生产过程智能化
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4. MES在我国ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发展 3
流程工业最突出的特点是，生产线自动化程度高，制造过程的信息已经取得， 具备了信息数据基础，MES的重要性充分显现出来，企业对MES产生了迫切需 求，流程工业MES实施条件基本成熟。由此，在2001年，国家863/CIMS主题 将流程工业中，钢铁、石化行业的MES技术和应用的研究作为重点项目立项， 下达了首批研究课题，最终目标是获得MES技术研究成果、形成系统、实现产 品的工程应用。
AUTOMATIO N
自动化
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 1
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 2
制造业水平的提高，不单是采用设备自动化，提高生产管理信息系 统的效率显得更为重要。在我国，MRPII、ERP已逐渐趋于成熟与 普及，而面向制造执行层的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱。
……
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
数字化制造的范围
数字化产品开发
数字化制造
制造执行系统
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
制造过程的数字化、信息化与智能化
制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出 产品或装备，而且要努力实现产品或零部件一次开发成功。因此，美国 提出了基于建模与仿真的可靠制造。
随着企业信息化应用水平的不断提高，企业逐渐认识到实现企业计 划层与车间执行层的双向信息流交互，通过连续信息流来实现企业 信息全集成，是提高企业敏捷性的一个重要因素。
“十五”期间，国家863项目研究，将MES作为重点研究课题，流 程工业领域MES成为技术研究的突破口。
二、制造执行系统（MES）
MES应用案例介绍－业务范围
物流
制造
物料条码生成 供应商送货 物料接收 IQC
接收入库及退回 物料的发放和退回
物料的转移
产品条码生成 车间配送、退料 车间加工和装配
热处理和清洗 返工、维修 工序报工/废 生产入/退库
质量状态控制
交付
产品包装 附件包装 发运和退货
MES应用案例介绍－可实现目标
工厂成果的可视化 材料受入的及时反馈 生产材料投入的及时反馈 重要零部件的加工情况 订单的装配进度
二、制造执行系统（MES）
1. MES的定义：
定义一（AMR定义） MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时，为公司提供实现执
行目标的执行手段，通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂 的实际数据，并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能。 定义二（MESA定义 ）
MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产 过程进行优化的管理，对工厂发生的实时事件，及时作出相应的反应和报 告，并用当前准确的数据对进行相应的指导和处理。
生产过程智能化
主要内容
现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 制造执行系统（MES） 集散控制系统（DCS） 在线监测和自动化系统
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
目前制造业在生产制造过程中面临的挑战
➢ 知识管理和重用 捕捉工艺知识，通过可配置的工艺规划实现知识重用
➢ 协同 需要更好的工艺规划、工艺验证、工艺文档编制与管理、制造过程
平均降低：32% 降低的幅度：0-100% 平均降低：67% 降低的幅度： 0-200% 平均降低：22% 降低的幅度： 0-65% 平均降低：55% 降低的幅度： 0-100% 在62%的回应里，有75%以上有减少
二、制造执行系统（MES）
7. MES可量化的直接经济效益 （MESA调查）
调查企业中，75%为离散制造企业，16%为批量/流程制造企业，9%为混合型企业， 它们平均应用MES的时间为2.3年。
数字化制造贯穿了整个制造企业及制造供应链。作为产品生命周期 管理（PLM）领域中的核心部分，数字化制造解决方案是制造过程工 艺规划、制造工程和车间制造执行环境的中坚支柱。
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
数字化制造提供的功能
➢ 完整的工艺过程数据管理 ➢ 零件加工/装配过程仿真与验证 ➢ 工艺过程文档管理 ➢ 生产能力平衡与优化 ➢ 维修服务计划和流程验证 ➢ 测量数据分析 ➢ 工厂布局和物流仿真 ➢ 制造信息PMI管理 ➢ 制造资源管理和知识的重用
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 4
近几年我国MES的研究和产业都有了比较大的发展，但是，国内MES的研究 开发和技术应用仍然与国外有相当大差距，主要表现在以下两个方面： MES中很主要的内容是生产过程管理，其中必然要涉及生产计划，包括产品
