2. 工单数据模型设计

工单数据模型是生产执行系统（MES）中最核心的数据骨架。它决定了工单能否被正确下达、能否被准确派工、能否被追溯。很多项目在实施初期只建了一张“工单表”，把物料、工艺、工序信息全部塞进备注字段，结果在派工、报工、追溯环节反复返工。本节从实体关系出发，给出可直接落地的表结构设计。

一、先理清四个核心实体的关系

工单数据模型围绕四个实体展开：工单主数据（Work Order）、物料清单（BOM）、工艺路线（Routing）、工序与工步（Operation / Step）。它们的关系不是简单的树形，而是“工单引用版本化的BOM与工艺路线，工艺路线下挂工序，工序下挂工步”的引用关系。

关键设计原则有三条：

• 版本化：BOM和工艺路线都必须带版本号，工单下达时冻结引用版本，避免工程变更（ECN）导致已下达工单“漂移”。
• 快照与引用分离：工单主数据保存对BOM版本、工艺路线版本的引用ID；同时可冗余关键字段（如物料编码、数量）作为快照，保证历史可追溯。
• 工序与工步分层：工序是派工和报工的最小单位，工步是工序内部的作业指导分解，不直接参与派工，但参与防错和追溯。

下图展示了四个实体之间的引用关系与关键字段归属，注意工单是“聚合根”，BOM和工艺路线通过版本被工单引用，工序与工步则从属于工艺路线。

二、工单主数据表设计

工单主数据表是聚合根，所有派工、报工、追溯都从这里出发。核心字段如下：

CREATE TABLE work_order (
  wo_id            BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  wo_no            VARCHAR(32) NOT NULL UNIQUE,   -- 工单号，如 WO-20250612-001
  material_id      BIGINT NOT NULL,               -- 产出物料
  plan_qty         DECIMAL(12,3) NOT NULL,        -- 计划数量
  done_qty         DECIMAL(12,3) DEFAULT 0,       -- 已完工数量
  bom_ver_id       BIGINT NOT NULL,               -- 冻结的BOM版本
  routing_ver_id   BIGINT NOT NULL,               -- 冻结的工艺路线版本
  plan_start       DATETIME,
  plan_end         DATETIME,
  status           TINYINT DEFAULT 10,            -- 10已创建 20已下达 30生产中 40已完工 50已关闭
  priority         TINYINT DEFAULT 5,
  create_time      DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

注意 status 字段的取值设计：10=已创建、20=已下达、30=生产中、40=已完工、50=已关闭。派工操作只允许在 status=20 或 30 时进行，这是后续派工模块的硬约束。

三、BOM表设计：头行结构

BOM采用“头+行”结构。头表记录版本信息，行表记录父子物料关系。关键点是版本冻结：工单引用的是 bom_ver_id，而不是物料ID。

CREATE TABLE bom_header (
  bom_ver_id       BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  material_id      BIGINT NOT NULL,
  version          VARCHAR(16) NOT NULL,          -- 如 V1.0
  status           TINYINT DEFAULT 1,             -- 1草稿 2已发布 3已冻结
  effective_date   DATE,
  UNIQUE KEY uk_mat_ver (material_id, version)
);

CREATE TABLE bom_line (
  line_id          BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  bom_ver_id       BIGINT NOT NULL,
  child_material_id BIGINT NOT NULL,
  qty_per          DECIMAL(12,6) NOT NULL,        -- 单位用量
  scrap_rate       DECIMAL(6,4) DEFAULT 0,        -- 损耗率，如0.02
  seq_no           INT DEFAULT 1,
  FOREIGN KEY (bom_ver_id) REFERENCES bom_header(bom_ver_id)
);

教学示例：生产100台电机（WO-20250612-001），BOM行中定子用量1.0、转子用量1.0、端盖用量2.0、损耗率0.02。则端盖的毛需求 = 100 × 2.0 × (1+0.02) = 204件。这个计算在派工时用于齐套检查。

四、工艺路线、工序与工步表设计

工艺路线头表与BOM头表类似，也带版本。工序表挂在路线版本下，工步表挂在工序下。

CREATE TABLE routing_header (
  routing_ver_id   BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  material_id      BIGINT NOT NULL,
  version          VARCHAR(16) NOT NULL,
  status           TINYINT DEFAULT 1,
  UNIQUE KEY uk_mat_ver (material_id, version)
);

CREATE TABLE routing_operation (
  op_id            BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  routing_ver_id   BIGINT NOT NULL,
  op_seq           INT NOT NULL,                  -- 工序号 10,20,30
  op_name          VARCHAR(64),                   -- 如 绕线、装配、测试
  workcenter_id    BIGINT,                        -- 默认工位
  std_time_min     DECIMAL(8,2),                  -- 标准工时(分钟)
  FOREIGN KEY (routing_ver_id) REFERENCES routing_header(routing_ver_id)
);

CREATE TABLE operation_step (
  step_id          BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  op_id            BIGINT NOT NULL,
  step_seq         INT NOT NULL,
  step_desc        VARCHAR(255),                  -- 作业指导
  check_point      VARCHAR(128),                  -- 防错检查点
  FOREIGN KEY (op_id) REFERENCES routing_operation(op_id)
);

以电机装配为例，工艺路线 V1.0 包含三道工序：10 绕线（工位 WC-01，标准工时 12min）、20 装配（工位 WC-02，18min）、30 测试（工位 WC-03，8min）。工序20下挂三个工步：20.1 压装轴承、20.2 安装端盖、20.3 拧紧螺栓（扭矩检查点 12N·m）。派工时以工序为单位派到工位，工步作为作业指导展示给操作工。

五、实体关系与约束总结