一、制造執行系統的起源

在(zai)1980年代初期(qi)，相對(dui)獨立的(de)生產職能區(qu)域（例如(ru)生產計(ji)劃(hua)，人員(yuan)管(guan)理(li)，質量保證）配備了專用的(de)數據收集系統。

這(zhe)些(xie)數據(ju)收集(ji)系統（例如生產(chan)數據(ju)采集(ji)PDA，計算機輔助質量保證(zheng)CAQ，分布式或(huo)直接(jie)數控DNC等）是(shi)高度專業化的并且彼此(ci)獨立。

直至1990年代，此類系(xi)統(tong)的供應(ying)商(shang)開始將相關領(ling)域的功能“組合”起(qi)來，從而出現了“組合系(xi)統(tong)”。例如生(sheng)產(chan)人員直接在(zai)PDA上(shang)記錄。隨著這(zhe)些組合系(xi)統(tong)的興起(qi)，可以為制造公司的許多職(zhi)能部門(men)建立一個數(shu)據收集和評估系(xi)統(tong)。

但是在實(shi)際(ji)管理過(guo)程中，生產(chan)、質(zhi)量(liang)(liang)、人員和設備是緊密相關，無法真正分(fen)開。為(wei)實(shi)現(xian)更高運營(ying)目標，制造業(ye)對(dui)系(xi)統整合的需(xu)求也隨(sui)之增加，他們需(xu)要一個(ge)緊密集成來自生產(chan)、質(zhi)量(liang)(liang)、人員和設備的數據系(xi)統。最(zui)終集成的系(xi)統，就是我們現(xian)在稱為(wei)制造執行系(xi)統（MES）的東(dong)西。

隨著制造業意識到使用軟件連接生產與企業的好處，這些MES系統開始(shi)激增。同時(shi)為了滿足各個行(xing)業(ye)和生產流程(cheng)的(de)需求，服務商開發了專門(men)的(de)解決方案。

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二、制造執行系統的發展趨勢

1、綜合集成化

未來(lai)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)環(huan)境(jing)是個(ge)動態的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)，制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)過程中涉及大量(liang)的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)，這(zhe)些(xie)信(xin)(xin)息(xi)(xi)有(you)些(xie)來(lai)自于(yu)(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)企(qi)業(ye)內部，有(you)些(xie)來(lai)自于(yu)(yu)合作(zuo)伙伴，為了有(you)效地(di)(di)提(ti)高制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)(de)(de)效率和(he)(he)(he)快速(su)對市場的(de)(de)(de)(de)響應(ying)，制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)執(zhi)行(xing)系(xi)(xi)(xi)統必須對相關(guan)的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)進行(xing)有(you)效的(de)(de)(de)(de)整(zheng)合和(he)(he)(he)利用，并為制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)企(qi)業(ye)的(de)(de)(de)(de)管理(li)層和(he)(he)(he)外(wai)部合作(zuo)伙伴提(ti)供必要(yao)的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)。未來(lai)的(de)(de)(de)(de)MES系(xi)(xi)(xi)統將能(neng)(neng)夠有(you)效地(di)(di)實現(xian)多個(ge)層面多個(ge)維度的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)統集成(cheng)，主要(yao)包括以下(xia)幾個(ge)方面的(de)(de)(de)(de)集成(cheng)：制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)執(zhi)行(xing)系(xi)(xi)(xi)統作(zuo)為制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)企(qi)業(ye)計劃(hua)系(xi)(xi)(xi)統與控制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)橋梁，能(neng)(neng)夠實現(xian)與制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)企(qi)業(ye)內部ERP、SFC等(deng)系(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)垂(chui)直集成(cheng)；能(neng)(neng)夠實現(xian)與供應(ying)鏈(lian)管理(li)、客戶管理(li)管理(li)等(deng)產(chan)業(ye)鏈(lian)上的(de)(de)(de)(de)水平集成(cheng)；能(neng)(neng)集成(cheng)相關(guan)的(de)(de)(de)(de)政策法(fa)規，如(ru)環(huan)境(jing)保護、質量(liang)保證(zheng)、產(chan)品(pin)生命周期信(xin)(xin)息(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)可追溯(su)、勞(lao)動法(fa)規等(deng)；綜合集成(cheng)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)過程中的(de)(de)(de)(de)人(ren)、技術和(he)(he)(he)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)管理(li)，構建一個(ge)和(he)(he)(he)諧的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)平臺和(he)(he)(he)解決方案。