的质量计划、消耗计划、成本计划等等，这些计划最终通过调度指令、生产 活动。过程优化问题是我国MES研究中的弱项。 MES的智能化，也是我国MES研究开发与国外有差距的一个方面。过去， 生产过程管理，凭借管理人员和操作人员的经验，我国MES系统仅仅提供了 一个替代经验管理方式的操作系统平台，但是，如何将生产管理者的经验固 化在MES系统中，在我国MES研究开发中还没有涉及。MES智能化是未来 我国MES实现跨越发展的主要方向。
二、制造执行系统（MES）
5. MES的发展趋势
设计面向对象的MES模型以支持应用集成。 设计分布式MES对象网络以支持实时活动。 设计MES工作流模型以支持各种控制策略，加强过程管理。 设计基于知识的规则以支持管理基于MES的产品。 集成CORBA/STEP以实现与PDM的无缝集成。 设计MES智能代理以支持虚拟企业中MES应用。
������ Siemens 公司的SIMATIC IT Production Suite
������ Wonderware公司的Factorysuite2000
������ EMS公司的TCM-MES
������ CIMNET 的Factelligence
MES供应商：北美55%，欧洲42%，澳洲
转子完成 (3条线)
引出线(1条线)
卷线 (4条线)
浸漆 (1条钱)
材物料流仓
冲冲压压落落料料 1
冲冲压压成成形形 2
卷卷筒筒线线
上上盖盖线线 3
壳体线
检查线 3
泵体线 3
组涂完 立装成 线线线 313
一 厂 制 品 仓
客
3
3
户
气缸 活塞 曲轴 上轴承 下轴承
4条 4条 4条
4条
3条
检查线
3 泵体线
������ AspenTech公司的AspenTechMfg. Suite
������ GE Fanuc公司的CimplicityAdvantage
������ Honeywell公司的POMS
������ Rockwell Automation公司的RSBizware
������ Camstar公司的InSiteMES
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史：
财会系统 Accounting
1960
物料需求计划 MRP
1970
制造执行系统 MES
特定解决方案 Focused Solutions
制造资源计划 MRP II
预测 Forecasting
分销资源计划 DRP
1980
可集成MES I-MES
企业资源计划 ERP
������ ……
3%
二、制造执行系统（MES）
8. MES的主要供应商
MES应用案例介绍－组织范围
材 料 受 入 供
应
商第 二 工 场材 料 受 入
粗加工 热处理
活塞 下轴承
铸 造
2
1 热处理
2
1 粗加工
1
装 材料仓 箱
1
气缸 3
3 曲轴
3
3 上轴承
3
冲压 (3台机)
退火 (2台机)
压铸 (3条线)
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 5
存在的主要问题： (1) MES体系还不完整。基本功能不完善，缺乏过程管理与优化等面向典型行业的
核心模块。针对离散制造业尚无完整、系统的MES解决方案和成熟的软件产 品。 (2) 缺乏MES技术标准。MES的设计、开发、实施、维护缺乏技术标准，影响了 MES产品的技术性能，加大了系统开发和应用的成本，与国外同类MES产品 竞争没有优势。 (3) 集成性还没有完全解决。由于缺乏统一的工厂数据模型，MES各功能子系统之 间以及MES与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成，导致MES作为企 业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。
制造装备高精度、高效与智能化
信息技术的应用将大大提高制造装备的精度与效率，并实现自动化与 智能化。
制造的网络化与柔性化
在经济全球化的格局下，基于网络的制造技术将得到广泛应用，制造 装备和制造系统的柔性与可重组成为21世纪制造技术的显著特点。
主要内容
现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 制造执行系统（MES） 集散控制系统（DCS） 在线监测和自动化系统 生产过程智能化主要支撑软件及硬件产品介绍
二、制造执行系统（MES）
6. MES的功能作用
改善项目 缩短制造周期时间
统计数据 平均降低：35% 降低的幅度：10-80%
降低或消除资料进入的时间
平均降低：36% 降低的幅度：0-90% 近乎一半的报告中，反应有50%以上的降低
减少在制品（WIP） 降低或排除转换间的文书工作 改善产品质量
排除书面作业和蓝图作业的浪费
供应链管理 SCM
1990
新一代的解决方案
· 最优结果 · 同步 · 模块化 · 面向对象 · 可伸缩 · 面向产业 · 基于战略
未来
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史：
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史： ISA-95 MES的应用范围
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史： ISA-95 MES制造作业模型
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 5
