CN110109426B - 一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用mes*** - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，包括生产计划单元、业务单元和工艺路线驱动单元，所述生产计划单元、工艺路线驱动单元分别与业务单元数据连接，所述工艺路线驱动单元包括物理资源模块、工艺执行模块、工艺制程模块以及工艺路线模块；本发明以生产计划为主线，以工艺路线为驱动，实现MES***；生产订单作为MES***执行的神经中枢，贯穿于产品订单的获取、订单的排程、最后到产品的交付过程，计划经过分解后形成满足各业务单元的子模块，各子模块以计划主线为中枢，并在中枢的指导下完成各自的专业工作，最终保障产品顺利交付。
Description
技术领域
本发明创造属于生产管理领域，尤其是涉及一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***。
背景技术
智能制造是未来工业发展的方向，也是国家和政府加大投资和非常重视的重点领域，而制造企业在实施智能工厂过程经常会遇到智能化的问题，尤其在智能管理软件方面，特别是MES***上，国内和国外有很多非常优秀的MES供应商和产品，但是他们的产品都局限于一个或者几个相似的领域，缺乏通用性和复用性，同一行业不同厂家的MES***甚至同一厂家不同工厂的MES***都需要重新的定制开发，而且实施的MES***周期长、差异性大、风险高；而对于跨领域的应用，该MES***就会严重与需求企业不符合，往往造成MES***成本非常高、周期非常长、而且增加了MES部署成功的风险。鉴于此，本技术发明从MES***的特点和通用性的角度出发，提出一种基于订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***及设计方法，以解决该领域的难点。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种根据制造企业特点以及产品通用性的以工艺路线为驱动的通用生产过程执行***，以实现企业在建设智能工厂部署MES***中的通用性和复制性的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，包括生产计划单元、业务单元和工艺路线驱动单元，所述生产计划单元、工艺路线驱动单元分别与业务单元数据连接，所述工艺路线驱动单元包括物理资源模块、工艺执行模块、工艺制程模块以及工艺路线模块；
所述根据客户需求配置的业务单元包括设备模块、物料模块、物流模块、质检模块、制程模块、防错模块、看板模块、Andon模块、图文档模块、绩效模块、人员模块、以及追溯模块，工艺路线驱动单元分别与设备模块、物料模块、物流模块、质检模块、防错模块、Andon模块、人员模块、绩效模块以及图文档模块双向联接，从而实现工艺路线对业务单元的配置。
进一步的，所述设备模块，用于设备的台账查询、维修保养状态的管理；
所述物料模块，用于物料制造及状态的管理；
所述物流模块，用于物料的调度与配送的管理；
所述质检模块，用于对物料、产品质量的管理；
所述制程模块，用于产品生产制造过程的管理；
所述防错模块，用于防止生产制造过程中发生故障、差错；
所述看板模块，用于实现监控数据的车间可视化；
所述Andon模块，用于生产现场的及时响应解决方案；
所述图文档模块，用于存储数据；
所述追溯模块，用于实现对产品生产的工艺路线全周期追溯；
所述人员模块，用于生产人员的管理；
所述绩效模块，用于计算对应生产计划的执行绩效。
进一步的，所述物理资源模块，用于对生产制造的物理资源进行配置；
所述工艺执行模块，用于对编码规则以及标准规范的管理；
所述工艺制程模块，用于根据实际生产需求，调整工艺制程；
所述工艺路线模块，用于搭建数字化工艺路线。
进一步的，所述生产计划单元包括计划编制模块，接收模块，调整模块，排程模块，审批模块，发布模块，执行监控模块和分析模块，所述计划编制模块，接收模块，调整模块，排程模块，审批模块，发布模块，执行监控模块和分析模块依次连接。
进一步的，所述排程模块和审批模块之间还设有二次调整模块。
进一步的，所述审批模块和发布模块之间还设有复审模块。
进一步的，所述复审模块和发布模块之间还依次设有冻结模块、解冻模块；
一种订单导向型以工艺路线为驱动的生产计划方法，其特征在于：
(1)客户从生产计划单元的计划编制模块获得订单，并存储在订单***；
(2)生产计划单元的接收模块，接收生产订单，生成满足不同***的新生产订单，所述接收模块包括手动编制和外部导入的接收方式；
