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1、第第2 2章章 制造业信息化的先进制造业信息化的先进(xinjn)(xinjn)理论与模式理论与模式1第一页，共30页。一、基本概念一、基本概念 CIM：Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造计算机集成制造 Contemporary Integrated Manufacturing 现代现代(xindi)集成制造集成制造 CIMS：CIM+S（System）CIM是组织、管理生产的一种哲理、思想与方法，是组织、管理生产的一种哲理、思想与方法，而而CIMS是这种思想的具体实现。是这种思想的具体实现。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo
2、)(zhzo)系统系统第二页，共30页。CIM是是一一种种概概念念，一一种种哲哲理理，它它是是用用来来组组织织(zzh)工工业业生生产产的的指指导导思思想想。CIM是是1973年年由由哈哈林林顿顿提提出出的的，包含包含2个基本的观点：个基本的观点：一一是是整整体体观观点点（系系统统观观点点）：企企业业生生产产的的各各个个环环节节，即即从从市市场场分分析析、产产品品设设计计、加加工工制制造造、经经营营管管理理直直到到售售后后服服务务的的全全部部生生产产活活动动，形形成成了了一一个个不不可可分分割割的的整整体体，它它们们彼彼此此紧紧密密连连接接；单单一一的的生生产产活活动动都都应应在在企企业业整整
3、个个框框架下作统一的考虑。架下作统一的考虑。二二是是信信息息观观点点：整整个个生生产产过过程程实实质质上上是是一一个个数数据据的的采采集集、传传递递和和加加工工处处理理的的过过程程。最最终终形形成成的的产产品品可可以以看看作是作是“数据数据”的物质表现。的物质表现。按按照照这这一一哲哲理理和和技技术术构构成成的的具具体体系系统统便便是是计计算算机机集集成成制造系统制造系统CIMS。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统3第三页，共30页。CIM概概念念的的产产生生反反应应(fnyng)了了人人们们对对“制制造造”认认识识的的深深化化。制制造造不不仅仅包包括
4、括工工艺艺规规划划、库库存存控控制制、生生产产及及维维护护这这些些活活动动，而而应应该该包包括括产产品品生生命命周周期期中中的的全全部部活活动动；制制造造不不仅仅是是一一个个物物料料转转换换的的过过程程，即即由由原原材材料料经经过过加加工工、装装配配、最最终终变变成成一一个个产产品品，而而应应是是一一个个复复杂杂的的信信息息变变换换的的过过程程，在在制制造造中中进进行行的的一一切切活活动动都都是信息处理连续统一的一部分。是信息处理连续统一的一部分。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统4第四页，共30页。CIM概概念念的的产产生生反反应应了了人人们们对对“
5、制制造造”认认识识的的深深化化。制制造造不不仅仅包包括括工工艺艺规规划划、库库存存控控制制、生生产产及及维维护护这这些些活活动动，而而应应该该包包括括产产品品生生命命周周期期中中的的全全部部活活动动；制制造造不不仅仅是是一一个个物物料料转转换换的的过过程程，即即由由原原材材料料经经过过加加工工、装装配配、最最终终变变成成一一个个产产品品，而而应应是是一一个个复复杂杂的的信信息息变变换换的的过过程程，在在制制造造中中进进行行的的一一切切(yqi)活活动动都都是是信信息息处理连续统一的一部分。处理连续统一的一部分。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统5第五页