存在的主要问题： (4) 通用性和可配置性较差。现有系统通常针对特定需求，很难应对企业业务流程
的变更或重组，由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术，系统的可配置性、 可重构性、可扩展性较差，严重制约MES系统的推广应用。 (5) 实时性不强。MES作为面向制造车间的实时信息系统，实时性是实现MES功能 的基础。现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制，在底层 数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。 (6) 智能化程度不高。MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂，由于缺乏智能机 制，现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台，通常需要大量 的人工干预，难以保证生产过程的高效和优化。
二、制造执行系统（MES）
3. MES的组成和结构
CRM 客户关系管理
工序详细 作业人员
调度
管理
ERP 资源规划管理
SCM 供应链管理
生产单元 分配
质量和实 验室管理
资源状态 管理
文档管理 和标准控
制
产品跟踪 和清单管
理
设备维护 管理
CMC/PDM 协同制造商务
产品数据管理
DRP 分销资源管理
性能分析 数据采集
二、制造执行系统（MES）
8. MES的主要供应商
目前，我国MES开发的产品主要是软件供应商、企业自主开发、企业与科研院所共同开 发几种主要的研究开发途径。而且行业的需求对于国产MES有着很大的促进作用。譬如， 在对MES需求最迫切的钢铁和石化行业，催生了国产MES系统做得比较理想的宝信和石化 盈科公司。除了他们，国内还有华铁海兴、灵蛙等等。（六支力量）
二 厂
冲压 退火 压铸 转子完成
3
制
组 涂完
品
2
2
2
4
卷线 浸漆
材料仓 立 线
装成 线线
仓
4条
3
上盖线
3
13
卷筒2 线 3
壳体线 3
图例说明：
本期实施组织范围
MES应用案例介绍－部品范围
部品范围 主要原材料 • 不可数材料：电磁钢板、漆包线 • 可数材料：储液器、购买的机加工毛坯件、滑块 半成品 • 机加工完工品：上下轴承、汽缸、活塞、曲轴 • 马达：定子铁芯、转子铁芯、热处理完成品、转子压铸件、转子组件、 定子组件 • 板金：上盖、壳体、前板、后板 • 组立：泵体组件 成品 • 组立：成品压缩机
管理和服务的平台 ➢ 质量提升和六希格玛控制
避免质量隐患和下游的错误，减少无价值活动造成的浪费 ➢ 提高生产能力
不断改进生产效率，提高制造的敏捷性和灵活性
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
什么是数字化制造?
数字化制造是采用先进的IT技术支持制造过程规划、工艺过程仿真 与验证、制造过程优化的业务手段，用来构造灵活和创新的生产制造 系统。
流程工业最突出的特点是，生产线自动化程度高，制造过程的信息已经取得， 具备了信息数据基础，MES的重要性充分显现出来，企业对MES产生了迫切需 求，流程工业MES实施条件基本成熟。由此，在2001年，国家863/CIMS主题 将流程工业中，钢铁、石化行业的MES技术和应用的研究作为重点项目立项， 下达了首批研究课题，最终目标是获得MES技术研究成果、形成系统、实现产 品的工程应用。
AUTOMATIO N
自动化
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 1
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 2
制造业水平的提高，不单是采用设备自动化，提高生产管理信息系 统的效率显得更为重要。在我国，MRPII、ERP已逐渐趋于成熟与 普及，而面向制造执行层的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱。
……
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
数字化制造的范围
数字化产品开发
数字化制造
制造执行系统
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
制造过程的数字化、信息化与智能化
制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出 产品或装备，而且要努力实现产品或零部件一次开发成功。因此，美国 提出了基于建模与仿真的可靠制造。
随着企业信息化应用水平的不断提高，企业逐渐认识到实现企业计 划层与车间执行层的双向信息流交互，通过连续信息流来实现企业 信息全集成，是提高企业敏捷性的一个重要因素。
“十五”期间，国家863项目研究，将MES作为重点研究课题，流 程工业领域MES成为技术研究的突破口。
二、制造执行系统（MES）
MES应用案例介绍－业务范围
物流
制造
物料条码生成 供应商送货 物料接收 IQC
接收入库及退回 物料的发放和退回
物料的转移
产品条码生成 车间配送、退料 车间加工和装配
热处理和清洗 返工、维修 工序报工/废 生产入/退库
质量状态控制
交付
产品包装 附件包装 发运和退货
MES应用案例介绍－可实现目标
工厂成果的可视化 材料受入的及时反馈 生产材料投入的及时反馈 重要零部件的加工情况 订单的装配进度
二、制造执行系统（MES）
1. MES的定义：
