如何從源頭打造極速優(yōu)化的MES系統(tǒng)

作者：黃睿

當企業(yè)上線MES系統(tǒng)之后，僅僅是萬里長征的開始，為什么要進行MES的優(yōu)化？這是一個非常之現(xiàn)實以迫切的問題，眾所周知，MES系統(tǒng)所運行的必要基礎數(shù)據(jù)之外，MES系統(tǒng)每天還采集了大量的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫之中，其數(shù)據(jù)量大小，取決于如下幾個方面：

A． 企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模。

B． MES管理的產(chǎn)品流程的數(shù)量

C． MES每流程上數(shù)據(jù)采集節(jié)點的站點數(shù)

D． 每站點數(shù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集內(nèi)容

E．第站點上的數(shù)據(jù)采集的時間頻率

F．第三方系統(tǒng)存放到MES數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)內(nèi)容

隨著系統(tǒng)的上線，數(shù)據(jù)量日漸增大，由最初的幾個G，增加到100G甚至幾個TB, 系統(tǒng)的性能，也隨之而下降，同時還表現(xiàn)出如下的幾個方面的弊病：

G．系統(tǒng)掃描相應變慢

H．系統(tǒng)報表查詢變慢

I．看板等實時刷新程序無法正常執(zhí)行

J．系統(tǒng)登陸時間過長

K．系統(tǒng)作業(yè)過程中停頓(卡，延時) 或死鎖, 需重啟服務器次數(shù)增多。

L．數(shù)據(jù)備份日漸困難。

以上問題不光是MES系統(tǒng)所特有的，所有的事務處理性(OLTP)性的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，都將面臨以上的困擾。由于很多MES系統(tǒng)默認采用的是關系性數(shù)據(jù)庫（SQL Server /Oracle），除少量計算在前端完成以外，系統(tǒng)中95%的邏輯運算都在DB層中實現(xiàn)，非常依賴于數(shù)據(jù)庫服務器的性能， 所以，當MES系統(tǒng)表現(xiàn)不盡如人意之時，首先需要在數(shù)據(jù)庫后臺進行必要的數(shù)據(jù)優(yōu)化，完成后基本上就能取得相應的性能提升，以下以中國市占率相當之高的深圳市華磊迅拓科技有限公司的OrBit-MES系統(tǒng)為例，來說明如何針對DB層進行深度的優(yōu)化：

OrBit-MES后臺優(yōu)化包含的內(nèi)容如下：

1.合理的表以及邏輯關系的設計；

2.數(shù)據(jù)庫的日常維護工作；

3.數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)量表的數(shù)據(jù)壓縮；

4.數(shù)據(jù)庫大數(shù)據(jù)量表的分區(qū)表方法；

5.歷史數(shù)據(jù)的定期遷移；

6.合理的負載部署，服務器的分工；

7.服務器硬件性能的提升；

 以下以最常見的表結構與邏輯關系的設計的優(yōu)化為例子加以重點說明：OrBit-MES系統(tǒng)表以及標準模型表，以及相關邏輯（存儲過程）是在系統(tǒng)平臺的設計階段已定決定，并且經(jīng)過了相當多的實踐，其性能相對穩(wěn)定可靠，靠此部份的優(yōu)化以提升系統(tǒng)整體性能的收益不大，效果也不太明顯。

系統(tǒng)在實施周期時根據(jù)客戶所定制的表，以及存儲過程，特別是新上線的功能插件所對應的存儲過程，將有比較大的優(yōu)化余地， 在這類業(yè)務表的設計時，應注意如下方面：

A.遵守業(yè)界通行的數(shù)據(jù)庫設計的標準范式（至少前3個范式盡可能遵守）

B.遵守OrBit-MES建議的主鍵定義方法，以及字段命名規(guī)則

C.合理的設計表的冗余以及關聯(lián)，區(qū)分事務處理表（大表），以及基礎數(shù)據(jù)表(小表)。

D.合理設計索引，特別是經(jīng)常用于查詢的表的索引（產(chǎn)品表，工單表, Lot表等），對于大表只創(chuàng)建必要的索引。

E.對于第三方測試數(shù)據(jù)表，采用分庫或分服務器的設計方案，不要放到MES主數(shù)據(jù)庫中。

F.一切新表的設計，應以性能為首要考慮因素

業(yè)務邏輯（查詢或存儲過程）設計時時，應注意如下方面：

A. 所有的內(nèi)部查詢應基于主鍵PK

B.避免在一個大的SQL中采用一次性連接多個表的查詢 (特別是大表對大表的關聯(lián)，是非常不明智的)，應拆分為基于PK的多步來執(zhí)行查詢。

C. 避免使用大的事務包裹業(yè)務邏輯，事務應盡可能短小，否則容易占用服務器資源導致排隊甚至死鎖。

D. 少用游標，絕不要針對大表使用游標。

E.Select查詢時盡可能使用 With (no lock) 語句，避免占用鎖的開銷，在每一個存儲過程中加入： SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED ,以降低死鎖的可能性。

F.Insert最好以批量方式執(zhí)行，一次性處理多條新記錄。

G.Update應基于PK為條件，避免使用復雜的Where表達式, 導致表鎖。

H.一切有利于減少死鎖，提升性能的邏輯設計為首要考慮因素。

事實證明，頻繁的死鎖往往出自于不合理的業(yè)務邏輯設計，故在進行OrBit-MES的客戶化功能的數(shù)據(jù)設計時，應仔細權衡，以性能為先導，才能取得相對較好的結果。

當數(shù)據(jù)庫服務層的優(yōu)化進達到一個相當高的水準之后，企業(yè)的還需要考慮后續(xù)的一些優(yōu)化過程，比如大數(shù)據(jù)的定期歸檔，提升網(wǎng)絡以及服務器本身的的IOPS性能等等，進行深度的負載均衡的設計，在這方面，不同的MES廠商水平參差不齊，所以選型MES時，請注意一定不能有“運維優(yōu)化黑箱”，候選的MES系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)資產(chǎn)必須全方位向甲方開放，同時還需要提供專業(yè)的瓶頸定位工具以及優(yōu)化工具，它必須是一個“可高度優(yōu)化的MES”, 否則企業(yè)將會為此付出極為沉痛的代價。

只有從源頭加以及分析與優(yōu)化，才能讓你的MES系統(tǒng)“健步如飛”。