6、，共30页。6第六页，共30页。1987年年，我我国国863计计划划(jhu)CIMS主主题题专专家家组组对对CIMS下下的的定定义义是是：CIMS是是未未来来工工厂厂自自动动化化的的一一种种模模式式。它它把把以以往往企企业业内内相相互互分分离离的的技技术术（如如CAD、CAM、FMC、MRPII等等）和和人人员员，通通过过计计算算机机有有机机地地综综合合起起来来，使使企企业业内内部部各各种种活活动动高高速速度度、有有节节奏奏、灵灵活活和和相相互互协协调调地地进进行行，以以提提高高企企业业对对多多变变竞竞争争环环境境的的适适应应能能力力，使使企企业业经经济济效效益益持持续续稳稳步地增长。步地增
7、长。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统7第七页，共30页。8第八页，共30页。1997年年5月月，国国家家科科委委对对CIMS的的定定义义为为：CIMS是是企企业业组组织织、管管理理和和运运行行的的新新模模式式。它它综综合合运运用用现现代代制制造造技技术术、信信息息技技术术、自自动动化化技技术术和和管管理理技技术术，将将企企业业各各项项活活动动中中的的人人、技技术术和和经经营营管管理理，以以及及信信息息流流、物物料料流流和和资资金金流流有有机机集集成成，并并实实现现企企业业整整体体(zhngt)优优化化，从从而而达达到到产产品品上上市市快快、质质量量高
8、高、成成本本低低和和服服务务好好，使使企企业业赢赢得得市场竞争。市场竞争。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统9第九页，共30页。863/CIMS专专家家组组于于1998年年提提出出了了现现代代集集成成制制造造和和现现代代集集成成制制造造系系统统的的新新概概念念，认认为为：它它是是一一种种组组织织、管管理理和和运运行行企企业业的的理理念念。它它将将传传统统(chuntng)的的制制造造技技术术与与现现代代信信息息技技术术、自自动动化化技技术术、管管理理技技术术、系系统统工工程程技技术术等等有有机机结结合合，借借助助计计算算机机，使使企企业业产产品品全全生
9、生命命周周期期市市场场需需求求分分析析、产产品品定定义义、研研究究开开发发、设设计计、制制造造、支支持持（包包括括质质量量、销销售售、采采购购、发发送送、服服务务）以以及及产产品品最最后后报报废废、环环境境处处理理等等各各阶阶段段活活动动中中有有关关的的人人/组组织织、经经营营管管理理和和技技术术三三要要素素以以及及信信息息流流、物物流流和和价价值值流流有有机机集集成成并并优优化化运运行行，实实现现企企业业产产品品全全生生命命周周期期各各类类活活动动的的计计算算机机化化、信信息息化化、智智能能化化、集集成成优优化化，以以达达到到产产品品上上市市快快、高高质质、低低耗耗、服服务务好好、环环境境清
10、清洁洁的的目目标标，进进而而提提高高企企业业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统10第十页，共30页。CIM的内涵：的内涵：1）CIM是是一一种种组组织织、管管理理与与运运行行企企业业的的生生产产哲哲理。理。2）企企业业生生产产的的各各个个环环节节是是一一个个不不可可分分割割的的相相互互关关联联的的整整体体，要要从从系系统统(xtng)的的观观点点进进行行协协调调、集成、优化与控制。集成、优化与控制。3）CIM强强调调人人在在现现代代企企业业生生产产中中的的主主导导作
11、作用用，重重视视企企业业生生产产过过程程的的三三要要素素人人/组组织织、技技术术和和经营管理的集成。经营管理的集成。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统11第十一页，共30页。4）CIM重重视视现现代代企企业业中中价价值值流流的的管管理理、运运行行、集集成成和和优优化化。以以价价值值流流为为目目标标，实实现现价价值值流流、信信息息流流和物流之间的集成。和物流之间的集成。5）CIM推推动动(tu dng)了了传传统统制制造造技技术术的的变变革革，使使制制造造业业成成为为集集制制造造技技术术、信信息息技技术术、计计算算机机技技术术、管管理理技技术术、自自