定义一（AMR定义） MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时，为公司提供实现执
行目标的执行手段，通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂 的实际数据，并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能。 定义二（MESA定义 ）
MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产 过程进行优化的管理，对工厂发生的实时事件，及时作出相应的反应和报 告，并用当前准确的数据对进行相应的指导和处理。
生产过程智能化
主要内容
现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 制造执行系统（MES） 集散控制系统（DCS） 在线监测和自动化系统
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
目前制造业在生产制造过程中面临的挑战
➢ 知识管理和重用 捕捉工艺知识，通过可配置的工艺规划实现知识重用
➢ 协同 需要更好的工艺规划、工艺验证、工艺文档编制与管理、制造过程
平均降低：32% 降低的幅度：0-100% 平均降低：67% 降低的幅度： 0-200% 平均降低：22% 降低的幅度： 0-65% 平均降低：55% 降低的幅度： 0-100% 在62%的回应里，有75%以上有减少
二、制造执行系统（MES）
7. MES可量化的直接经济效益 （MESA调查）
调查企业中，75%为离散制造企业，16%为批量/流程制造企业，9%为混合型企业， 它们平均应用MES的时间为2.3年。
数字化制造贯穿了整个制造企业及制造供应链。作为产品生命周期 管理（PLM）领域中的核心部分，数字化制造解决方案是制造过程工 艺规划、制造工程和车间制造执行环境的中坚支柱。
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
数字化制造提供的功能
➢ 完整的工艺过程数据管理 ➢ 零件加工/装配过程仿真与验证 ➢ 工艺过程文档管理 ➢ 生产能力平衡与优化 ➢ 维修服务计划和流程验证 ➢ 测量数据分析 ➢ 工厂布局和物流仿真 ➢ 制造信息PMI管理 ➢ 制造资源管理和知识的重用
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 4
近几年我国MES的研究和产业都有了比较大的发展，但是，国内MES的研究 开发和技术应用仍然与国外有相当大差距，主要表现在以下两个方面： MES中很主要的内容是生产过程管理，其中必然要涉及生产计划，包括产品
的质量计划、消耗计划、成本计划等等，这些计划最终通过调度指令、生产 活动。过程优化问题是我国MES研究中的弱项。 MES的智能化，也是我国MES研究开发与国外有差距的一个方面。过去， 生产过程管理，凭借管理人员和操作人员的经验，我国MES系统仅仅提供了 一个替代经验管理方式的操作系统平台，但是，如何将生产管理者的经验固 化在MES系统中，在我国MES研究开发中还没有涉及。MES智能化是未来 我国MES实现跨越发展的主要方向。
二、制造执行系统（MES）
5. MES的发展趋势
设计面向对象的MES模型以支持应用集成。 设计分布式MES对象网络以支持实时活动。 设计MES工作流模型以支持各种控制策略，加强过程管理。 设计基于知识的规则以支持管理基于MES的产品。 集成CORBA/STEP以实现与PDM的无缝集成。 设计MES智能代理以支持虚拟企业中MES应用。
������ Siemens 公司的SIMATIC IT Production Suite
������ Wonderware公司的Factorysuite2000
������ EMS公司的TCM-MES
������ CIMNET 的Factelligence
MES供应商：北美55%，欧洲42%，澳洲
转子完成 (3条线)
引出线(1条线)
卷线 (4条线)
浸漆 (1条钱)
材物料流仓
冲冲压压落落料料 1
冲冲压压成成形形 2
卷卷筒筒线线
上上盖盖线线 3
壳体线
检查线 3
泵体线 3
组涂完 立装成 线线线 313
一 厂 制 品 仓
客
3
3
户
气缸 活塞 曲轴 上轴承 下轴承
4条 4条 4条
4条
3条
检查线
3 泵体线
������ AspenTech公司的AspenTechMfg. Suite
������ GE Fanuc公司的CimplicityAdvantage
������ Honeywell公司的POMS
������ Rockwell Automation公司的RSBizware
������ Camstar公司的InSiteMES
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史：
财会系统 Accounting
1960
物料需求计划 MRP
1970
制造执行系统 MES
特定解决方案 Focused Solutions
制造资源计划 MRP II
预测 Forecasting
分销资源计划 DRP
1980
可集成MES I-MES
企业资源计划 ERP
������ ……
3%
二、制造执行系统（MES）
8. MES的主要供应商
MES应用案例介绍－组织范围
材 料 受 入 供
应
商第 二 工 场材 料 受 入
粗加工 热处理
活塞 下轴承
铸 造
2
1 热处理
2
1 粗加工
1
装 材料仓 箱