(3)生产计划单元的调整模块接收步骤(2)生成的新生产订单，通过人工方式根据生产的基本赋能和条件将生产订单进行调整，形成初级生产订单，所述初级生产订单按照产能的节拍进行排程和排序；
(4)生产计划单元的排程模块根据步骤(3)所述的订单排程排序以及生产的实际情况，进行生产的综合排程，生成生产计划；
(5)生产计划单元的审批模块对步骤(4)所述的生产计划进行审批，审批需要具有订单审批权和决策权的权限进行审核；
(6)生产计划单元的发布模块将步骤(5)所述审核后的生产计划按照详细订单的明细下发到不同的部门和组织；
(7)部门和组织按照生产计划执行，在执行计划过程中，执行监控模块采集组织和部门的执行结果数据，并对结果数据进行表格、图形化展示，以实现对计划执行的监控。
(8)生产计划单元的分析模块对步骤(7)执行的结果数据进行筛选并分析。
进一步，(41)生产计划单元的二次调整模块对步骤(4)生成的生产计划进行二次调整，形成满足实际应用的生产计划。
进一步，(51)生产计划单元的复审模块对步骤(5)审批后不合格的生产订单进行二次审批。
(511)现场无法对计划执行的生产订单进行生产执行，冻结模块临时将生产计划挂起不执行；
(5111)现场满足对步骤(511)所述冻结模块中挂起的生产计划条件，解冻模块进行解冻处理，生产计划继续执行步骤(6)～(8)。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***具有以下优势：
本发明以生产计划为主线，以工艺路线为驱动，实现MES***。生产订单作为MES***执行的神经中枢，贯穿于产品订单的获取、订单的排程、最后到产品的交付过程，计划经过分解后形成满足各业务单元的子模块，各子模块以计划主线为中枢，并在中枢的指导下完成各自的专业工作，最终保障产品生产的顺利交付。
本发明以产品制造过程和产品本身的属性出发，涵盖产品制造的工厂、产线、工段、工位、工序、工步以及物料资源、设备资源、人力资源、质量资源、关参资源等，建立了一个与MES***深度融合的工艺设计机制，在通过外部或者自身的工艺及路线搭建机制有实现以工艺和路线模型驱动的MES设计方案。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的总体示意图；
图2为本发明创造实施例所述的工艺路线配置流程图；
图3为本发明创造实施例所述的业务单元与工艺路线驱动单元连接图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，包括生产计划单元、业务单元和工艺路线驱动单元，所述生产计划单元、工艺路线驱动单元分别与业务单元连接。
如图1所示，(一)所述业务单元包括，设备模块、物料模块、物流模块、质检模块、制程模块、防错模块、广告牌模块、Andon模块、图文档模块和追溯模块；
其中，所述设备模块，其用于：实现对设备台账、维修、保养、运行监控、报警功能；
其中，所述物料模块，其用于：对制造物料进行管理，包括物料出入库、盘库、移库等；
其中，所述物流模块，其用于：实现定时、定点、定量的精准物流调度与配送；
其中，所述质检模块，其用于：关注制造过程中的质量问题即过程质量，对原材料、在制品、成品的质量检验保障制造的合格；
其中，所述制程模块，其用于：实现制造过程管理，包括工单管理、操作指导、质检指导、即时呼叫；
其中，所述防错模块，其用于：保障生产制造过程无故障、无差错的按照规范进行生产，包括物料防错、工装夹具防错和工艺参数防错；
其中，所述看板模块，其用于：实现车间可视化的基础，广告牌可显示的内容包括：计划和执行信息、报警信息、设备信息、物料和物流信息；
其中，所述Andon模块，其用于：实现现场与工艺、设备、物料、质检的即时互动和快速解决顺利生产的问题；
其中，所述追溯模块，其用于：通过产品唯一码实现对产品制造过程、物料、质量等的全制造周期的追溯。
其中，所述综合分析模块，其用于：为保证数据的可用性和实现数据的实际价值，***通过大数据处理基础，将各类数据按照一定的规则算法，对海量数据筛选，并形成价值数据的综合分析图谱、报表和图表。
其中，所述驾驶舱模块，其用于：针对公司领导、公司决策层开发的基于战略决策面的数据统计分析，包括市场决策依据、生产决策等；
其中，所述绩效模块，其用于：通过对设备、物料、质检、人员、制程等数据的分析，统计对应项目的执行绩效；
其中，所述***模块，其用于：***角色、用户、以及访问授权
其中，所述模型模块：根据制造企业的实际情况搭建数字对象模型；
其中，所述人员模块：与生产相关的人员管理，包括人员技能矩阵，人员分派、人员考勤、人员绩效等。
(二)所述生产计划单元从制造过程的角度进行分析包括如下过程：
1)计划接收为制造企业从需求方处接收生产订单，接收订单的方式可以通过手动接收亦可以通过自动接收；