12、动动化化技技术术和和系系统统工工程程技技术术为为一一体体的的综综合合性技术。性技术。6）CIM哲哲理理不不仅仅适适于于离离散散型型制制造造业业，也也适适用用于于流流程程式式、混混合合型型制制造造业业。其其主主要要特特征征是是计计算算机机化化、信信息化、智能化和集成化。息化、智能化和集成化。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统12第十二页，共30页。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统13第十三页，共30页。根根据据CIMS的的三三要要素素互互相相间间的的关关系系可可以以看看出出有有4类类集集成成问问题需要加
13、以解决：题需要加以解决：1.利利用用计计算算机机技技术术、自自动动化化技技术术、制制造造技技术术及及信信息息技技术术等来支持企业达到预期的经营目标。等来支持企业达到预期的经营目标。2.利利用用技技术术来来支支持持企企业业中中各各种种人人员员的的工工作作，使使之之能能互互相相配合，并协调一致。配合，并协调一致。3.通通过过(tnggu)改改进进组组织织机机构构、培培训训人人员员及及提提高高人人员员素质，支持企业达到经营目标。素质，支持企业达到经营目标。4.统一管理并实现经营、人统一管理并实现经营、人/机构及技术三者的集成。机构及技术三者的集成。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhz
14、o)(zhzo)系统系统14第十四页，共30页。市场信息市场信息技术信息技术信息销售服务信息销售服务信息产品产品原材料原材料管理信息分系统管理信息分系统工程工程设计设计自动自动化分化分系统系统制造制造自动自动化分化分系统系统质量保证分系统质量保证分系统计算机网络计算机网络和数据库分和数据库分系统系统图图7.4 企业企业(qy)CIMS的构成的构成二、二、CIMS的系统结构的系统结构 2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统15第十五页，共30页。由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。由四个应用分系统和两个支撑分系统组成。（1）管理信息分系统（）管理信息分系统
15、（MIS）具具有有预预测测、经经营营决决策策、生生产产计计划划、生生产产技技术术准准备备、销销售售、供供应应、财财务务、成成本本、设设备备、工工具具和和人人力力资资源源等等管管理理信信息息功功能能，通通过过信信 息息 集集 成成，达达 到到 缩缩 短短 产产 品品 生生 产产 周周 期期、降降 低低 流流 动动 资资 金金(lidngzjn)占用、提高企业应变能力的目的。占用、提高企业应变能力的目的。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统16第十六页，共30页。（2）工程设计自动化分系统（）工程设计自动化分系统（EDS）用用计计算算机机辅辅助助进进行行(j
16、nxng)产产品品设设计计、工工艺艺设设计计、制制造造准准备备、产产 品品 性性 能能 测测 试试 及及 产产 品品 数数 据据 管管 理理 等等 工工 作作，即即CAD/CAPP/CAE/CAM/PDM系系统统，目目的的是是使使产产品品开开发发活活动动更更高高效，更优质地进行效，更优质地进行(jnxng)。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统17第十七页，共30页。（3）制造自动化分系统（）制造自动化分系统（MAS）是是CIMS中中信信息息流流和和物物流流的的结结合合点点。由由制制造造设设备备及及相相应应的的支支持持软软件件组组成成。如如对对于于离
17、离散散(lsn)型型制制造造业业，可可以以由由数数控控机机床床、加加工工中中心心、清清洗洗机机、测测量量机机、运运输输小小车车、立立体体仓仓库库、多多级级分分布布式式控控制制计计算算机机等等硬硬件件和和车车间间生生产产信信息息与与管管理理、车车间间生生产产调调度度、生生产产过过程程检检测测、库库存存管管理理等等应应用用软软件件组组成成。对对于于连连续续型型生生产产过过程程，可可以以由由DCS控控制制下下的的制制造造装装备备组组成成。通通过过管管理理与与控控制制，达达到到提提高高生生产产率率、优优化化生生产产过过程程、降降低低成成本本和和能耗的目的。能耗的目的。2.1 2.1 计算机集成计算机集