1
气缸 3
3 曲轴
3
3 上轴承
3
冲压 (3台机)
退火 (2台机)
压铸 (3条线)
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 5
存在的主要问题： (1) MES体系还不完整。基本功能不完善，缺乏过程管理与优化等面向典型行业的
核心模块。针对离散制造业尚无完整、系统的MES解决方案和成熟的软件产 品。 (2) 缺乏MES技术标准。MES的设计、开发、实施、维护缺乏技术标准，影响了 MES产品的技术性能，加大了系统开发和应用的成本，与国外同类MES产品 竞争没有优势。 (3) 集成性还没有完全解决。由于缺乏统一的工厂数据模型，MES各功能子系统之 间以及MES与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成，导致MES作为企 业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。
制造装备高精度、高效与智能化
信息技术的应用将大大提高制造装备的精度与效率，并实现自动化与 智能化。
制造的网络化与柔性化
在经济全球化的格局下，基于网络的制造技术将得到广泛应用，制造 装备和制造系统的柔性与可重组成为21世纪制造技术的显著特点。
主要内容
现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势 制造执行系统（MES） 集散控制系统（DCS） 在线监测和自动化系统 生产过程智能化主要支撑软件及硬件产品介绍
二、制造执行系统（MES）
6. MES的功能作用
改善项目 缩短制造周期时间
统计数据 平均降低：35% 降低的幅度：10-80%
降低或消除资料进入的时间
平均降低：36% 降低的幅度：0-90% 近乎一半的报告中，反应有50%以上的降低
减少在制品（WIP） 降低或排除转换间的文书工作 改善产品质量
排除书面作业和蓝图作业的浪费
供应链管理 SCM
1990
新一代的解决方案
· 最优结果 · 同步 · 模块化 · 面向对象 · 可伸缩 · 面向产业 · 基于战略
未来
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史：
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史： ISA-95 MES的应用范围
二、制造执行系统（MES）
2. MES的发展历史： ISA-95 MES制造作业模型
二、制造执行系统（MES）
4. MES在我国的发展 5
存在的主要问题： (4) 通用性和可配置性较差。现有系统通常针对特定需求，很难应对企业业务流程
的变更或重组，由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术，系统的可配置性、 可重构性、可扩展性较差，严重制约MES系统的推广应用。 (5) 实时性不强。MES作为面向制造车间的实时信息系统，实时性是实现MES功能 的基础。现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制，在底层 数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。 (6) 智能化程度不高。MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂，由于缺乏智能机 制，现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台，通常需要大量 的人工干预，难以保证生产过程的高效和优化。
二、制造执行系统（MES）
3. MES的组成和结构
CRM 客户关系管理
工序详细 作业人员
调度
管理
ERP 资源规划管理
SCM 供应链管理
生产单元 分配
质量和实 验室管理
资源状态 管理
文档管理 和标准控
制
产品跟踪 和清单管
理
设备维护 管理
CMC/PDM 协同制造商务
产品数据管理
DRP 分销资源管理
性能分析 数据采集
二、制造执行系统（MES）
8. MES的主要供应商
目前，我国MES开发的产品主要是软件供应商、企业自主开发、企业与科研院所共同开 发几种主要的研究开发途径。而且行业的需求对于国产MES有着很大的促进作用。譬如， 在对MES需求最迫切的钢铁和石化行业，催生了国产MES系统做得比较理想的宝信和石化 盈科公司。除了他们，国内还有华铁海兴、灵蛙等等。（六支力量）
二 厂
冲压 退火 压铸 转子完成
3
制
组 涂完
品
2
2
2
4
卷线 浸漆
材料仓 立 线
装成 线线
仓
4条
3
上盖线
3
13
卷筒2 线 3
壳体线 3
图例说明：
本期实施组织范围
MES应用案例介绍－部品范围
部品范围 主要原材料 • 不可数材料：电磁钢板、漆包线 • 可数材料：储液器、购买的机加工毛坯件、滑块 半成品 • 机加工完工品：上下轴承、汽缸、活塞、曲轴 • 马达：定子铁芯、转子铁芯、热处理完成品、转子压铸件、转子组件、 定子组件 • 板金：上盖、壳体、前板、后板 • 组立：泵体组件 成品 • 组立：成品压缩机
管理和服务的平台 ➢ 质量提升和六希格玛控制
避免质量隐患和下游的错误，减少无价值活动造成的浪费 ➢ 提高生产能力
不断改进生产效率，提高制造的敏捷性和灵活性
一、现代装备制造企业生产过程智能化的发展现状和趋势
什么是数字化制造?
数字化制造是采用先进的IT技术支持制造过程规划、工艺过程仿真 与验证、制造过程优化的业务手段，用来构造灵活和创新的生产制造 系统。