，结束时间，所属车间 班组编号
设备 设备编号，设备名称，设备型号，设备状态，所属车间 设备编号
物料 物料编号，物料名称，规格，数量 物料编号
工艺信息 工艺编号，图号，产品名称，版本 工艺编号
工序 工序编号，工序名称，零件号，工艺编号 工序编号
工序任务 任务编号，任务名称，产品图号，计划开始时间，计划结束时间，
工序编号，批次 任务编号
进度记录 工序编号，任务编号，加工数量，待加工数量，实际开始时间，实
际完成时间，员工编号
工序编号，
任务编号
物料监控 任务编号，物料编号，完成数量，实际开始时间，实际完成时间，
员工编号，设备编号
任务编号，
物料编号
95 4 物理结构设计
物理结构是指数据库在物理设备上的存储结构与存取方法。为上述逻辑数据模型选取一
个适合应用环境的物理结构的过程，就是此系统数据库的物理结构设计[8]。通过分析系统具
体应用需求，本系统选用SQL Server 2005 关系型数据库。SQL Server 2005 是基于C/S（客
户机/服务器）结构的关系型数据，它采用直观、简单的图形化用户管理界面，支持WEB 技
100 术，提供数据仓库等功能。
本系统物理设计的主要内容包括：针对不同类型的数据库操作选择物理数据库设计所需
参数；确定各个事务在各关系上运行的频率和性能要求；为关系模式选择存取方法并设计关
系、索引等数据库文件的物理存储结构；综合考虑各方面因素确定数据的存放位置及存储结
构[2][3][5]。
105 采用PowerDesigner 软件把逻辑模型转化到物理设计模型，生成系统支持的数据类型编
写的数据库存储结构创建代码。PowerDesigner 还支持创建视图及存储过程的代码。鉴于篇
幅限制，本文不再详述利用PowerDesigner 创建视图及存储过程的方法。
5 实施应用
通过以上所述方法，实现了系统数据库的建立和数据的存储。目前，系统已成功应用于
110 重庆美心门业有限公司生产车间。图3-6 为截取的系统实施应用简图。其中，图3 显示的是
系统数据库创建的员工信息表所包含的部分内容，图4 为系统的登录界面截图，图5 为系统
基础数据管理的人员管理界面截图，图6 为系统物料管理界面截图。
 图3 员工信息表
Fig.3 The 115 table of employee information
图4 系统登录界面
Fig.4 The screenshot of system login screen
 图5 系统人员管理界面
Fig5 The screenshot of system personnel management interface
125 图6 系统物料管理界面
Fig6 The screenshot of system material management interface
6 结论
本文介绍了重庆美心门业制造车间制造过程信息化系统的数据程序的设计与实现。首先
 130 对车间制造过程信息化系统进行了需求分析，画出了数据流图，规划了系统具有的几项功能
模块；其次，通过运用数据流图抽象出实体，向数据库概念模型转化，详细设计了E-R 图；
然后，按照转化规则由概念结构向逻辑结构转化；最后，简单介绍了系统的物理结构设计。
系统在重庆美心门业有限公司生产车间进行了应用实践，取得了良好的应用效果。