📚 课程目录第4章数据模型设计

4. 数据模型设计

产能约束数据的持久化设计是供应链计划系统稳定运行的基石。本章从数据库表结构出发，通过实体关系（ER）图明确核心表之间的关联，并严格区分主数据与事务数据，为后续接口调试与实时同步提供清晰的数据边界。

4.1 产能约束数据的主数据与事务数据区分

在供应链计划系统中，产能约束数据按生命周期与变更频率可分为两大类：主数据（Master Data）与事务数据（Transactional Data）。两者的区分直接决定了数据同步策略、接口设计以及存储优化方向。

维度	主数据（Master Data）	事务数据（Transactional Data）
定义	描述产能资源静态属性与结构的数据	记录产能使用、分配与调整的动态事件
变更频率	低（周/月级变更）	高（分钟/小时级变更）
数据量	相对稳定，总量可控	持续增长，需定期归档
典型示例	工作中心、产线、设备、班次日历、产能定额	工单排产、设备停机记录、产能预留、产能调整单
同步方式	全量/增量定期同步	实时事件驱动同步
接口特征	批量接口，重校验	单条/小批量，低延迟

  设计原则：主数据是事务数据的“骨架”，事务数据是主数据的“血液”。在表结构设计时，事务数据表必须通过外键引用主数据表，确保数据一致性，同时避免在主数据表中混入时间序列字段。

4.2 核心表结构设计（ER图）

以下ER图展示了产能约束数据在数据库中的核心实体及其关系。图中使用深色节点区分主数据（蓝色/紫色）与事务数据（红色/橙色），箭头表示外键依赖方向。

ER图解读：主数据节点（蓝色/紫色）位于左侧，事务数据节点（红色/橙色）位于右侧。所有事务数据均通过外键（FK）引用主数据，例如工单排产必须关联到具体的设备，产能调整单必须关联到产能定额。这种设计保证了事务数据在时间维度上的可追溯性，同时避免了主数据的重复存储。

4.3 关键表字段设计示例

以下以“设备”主数据表和“设备停机记录”事务数据表为例，展示字段设计的核心要点。

4.3.1 设备主数据表（equipment_master）

CREATE TABLE equipment_master (
    equipment_id        VARCHAR(32)     PRIMARY KEY,          -- 设备编码
    equipment_name      VARCHAR(128)    NOT NULL,             -- 设备名称
    line_id             VARCHAR(32)     NOT NULL,             -- 所属产线（FK → line_master）
    equipment_type      VARCHAR(32)     NOT NULL,             -- 设备类型（CNC/注塑/组装等）
    status              VARCHAR(16)     DEFAULT 'ACTIVE',     -- 状态：ACTIVE/INACTIVE/MAINTENANCE
    standard_capacity   DECIMAL(12,4)   NOT NULL,             -- 标准产能（件/小时）
    maintenance_cycle   INT             DEFAULT 0,            -- 维护周期（小时）
    created_at          TIMESTAMP       DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at          TIMESTAMP       DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
    INDEX idx_line_id (line_id),
    INDEX idx_status (status)
);

4.3.2 设备停机记录事务数据表（equipment_downtime）

CREATE TABLE equipment_downtime (
    downtime_id         BIGINT          AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,  -- 停机记录ID
    equipment_id        VARCHAR(32)     NOT NULL,                    -- 设备编码（FK → equipment_master）
    start_time          DATETIME        NOT NULL,                    -- 停机开始时间
    end_time            DATETIME        DEFAULT NULL,                -- 停机结束时间（NULL表示进行中）
    downtime_reason     VARCHAR(256)    NOT NULL,                    -- 停机原因
    downtime_type       VARCHAR(32)     NOT NULL,                    -- 停机类型：PLANNED/UNPLANNED
    affected_capacity   DECIMAL(12,4)   DEFAULT 0,                  -- 影响产能（件）
    source_system       VARCHAR(64)     DEFAULT 'MES',               -- 来源系统
    sync_status         VARCHAR(16)     DEFAULT 'PENDING',           -- 同步状态：PENDING/SYNCED/FAILED
    created_at          TIMESTAMP       DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    INDEX idx_equipment_id (equipment_id),
    INDEX idx_start_time (start_time),
    INDEX idx_sync_status (sync_status),
    CONSTRAINT fk_downtime_equipment FOREIGN KEY (equipment_id) REFERENCES equipment_master(equipment_id)
);

避坑提示：事务数据表必须包含 sync_status 字段，用于标记该记录是否已同步至计划系统。同时建议添加 source_system 字段，便于在接口调试时快速定位数据来源。主数据表则无需这些字段，避免冗余。

4.4 主数据与事务数据的同步策略对比

基于表结构设计，两种数据的同步策略存在本质差异，直接影响到接口实现方式。

策略维度	主数据同步	事务数据同步
触发方式	定时任务（Cron）或手动触发	事件驱动（CDC / 消息队列）
同步粒度	全量快照 + 增量变更集	单条记录或小批量（≤100条）
一致性要求	最终一致性，允许分钟级延迟	强一致性或准实时（秒级）
幂等性	支持（通过主键覆盖）	必须支持（通过唯一业务键）
失败处理	重试整个批次	单条重试 + 死信队列
接口协议	RESTful POST/PUT 批量	gRPC 流式 / Kafka 消息

4.5 数据模型设计检查清单

在完成表结构设计后，建议逐项核对以下要点，确保模型满足实时同步与接口调试的需求：

主键设计：主数据使用业务主键（如设备编码），事务数据使用自增ID或UUID，避免跨系统冲突。
外键约束：事务数据表必须显式声明外键，数据库层面保证引用完整性。
时间戳字段：所有表均包含 created_at 和 updated_at，用于增量同步的游标定位。
同步状态字段：事务数据表必须包含 sync_status，主数据表可选。
索引策略：外键字段、时间范围字段、同步状态字段必须建立索引，避免全表扫描。
归档策略：事务数据表需设计分区（按月份或季度），便于历史数据归档与清理。
字段类型选择：产能、数量等数值字段使用 DECIMAL 而非 FLOAT，避免精度丢失。