18、成(j chn)(j chn)制造系统制造系统18第十八页，共30页。（4）质量保证分系统（）质量保证分系统（QAS/CAQ）包包括括质质量量决决策策、质质量量检检测测(jin c)与与数数据据采采集集、质质量量评评价价、控控制制与与跟跟踪踪等等功功能能。该该系系统统保保证证从从产产品品设设计计、制制造造、检检测测(jin c)到到后后勤勤服服务务的的整整个个过过程程的的质质量量，以以实实现现产产品品高高质质量量、低低成成本本，提提高高企企业竞争力的目的。业竞争力的目的。（5）计算机网络分系统（）计算机网络分系统（NES）满满足足各各应应用用分分系系统统对对网网络络支支持持的的不不同同需需求求
19、，支支持持资资源源共共享享、分分布处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。布处理、分布数据库、分层递阶和实时控制。（6）数据库分系统（）数据库分系统（DBS）是是逻逻辑辑上上统统一一的的、物物理理上上分分布布的的全全局局数数据据管管理理系系统统，通通过过该该系系统可以实现企业数据共享和信息集成。统可以实现企业数据共享和信息集成。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统19第十九页，共30页。三、集成三、集成(j chn)技术的内技术的内涵与发展涵与发展 2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统20第二十页，共30页。1、
20、信息集成、信息集成 信信息息集集成成是是指指企企业业信信息息化化不不同同应应用用系系统统之之间间实实现现数数据据共共享享，实实现现信信息息集集成成就就是是要要实实现现数数据据的的转转换换(不不同同数数据据格格式式和和存存储储之之间间的的转转换换)、数数据据源源的的统统一一(同同一一个个数数据据仅仅有有一一个个数数据据入入口口)、数数据据一一致致性性的的维维护护、异异构构环环境境下下不不同同应应用用系系统统之之间间的的数数据据传传送送。信信息息集集成成的的理理想想目目标标是是五五个个“正正确确(zhngqu)”的的实实现现，即即“在在正正确确(zhngqu)的的时时间间，将将正正确确(zhngq
21、u)的的信信息息以以正正确确(zhngqu)的的方方式式传传送送给给正正确确(zhngqu)的的人人(或或机机器器)以以做做出出正正确确(zhngqu)的的决决策策或或操操作作。”在在企企业业实实施施信信息息化化的的早早期期阶阶段段，应应用用系系统统的的集集成首先是信息集成。成首先是信息集成。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系统制造系统21第二十一页，共30页。分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：分系统之间的信息集成通常有以下一些方法：各各分分系系统统的的应应用用之之间间通通过过开开发发(kif)一一对对一一的的专专用用集集成成接接口口实实现现数数据据交
22、交互互和和集集成成，这这种种方方法法的的缺缺点点是是开开发发(kif)量量大大，系系统统可可维维护护性性差差，任任何何一一个个应应用用系系统统的修改都会导致一大批相关应用系统的修改；的修改都会导致一大批相关应用系统的修改；采采用用独独立立于于任任何何具具体体应应用用系系统统的的共共享享信信息息库库的的方方式式实实现现信信息息共共享享，这这种种方方式式可可以以避避免免重重复复开开发发(kif)功功能相同的集成接口；能相同的集成接口；采采用用集集成成平平台台支支持持的的中中间间件件的的方方式式进进行行信信息息共共享享，这这种种方方式式可可以以实实现现应应用用对对数数据据的的透透明明访访问问，解解决