2、面向綠色化

綠(lv)(lv)色(se)(se)制(zhi)(zhi)造(zao)是制(zhi)(zhi)造(zao)業發(fa)展的(de)(de)必然，是未來(lai)(lai)制(zhi)(zhi)造(zao)企業一(yi)種新(xin)的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)模式，未來(lai)(lai)的(de)(de)MES系(xi)統能夠有(you)效(xiao)地支(zhi)持制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程的(de)(de)綠(lv)(lv)色(se)(se)化(hua)(hua)(hua)，為綠(lv)(lv)色(se)(se)制(zhi)(zhi)造(zao)提供一(yi)個(ge)信息化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)解決方(fang)案。面(mian)向(xiang)綠(lv)(lv)色(se)(se)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行系(xi)統應該(gai)包括以下功能：支(zhi)持綠(lv)(lv)色(se)(se)工藝(yi)的(de)(de)執(zhi)行和綠(lv)(lv)色(se)(se)生產(chan)(chan)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)選(xuan)擇及在(zai)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程的(de)(de)使用；面(mian)向(xiang)綠(lv)(lv)色(se)(se)制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)(de)生產(chan)(chan)優化(hua)(hua)(hua)調度(du)與控(kong)制(zhi)(zhi)；制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程的(de)(de)精細化(hua)(hua)(hua)管理，有(you)效(xiao)進行材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)定(ding)額管理。降(jiang)低(di)(di)材(cai)(cai)料(liao)消耗；有(you)效(xiao)應用各項節能技術，降(jiang)低(di)(di)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程的(de)(de)能源消耗；集成綠(lv)(lv)色(se)(se)法(fa)規在(zai)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程中的(de)(de)實施，為綠(lv)(lv)色(se)(se)保障提供信息化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)管理平(ping)臺；能夠有(you)效(xiao)地支(zhi)持清潔化(hua)(hua)(hua)生產(chan)(chan)的(de)(de)組織與管理。

3、軟硬件一體化

制(zhi)造執行系(xi)統(tong)是(shi)制(zhi)造車間的(de)(de)信(xin)(xin)息化解(jie)決方案(an)，既涉(she)(she)及與(yu)上層管理系(xi)統(tong)的(de)(de)集成(cheng)，也(ye)涉(she)(she)及與(yu)設備的(de)(de)接口，因(yin)此未(wei)來的(de)(de)MES是(shi)一(yi)個軟(ruan)硬(ying)件一(yi)體化的(de)(de)通用解(jie)決方案(an)，能夠根據(ju)不同離散車間的(de)(de)制(zhi)造環(huan)境，選擇相(xiang)應的(de)(de)硬(ying)件和軟(ruan)件模(mo)塊或者第三方的(de)(de)軟(ruan)硬(ying)件系(xi)統(tong)，可以通過即插即用的(de)(de)方式組建成(cheng)車間制(zhi)造的(de)(de)系(xi)統(tong)解(jie)決方案(an)；同時(shi)制(zhi)造執行系(xi)統(tong)能夠有效(xiao)地(di)集成(cheng)車間的(de)(de)生(sheng)產裝(zhuang)備，通過標準的(de)(de)信(xin)(xin)息通信(xin)(xin)和交互，實(shi)現(xian)生(sheng)產裝(zhuang)備的(de)(de)集成(cheng)化運行。

4、系統的可重構化

未(wei)來(lai)的(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)環境(jing)(jing)是一個(ge)動態(tai)多變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)環境(jing)(jing)，由于企業間的(de)(de)(de)兼并與分拆，外部市(shi)場環境(jing)(jing)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化以及(ji)技術的(de)(de)(de)進(jin)步(bu)等因素(su)都會促(cu)使制(zhi)造(zao)執行(xing)(xing)系統(tong)做出相應的(de)(de)(de)改變(bian)(bian)(bian)和(he)(he)調(diao)整，這就要求未(wei)來(lai)的(de)(de)(de)MES系統(tong)是一個(ge)可(ke)重(zhong)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)執行(xing)(xing)系統(tong)，能夠根據制(zhi)造(zao)環境(jing)(jing)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化快速地(di)進(jin)行(xing)(xing)系統(tong)配置和(he)(he)調(diao)整。以滿足(zu)變(bian)(bian)(bian)化的(de)(de)(de)需(xu)求。系統(tong)的(de)(de)(de)可(ke)重(zhong)構(gou)(gou)性主要包括：支(zhi)持制(zhi)造(zao)企業的(de)(de)(de)組(zu)織動態(tai)建模(mo)，以適(shi)應制(zhi)造(zao)管理組(zu)織的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化；支(zhi)持制(zhi)造(zao)企業的(de)(de)(de)流程(cheng)(cheng)建模(mo)和(he)(he)配置，以適(shi)應變(bian)(bian)(bian)化的(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)管理流程(cheng)(cheng)；支(zhi)持技術的(de)(de)(de)重(zhong)構(gou)(gou)，通過(guo)應用相關的(de)(de)(de)技術和(he)(he)系統(tong)架(jia)構(gou)(gou)（如模(mo)型(xing)驅(qu)動的(de)(de)(de)架(jia)構(gou)(gou)MDA)實現技術的(de)(de)(de)重(zhong)構(gou)(gou)和(he)(he)遷移(yi)；能夠快速地(di)集成第三(san)方的(de)(de)(de)應用服務和(he)(he)構(gou)(gou)件，快速構(gou)(gou)建滿足(zu)制(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)(cheng)需(xu)求的(de)(de)(de)信息化解決(jue)方案。