2)计划分解是依据制造企业的制造能力和制造资源将初步的生产计划分解成满足工厂的生产计划的过程；
3)计划排程是按照一定的算法，并结合制造限制因素(人、设备、物料、工艺、环境)实现对初级的生产计划排产，形成满足可制造执行的生产计划的过程，达到日、班次、班组、机台级的详细生产计划；
4)计划调整是对高级计划排程后的详细的生产计划根据实际情况进行调整，达到与实际生产符合的目的；
5)计划审批是将符合生产的订单向主管部门和领导提请审批；
6)计划冻结是订单审批完毕但是现场尚无可制造生产的条件的情况下，将订单进行临时封存的状况；
7)计划解冻是现场具有生产条件下，对已经被冻结的生产酒啊进行解冻，实现生产再执行；
8)计划发布是将可执行的生产计划下发到各个生产制造单元和生产协同部门；
9)计划监控执行是对按照计划执行的生产过程进行监控，以图形化的方式展示出来，达到监控生产的目的，监控的对象包括：生产可视化，进度可视化、设备可视化、质检计划可视化、物料和物流可视化等；
10)计划执行统计分析是对计划执行的结果进行综合统计分析的，通过统计分析能够发现相关问题以及未来一段区间内的执行趋势。
11)例外插单过程是计划外的生产任务，按照设定好的规则将例外订单查到计划过程中，实现闭环执行。
(三)工艺路线驱动
如图3所示，针对不同行业，其核心区别是其生产制造工艺和制造资源的区别，如果能够有其中一种方式能将不同的工艺和制造资源统一到相同的机制上，从理论和实际上则不同行业则可以达到相同的处理方式和机制。鉴于此，本发明从不同行业和其特点出发，经过多面的分析和总结，形成了基于工艺及路线驱动的解决方法。
工艺物理资源模块包括，设备资源、人力资源、物料资源、工厂资源、产线资源、组织架构资源、关参资源
(1)设备资源是企业生产的核心资源，是生产的重要组成部份，***针对不同设备种类(机器人、机床、焊机、输送设备、物流设备等)执行不同类型的设备模型，以作为工艺路线上的配置资源。
(2)人力资源是企业生产的核心资源，是生产的重要组成部份，根据汇总企业制造人力资源特征，建立人力模型，作为工艺路线上的配置资源。
(3)物料资源是企业生产的核心资源，是生产的重要组成部份，根据行业和物料种类的不同，根据不同的物料种类建立不同的物料模型，以匹配不同的物料，作为工艺路线的配置资源。
(4)工厂资源是制造的实体，是从企业整体角度进行基础资源配置，对于不同的产品可能属于某一个车间也可能属于其他车间，工厂资源可以作为工艺路线的配置项。
(5)产线资源是工厂模型下级子单元，可作为工艺路线的资源项。
(6)组织架构资源是企业的组织机构的详细描述，包括组织结构，机构职务、机构人员组成等。
(7)关参资源(关键工艺参数资源)是生产过程中核心制造环节的重要参数信息，是工艺流程中防错防呆的重要参数依据，同样也是在工艺路线设置中的关键要素。
工艺执行模块是与企业标准化管理相关的，包含的主要产品编码规则、物料编码规则、设备编码规则、人员码规则、车间物理实体编码规则、图文档编码规则以及设备检验标准规范、质量检验标准规范、物料管理基础规范、人员管理基础规范、安全管理基础规范等各标准化规则管理。
工艺制程模块是在部署MES过程中，根据实际生产需求而搭建的满足个性化客户需求的，但是需要按照一定规范执行的标准和规则。
工艺路线模块及驱动是根据不同企业不同制造模式进行工艺路线搭建的单元，该单元中包含的内容包括：
(1)产品信息：要生产制造的产品的信息
(2)企业信息：能制造该产品的企业信息
(3)工厂信息：能制造该产品的工厂的信息
(4)产线信息：该工厂内制造该产品的线体信息
(5)工段信息：该产线内制造该产品的线体区间信息
(6)工位信息：该工段内部署的各个机台信息
(7)工序信息：生产该产品的各个工序信息
(8)工步信息：该工序内生产该产品的步骤信息
(9)资源信息：匹配各个生产阶段和流程端的物理资源信息。
如图2所示，生产工艺路线的数据结构为树形结构，从最顶层的产品到最底层的工步，整个路线中包含各项基础信息的配置和资源的配置选择，形成基于产品制造流程的工艺路线。如表1所示
表1
如表2所示，工艺路线与设备管理模块间的互联互通。
表2
如表3所示，工艺路线与物料管理模块的互联互通。
表3
如表4所示，工艺路线线与物流管理模块的互联互通。
表4
如表5所示，工艺路线与质量管理模块的互联互通
表5
如表6所示，工艺路线与人员管理模块的互联互通
表6
如表7所示，工艺路线与防错管理模块的互联互通
表7
如表8所示，工艺路线与Andon管理模块的互联互通
表8
如表9所示，工艺路线与绩效管理模块的互联互通
表9
如表10所示，工艺路线与图文档管理模块的互联互通
表10