23、决应应用用对对于于操操作作系系统统和和数数据据存存储储方方式式的的依依赖赖性性，是是当当今今最最先先进进的的应用系统集成方式之一。应用系统集成方式之一。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统22第二十二页，共30页。2、过程集成、过程集成 信信息息集集成成在在很很大大程程度度上上提提高高了了生生产产率率，但但是是传传统统的的串串行行设设计计、开开发发方方法法往往往往造造成成产产品品开开发发过过程程的的经经常常反反复复，这这无无疑疑使使产产品品开开发发周周期期延延长长，成成本本增增加加。在在此此背背景景下下，产产生生了了过过程程集集成成，其其内内涵涵是是
24、：以以并并行行的的思思想想综综合合考考虑虑产产品品全全生生命命周周期期中中的的所所有有活活动动，实实现现企企业业产产品品全全周周期期中中各各业业务务过过程程的的整整体体优优化化。过过程程集集成成是是信信息息集集成成在在广广度度和和深深度度上上的的扩扩展展和和延延伸伸，更更多多的的考考虑虑了了系系统统的的优优化化。并并行行工工程程正正是是体体现现过过程程集集成成的的一一种种先先进进制制造造模模式式，它它将将产产品品开开发发设设计计中中的的各各个个(gg)串串行行过过程程尽尽可可能能多多的的转转变变为为并并行行过过程程，在在设设计计时时考考虑虑到到下下游游工工作作中中的的可可制制造造性性、可可装装
25、配配以以及及质质量量问问题题，从从而而减减少少反反复复过程的发生。过程的发生。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统23第二十三页，共30页。关键技术有：关键技术有：1）团队协同技术）团队协同技术-CSCW 2）并行产品）并行产品(chnpn)开发工具开发工具 DFX 3）产品）产品(chnpn)数据管理数据管理 PDM 4）企业过程重构）企业过程重构-BPR 2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统24第二十四页，共30页。以以并并行行工工程程的的思思想想实实现现过过程程集集成成，一一个个重重要要的的步步骤骤就就是是对
26、对传传统统产产品品周周期期(zhuq)中中各各个个过过程程进进行行重重组组，从从而而使使经经营营达达到到最最优优化化，因因而而企企业业过过程程重重构构也也是是过过程程集集成成的的一一个个重要内容。重要内容。企企业业过过程程重重构构的的核核心心思思想想是是要要打打破破企企业业按按职职能能设设置置部部门门的的管管理理方方式式，代代之之以以业业务务流流程程为为中中心心，重重新新设设计计企企业业管管理理过过程程，通通过过对对过过程程的的巨巨大大改改善善，满满足足当当今今不不同同客客户户对对质质量、速度、新颖、标准化和服务上的需要。量、速度、新颖、标准化和服务上的需要。BPR不不仅仅要要求求在在企企业业
27、组组织织结结构构中中减减少少、甚甚至至消消除除那那些些不不产产生生附附加加值值的的中中间间环环节节、以以使使一一个个经经营营流流程程完完整整化化、一一体体化化，更更要要求求应应以以经经营营流流程程为为企企业业组组织织的的主主干干，彻彻底底改改造造企业的组织结构模式，实现企业的业务过程集成。企业的组织结构模式，实现企业的业务过程集成。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统25第二十五页，共30页。3、企业间的集成、企业间的集成 企企业业要要提提高高市市场场竞竞争争能能力力，不不能能走走“小小而而全全”、“大大而而全全”的的模模式式，必必须须要要面面对对市
28、市场场竞竞争争全全球球化化的的新新形形势势，充充分分利利用用全全球球的的制制造造资资源源，以以更更快快、更更好好、更更省省的的方方式式响响应应市市场场，这这客客观观上上要要求求企企业业要要走走出出“家家门门”，同同其其他他企企业业结结成成动动态态联联盟盟”，实实现现优优势势互互补补、资资源源共共享享，从从而而提提高高企企业业的的竞竞争争能能力力，企企业业间间集集成成就就在在这这种种要要求求下下产生了。产生了。其其内内涵涵是是：企企业业在在综综合合运运用用先先进进(xinjn)信信息息技技术术、制制造造技技术术等等的的基基础础上上，实实现现同同其其他他优优势势企企业业的的联联合合，形形成成以以产