5、支持制造過程的實時化

敏(min)捷制(zhi)(zhi)造(zao)是未來制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)的(de)(de)(de)(de)一個(ge)發展趨勢(shi)，敏(min)捷制(zhi)(zhi)造(zao)要求(qiu)制(zhi)(zhi)造(zao)企業(ye)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)執行(xing)系統能夠(gou)實時(shi)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)，進(jin)(jin)(jin)行(xing)快(kuai)速處(chu)(chu)理(li)和(he)反(fan)饋(kui)，以對變化快(kuai)速做出(chu)反(fan)應和(he)輔助決策(ce)，制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)實時(shi)化包括(kuo)：通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)多種方式（如直(zhi)接(jie)讀取加入(ru)設(she)備的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)、通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)信息(xi)(xi)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)終端實時(shi)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)數(shu)(shu)據(ju)等(deng)〉實時(shi)采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)制(zhi)(zhi)造(zao)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)度(du)(du)、狀態(tai)等(deng)數(shu)(shu)據(ju)；通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)實時(shi)的(de)(de)(de)(de)信息(xi)(xi)處(chu)(chu)理(li)方式。對采(cai)(cai)(cai)集(ji)(ji)到(dao)的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)進(jin)(jin)(jin)行(xing)分析處(chu)(chu)理(li)，根據(ju)分析處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)結果進(jin)(jin)(jin)行(xing)顯示(shi)和(he)反(fan)饋(kui)，如實時(shi)顯示(shi)加工進(jin)(jin)(jin)度(du)(du)信息(xi)(xi)、質量(liang)信息(xi)(xi)，把(ba)生(sheng)產異(yi)常(chang)實時(shi)反(fan)饋(kui)到(dao)生(sheng)產調(diao)度(du)(du)系統等(deng)；能夠(gou)實時(shi)接(jie)收(shou)外部(bu)的(de)(de)(de)(de)信息(xi)(xi)并快(kuai)速處(chu)(chu)理(li)和(he)響(xiang)應，如接(jie)收(shou)到(dao)客(ke)戶的(de)(de)(de)(de)訂單(dan)進(jin)(jin)(jin)度(du)(du)查詢信息(xi)(xi)能夠(gou)快(kuai)速地根據(ju)加工的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)(jin)度(du)(du)進(jin)(jin)(jin)行(xing)反(fan)饋(kui)。

6、系統的智能化

隨著人工智能技術的發展和在各個領域的廣泛應用，智能軟件是未來軟件發展的一種重要方向。為了適應快速變化的市場環境，MES系統還(huan)具有一定的(de)(de)(de)(de)(de)智能(neng)(neng)性和自適應能(neng)(neng)力。能(neng)(neng)夠根據(ju)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)環(huan)(huan)境(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)進(jin)行(xing)智能(neng)(neng)調(diao)度和智能(neng)(neng)診斷，主要表現在(zai)：未(wei)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)執行(xing)系(xi)(xi)統能(neng)(neng)夠有效(xiao)地(di)利用(yong)已(yi)有的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)數據(ju)，通(tong)(tong)過數據(ju)挖(wa)掘等技術為(wei)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)管(guan)(guan)理(li)和決策提(ti)供(gong)支(zhi)持；制(zhi)造(zao)(zao)(zao)執行(xing)系(xi)(xi)統能(neng)(neng)夠根據(ju)已(yi)有的(de)(de)(de)(de)(de)知識積累和動態(tai)采集到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)實時信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)實時的(de)(de)(de)(de)(de)智能(neng)(neng)調(diao)度和智能(neng)(neng)診斷；知識管(guan)(guan)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)思想將滲透和融入到(dao)未(wei)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)執行(xing)系(xi)(xi)統中，未(wei)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)執行(xing)系(xi)(xi)統不(bu)僅(jin)為(wei)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)管(guan)(guan)理(li)提(ti)供(gong)了(le)一個信(xin)息(xi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)理(li)平(ping)臺(tai)，同時也(ye)能(neng)(neng)為(wei)車(che)間管(guan)(guan)理(li)人(ren)員、工人(ren)提(ti)供(gong)一個制(zhi)造(zao)(zao)(zao)知識管(guan)(guan)理(li)平(ping)臺(tai)：未(wei)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)執行(xing)系(xi)(xi)統能(neng)(neng)夠通(tong)(tong)過智能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)程序挖(wa)掘及智能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)服務組合進(jin)行(xing)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)主動重(zhong)構以適應制(zhi)造(zao)(zao)(zao)環(huan)(huan)境(jing)(jing)和制(zhi)造(zao)(zao)(zao)流程的(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)變。