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，其特征在于：包括生产计划单元、业务单元和工艺路线驱动单元，所述生产计划单元、工艺路线驱动单元分别与业务单元数据连接，所述工艺路线驱动单元包括物理资源模块、工艺执行模块、工艺制程模块以及工艺路线模块；
根据客户需求配置的业务单元包括设备模块、物料模块、物流模块、质检模块、制程模块、防错模块、看板模块、Andon模块、图文档模块、绩效模块、人员模块、以及追溯模块，工艺路线驱动单元分别与设备模块、物料模块、物流模块、质检模块、防错模块、Andon模块、人员模块、绩效模块以及图文档模块双向联接，从而实现工艺路线对业务单元的配置；
所述设备模块，用于设备的台账查询、维修保养状态的管理；
所述物料模块，用于物料制造及状态的管理；
所述物流模块，用于物料的调度与配送的管理；
所述质检模块，用于对物料、产品质量的管理；
所述制程模块，用于产品生产制造过程的管理；
所述防错模块，用于防止生产制造过程中发生故障、差错；
所述看板模块，用于实现监控数据的车间可视化；
所述Andon模块，用于生产现场的及时响应解决方案；
所述图文档模块，用于存储生产制造过程数据；
所述追溯模块，用于实现对产品生产的工艺路线全周期追溯；
所述人员模块，用于生产人员的管理；
所述绩效模块，用于计算对应生产计划的执行绩效；
工艺路线与设备管理模块间的互联互通；
工艺路线单元到设备模块的交互内容包括：
工艺路线上包括工厂、车间、产线、工段、工位区域内需要部署的设备，工艺路线搭建需要根据设备的实际状态、赋能等基础信息来配置路线资源项；
同时工艺路线单元配置完毕后能够反作用于设备模块，设备的基本布局，设备功能分布，设备编码和其他基础参数都以工艺路线为参考；
设备模块到工艺路线单元的交互内容包括：
为工艺路线提供工厂内的设备基础信息，包括设备台账、设备状态、故障等，该信息作为路线配置的依据；
设备模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与物料管理模块的互联互通；
工艺路线单元到物料模块的交互内容包括：
工艺路径中的工厂、车间、产线、工段、工位、工序、工步都会涉及到物料资源，路线的搭建需要以物料模块提供的物料基础信息为参考；
同时工艺路线也是物料仓储管理、物料采购、物料生产配料的参考，按照工艺物料需求实现物料的储备、采购、配料等操作；
物料模块到工艺路线的交互内容包括：
物料模块为工艺路线的搭建提供基础的物料参考信息；
物料模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与物流管理模块的互联互通；
工艺路线单元到物流模块的交互内容包括：
工艺路线中的包含生产过程的各个制造单元，各个单元间涉及到物料之间的物理和数据的转换，工艺路线的搭建需要以物料模块提供的物流参数为参考，包括：物料名称、种类、存储位置、配送位置、流转周期；
同时工艺路线也是物流管理模再物料流转运行过程的重要依据，物料的调度和执行是按照工艺路线规划来运行的；
物流模块到工艺路线单元的交互内容包括：
物流模块为工艺路线提供物流的参考数据，是路线规划和建设的依据；
物流模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与质量管理模块的互联互通；
工艺路线单元到质量模块的交互内容包括：
工艺路线上的各个制造单元一般包含多个质量关键检测点，在路线中需要按照质检要求设定各个检测点的关键参数；
同时工艺路线也是质量管理的依据，质检按照质检工艺要求进行；
质量模块到工艺路线单元的交互内容包括：
质量模块为工艺路线提供质检的参考数据，是路线规划和建设的依据；
质检模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与人员管理模块的互联互通；
工艺路线到人员模块的交互内容包括：
工艺路线需要考虑人的因素，按照人员的能力和技能合理分派人员到合适的工艺阶段中；
同时工艺路线搭建完毕后，人员需要按照工艺规划进行合理分派；
人员模块到工艺路线的交互内容包括：
人员模块为工艺路线提供人员技能矩阵参考数据，是路线规划和建设的依据；
人员模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与防错管理模块的互联互通；
工艺路线单元到防错模块的交互内容包括：
工艺路线中的工厂、产线、工段、工位、工序各个阶段，因生产工艺和制造过程的不同在某些关键点上需要特殊的关注和提示，在这些关键区间上工艺路线上配置了防错管理机制和方法；
工艺路线上的机制和方法能指导生产的，按照标准执行能有效避免制造错误的发生；
防错模块到工艺路线的交互内容包括：
防错模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与Andon管理模块的互联互通；