29、产品品为为中中心心的的“虚虚拟拟企企业业”，以以求求最最大大优优化化企企业业内内、外外部部资资源源。企企业业间间集集成成以以美美国国提提出出的的敏敏捷捷制制造造为为代代表表。敏敏捷捷制制造造实实现现形形成成扁扁平平式式企企业业组组织织管管理理结结构构和和“哑哑铃铃型型企企业业”，克克服服了了传传统统企企业业的的弊弊端端，将将企企业业结结构构调调整整为为适适应全球经济、全球制造，既竞争又联合的新模式。应全球经济、全球制造，既竞争又联合的新模式。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统26第二十六页，共30页。4、人的集成、人的集成 企企业业(qy)信信息息化化
30、的的实实施施对对人人的的工工作作责责任任心心、协协作作精精神神、知知识识水水平平、生生产产技技能能等等各各方方面面的的素素质质都都提提出出了了更更高高的的要要求求。人人的的集集成是企业成是企业(qy)信息化工程系统集成中最关键的问题。信息化工程系统集成中最关键的问题。企业企业(qy)信息化工程中人的集成可分为三个层次：信息化工程中人的集成可分为三个层次：技技术术人人员员和和管管理理人人员员通通过过信信息息技技术术的的应应用用，提提高高自自身身的的工工作作效效率率和和工工作作水水平平，并并协协同同地地进进行行产产品品设设计计、经经营营管管理理等等业业务务过过程，提高企业程，提高企业(qy)的产品
31、开发和经营管理的效率和水平。的产品开发和经营管理的效率和水平。2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统27第二十七页，共30页。技技术术人人员员和和管管理理人人员员通通过过熟熟练练地地掌掌握握和和应应用用信信息息系系统统，与与战战略略合合作作伙伙伴伴一一起起不不断断地地对对企企业业的的业业务务过过程程、工工作作方方法法和和企企业业系系统统结结构构进进行行改改进进、完完善善、优优化化和和再再造造，不不断断地地进进行行技技术创新和管理创新。术创新和管理创新。通通过过上上述述过过程程造造就就一一批批业业务务能能力力强强、热热爱爱企企业业、有有事事业业心心、创创新新
32、精精神神和和协协作作精精神神的的技技术术骨骨干干和和管管理理骨骨干干，特特别别是是既既懂懂技技术术又又懂懂经经营营管管理理的的复复合合型型人人才才。同同时时通通过过人人才才自自我我价价值值的的实实现现做做到到事事业业留留人人。这这些些人人才才及及其其所所拥拥有有的的知知识识(zh(zh shi)shi)和创新能力形成企业未来的核心竞争力。和创新能力形成企业未来的核心竞争力。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统28第二十八页，共30页。4、几种集成、几种集成(j chn)的相互关系的相互关系 1）信息集成）信息集成(j chn)是过程集成是过程集成(j
33、 chn)的基础的基础 2）信信息息集集成成(j chn)和和过过程程集集成成(j chn)为为更更好地实现企业间集成好地实现企业间集成(j chn)创造了条件创造了条件 3）企企业业集集成成(j chn)的的发发展展促促进进信信息息集集成成(j chn)和过程集成和过程集成(j chn)向更高层次发展向更高层次发展 4）人人的的集集成成(j chn)是是实实现现信信息息集集成成(j chn)、过程集成过程集成(j chn)和企业集成和企业集成(j chn)的基本保障的基本保障 四四方方面面的的集集成成(j chn)技技术术都都在在不不断断地地向向前前发发展展着着，发展的更高层次将是知识集成发展的更高层次将是知识集成(j chn)。2.1 2.1 计算机集成计算机集成(j chn)(j chn)制造系制造系统统29第二十九页，共30页。四、现代集成四、现代集成(j chn)制造系统的发展趋势制造系统的发展趋势 1）集成）集成(j chn)化化 2）数字化）数字化/虚拟化虚拟化 3）网络化）网络化 4）柔性化）柔性化 5）智能化）智能化 6）绿色化）绿色化 2.1 2.1 计算机集成制造计算机集成制造(zhzo)(zhzo)系统系统30第三十页，共30页。