7、支持制造過程同步化

協(xie)(xie)同制(zhi)造(zao)(zao)是未(wei)來制(zhi)造(zao)(zao)管理(li)(li)的(de)新的(de)模式和(he)發展趨勢，在新的(de)制(zhi)造(zao)(zao)環(huan)境(jing)下(xia)，制(zhi)造(zao)(zao)車(che)(che)間(jian)要實(shi)現與地理(li)(li)上(shang)分散(san)的(de)其他制(zhi)造(zao)(zao)車(che)(che)間(jian)或(huo)者與供(gong)應(ying)商及外協(xie)(xie)商等(deng)(deng)(deng)合(he)(he)作(zuo)伙伴進行(xing)信息的(de)交流(liu)與共享(xiang)(xiang)，因此未(wei)來的(de)MES要能(neng)夠有效(xiao)地支(zhi)持分散(san)網絡化制(zhi)造(zao)(zao)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)同步制(zhi)造(zao)(zao)，實(shi)現制(zhi)造(zao)(zao)過(guo)程的(de)協(xie)(xie)同。具體表現在：支(zhi)持分布式的(de)多(duo)車(che)(che)間(jian)、多(duo)工廠的(de)制(zhi)造(zao)(zao)管理(li)(li)與協(xie)(xie)同；能(neng)夠實(shi)現與供(gong)應(ying)商、外協(xie)(xie)商、客(ke)戶等(deng)(deng)(deng)合(he)(he)作(zuo)伙伴在制(zhi)造(zao)(zao)過(guo)程中的(de)信息共享(xiang)(xiang)和(he)交流(liu)；能(neng)夠實(shi)現供(gong)應(ying)鏈上(shang)合(he)(he)作(zuo)伙伴之間(jian)的(de)同步計劃(hua)、生(sheng)產(chan)控(kong)制(zhi)，同步物資供(gong)應(ying)等(deng)(deng)(deng)，實(shi)現制(zhi)造(zao)(zao)過(guo)程的(de)協(xie)(xie)同。

8、系統的標準化

系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)(hua)是未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)一(yi)個(ge)重要發展方向。標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)(hua)也(ye)是制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)實(shi)(shi)現綜合集成化(hua)(hua)、面(mian)向綠色化(hua)(hua)、軟硬件一(yi)體化(hua)(hua)、系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)可(ke)(ke)(ke)重構化(hua)(hua)等上述發展趨勢的(de)一(yi)個(ge)基礎，制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)(hua)包括(kuo)：體系(xi)(xi)(xi)結構和功(gong)能(neng)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)(hua)，未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)的(de)制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)將遵循開(kai)放的(de)體系(xi)(xi)(xi)結構。具(ju)備(bei)模塊化(hua)(hua)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)功(gong)能(neng)，不(bu)同的(de)用(yong)戶可(ke)(ke)(ke)以根據(ju)(ju)實(shi)(shi)際的(de)需(xu)求進行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)配置和應用(yong)；技術(shu)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)(hua)，未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)的(de)制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)將遵循開(kai)放的(de)技術(shu)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)，如基于(yu)面(mian)向服務(wu)的(de)架構、通用(yong)的(de)傳輸協議（HTTP、SOAP、TCP/IP等），通用(yong)的(de)數據(ju)(ju)描(miao)述語言XML，基于(yu)ISASP95制(zhi)(zhi)造(zao)業控制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)集成標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)等，并能(neng)夠應用(yong)未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)新(xin)的(de)技術(shu)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)；能(neng)夠根據(ju)(ju)離散制(zhi)(zhi)造(zao)各個(ge)行(xing)(xing)業的(de)特點，提(ti)供(gong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)的(de)行(xing)(xing)業解決方案；系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)實(shi)(shi)施(shi)過程和方法的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)(hua)，未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)實(shi)(shi)施(shi)根據(ju)(ju)不(bu)同的(de)應用(yong)模式有可(ke)(ke)(ke)以參照的(de)實(shi)(shi)施(shi)方法論。將極大地提(ti)高制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)實(shi)(shi)施(shi)成功(gong)率。