工艺路线到Andon模块的交互内容包括：
工艺路线中的工厂、产线、工段、工位、工序各个阶段，同时根据生产流程中的关键点工艺配置紧急呼叫点，实现Andon配置功能；
工艺路线配置的应急呼叫点，指导现场Andon的部署和配置工作；
Andon模块到工艺路线单元的交互内容包括：
Andon模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与绩效管理模块的互联互通；
工艺路线单元到绩效模块的交互内容包括：
工艺路线中配置需要进行绩效统计和考核的点；
同步在执行过程中按照绩效考核点采集考核数据并进行分析处理；
绩效模块到工艺路线单元的交互内容包括：
绩效模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据；
工艺路线与图文档管理模块的互联互通；
工艺路线到图文档模块的交互内容包括：
工艺路线中配置各个制造节点产生的各类实绩报告、同步在执行过程中按照绩效考核点采集考核数据并进行分析处理；
图文档模块到工艺路线的交互内容包括：
图文档模块在运行过程中，将实际运行结果反馈给工艺路线，作为路线改进的依据。
2.根据权利要求1所述的一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，其特征在于：
所述物理资源模块，用于对生产制造的物理资源进行配置；
所述工艺执行模块，用于对编码规则以及标准规范的管理；
所述工艺制程模块，用于根据实际生产需求，调整工艺制程；
所述工艺路线模块，用于搭建数字化工艺路线。
3.根据权利要求1所述的一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，其特征在于：所述生产计划单元包括计划编制模块、接收模块，排程模块，调整模块，审批模块，发布模块，执行监控模块和分析模块，所述计划编制模块，接收模块，调整模块，排程模块，审批模块，发布模块，执行监控模块和分析模块依次连接。
4.根据权利要求3所述的一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，其特征在于：排程模块和审批模块之间还设有二次调整模块。
5.根据权利要求4所述的一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，其特征在于：所述审批模块和发布模块之间还设有复审模块。
6.根据权利要求4所述的一种订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***，其特征在于：复审模块和发布模块之间还依次设有冻结模块、解冻模块。
7.一种应用如权利要求1-6任意一项的订单导向型以工艺路线为驱动的通用MES***的生产计划方法，其特征在于：
（1）客户从生产计划单元的计划编制模块获得订单，并存储在订单***；
（2）生产计划单元的接收模块，接收生产订单，生成满足不同***的新生产订单，所述接收模块包括手动编制和外部导入的接收方式；
（3）生产计划单元的调整模块接收步骤(2)生成的新生产订单，通过人工方式根据生产的基本赋能和条件将生产订单进行调整，形成初级生产订单，所述初级生产订单按照产能的节拍进行排程和排序；
（4）生产计划单元的排程模块根据步骤（3）所述的订单排程排序以及生产的实际情况，进行生产的综合排程，生成生产计划；
（5）生产计划单元的审批模块对步骤（4）所述的生产计划进行审批，审批需要具有订单审批权和决策权的权限进行审核；
（6）生产计划单元的发布模块将步骤（5）所述审核后的生产计划按照详细订单的明细下发到不同的部门和组织；
（7）部门和组织按照生产计划执行，在执行计划过程中，执行监控模块采集组织和部门的执行结果数据，并对结果数据进行表格、图形化展示，以实现对计划执行的监控；
（8）生产计划单元的分析模块对步骤（7）执行的结果数据进行筛选并分析。
8.根据权利要求7所述的生产计划方法，其特征在于，还包括如下步骤：
（41）生产计划单元的二次调整模块对步骤（4）生成的生产计划进行二次调整，形成满足实际应用的生产计划。
9.根据权利要求7所述的生产计划方法，其特征在于，还包括如下步骤：
（51）生产计划单元的复审模块对步骤（5）审批后不合格的生产订单进行二次审批；
（511）现场无法对计划执行的生产订单进行生产执行，冻结模块临时将生产计划挂起不执行；
（5111）现场满足对步骤（511）所述冻结模块中挂起的生产计划条件，解冻模块进行解冻处理，生产计划继续执行步骤（6）～（8）。
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