通信設(shè)備生命周期管理探討

陳煒，王鵬

（1 中國移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司，上海 200233；2 中國石油天然氣管道局第六工程公司，天津 300272）

1 引言

隨著電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新步伐的加快，公眾和企業(yè)對(duì)高價(jià)值通信服務(wù)需求愈加強(qiáng)烈。高價(jià)值的服務(wù)源于高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，而高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)來自于對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期進(jìn)行有效管理。設(shè)備在生命周期不同階段，表現(xiàn)出不同的質(zhì)量品質(zhì)和不同的成本消耗。

2 通信設(shè)備生命周期管理

2.1 通信設(shè)備生命周期管理定義

通信設(shè)備生命周期管理就是從設(shè)備的生產(chǎn)、使用和消亡的生命全過程進(jìn)行管理。采用工作流的技術(shù)，將設(shè)備生命周期內(nèi)各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流串起來，形成設(shè)備從申請采購到報(bào)廢整個(gè)過程的閉環(huán)管理。也是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和成本的綜合管理。

2.2 國外相關(guān)理論研究與應(yīng)用

20世紀(jì)后20年，發(fā)達(dá)國家設(shè)備綜合管理學(xué)科隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，在理論和實(shí)踐方面都得到了日趨豐富和完善。其中以英國為代表的《設(shè)備綜合工程學(xué)》，美國為代表的《預(yù)防性維修》，日本為代表的《全員生產(chǎn)維修》，已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)達(dá)國家最為先進(jìn)的設(shè)備維修及管理的體系。

設(shè)備綜合工程學(xué)就是以壽命周期費(fèi)用作為評(píng)價(jià)設(shè)備管理的重要指標(biāo)，追求設(shè)備生命周期最經(jīng)濟(jì)。以“無維修設(shè)計(jì)”為可靠性可維護(hù)性的理想極限。英國推行設(shè)備綜合工程學(xué)的顯著成效是英國的設(shè)備維修費(fèi)用和設(shè)備故障大為降低。美國目前大部分的企業(yè)推行的是預(yù)防性維修體系，它的精髓在于降低設(shè)備壽命周期成本，提高設(shè)備綜合利用率，以設(shè)備的“0”事故，“0”故障，“0”質(zhì)量缺陷，“0”浪費(fèi)為目標(biāo)各級(jí)員工參與和持續(xù)的改進(jìn)。

預(yù)防性維修的基本形式：定期維修，強(qiáng)調(diào)有計(jì)劃的維護(hù)，以時(shí)間為基礎(chǔ)，維修周期相對(duì)固定的維修（類似于維護(hù)作業(yè)計(jì)劃）；預(yù)見維修,以設(shè)備狀態(tài)為依據(jù)，維修周期相對(duì)變動(dòng)的維修方式（類似于網(wǎng)絡(luò)巡檢）。

由于預(yù)防性維修需要強(qiáng)大的系統(tǒng)和統(tǒng)一的平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)信息共享，相繼出現(xiàn)了多款軟件，基本模塊包括設(shè)備管理模塊，工單管理模塊，資源管理模塊，作業(yè)管理模塊等，大部分思想都移植到了通信領(lǐng)域。

2.3 生命周期管理與成本管理的關(guān)系

對(duì)一臺(tái)設(shè)備來說，前三個(gè)階段包括設(shè)計(jì)，制造，安裝成本是它的一次性成本。一旦完成就固定下來，而運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用將伴隨著設(shè)備的運(yùn)行反復(fù)發(fā)生可能是10年甚至是20年。前三個(gè)階段實(shí)際上已經(jīng)決定了設(shè)備的可靠性高低，如果未做合理的投入，最后的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用將會(huì)居高不下。

通信網(wǎng)絡(luò)的情況同樣如此，考慮到物理網(wǎng)絡(luò)的使用期限，如果片面的壓低采購成本，采用了質(zhì)量不穩(wěn)定的產(chǎn)品，則可能會(huì)大大增加運(yùn)營商的運(yùn)維成本。

3 通信設(shè)備生命周期特點(diǎn)及影響因素

3.1 通信設(shè)備生命周期特點(diǎn)

通信設(shè)備經(jīng)過多年升級(jí)換代逐漸走向統(tǒng)一模式?；旧喜捎脵C(jī)框加插板的硬件架構(gòu)，有利于設(shè)備按需配置，以及升級(jí)和維護(hù)。對(duì)成本和故障范圍控制都有較大優(yōu)勢。由于機(jī)框基本上采用的是無源設(shè)計(jì)模式，生命周期相對(duì)較長，決定設(shè)備生命周期長短的主要因素將由插板的生命周期來決定。

3.2 影響通信設(shè)備生命周期的主要因素

影響通信設(shè)備生命周期的主要因素包括設(shè)備采購質(zhì)量，安裝質(zhì)量，設(shè)計(jì)合理性，運(yùn)行環(huán)境，維護(hù)手段等多種因素。

如前所述，采購階段的設(shè)備質(zhì)量對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用，元器件質(zhì)量和使用壽命，生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)質(zhì)量控制，運(yùn)輸存放條件等等都會(huì)對(duì)設(shè)備生命周期產(chǎn)生決定性影響。

工程質(zhì)量也是決定網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的生命周期長短主要因素之一。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)同樣會(huì)影響設(shè)備生命周期。設(shè)備安裝位置，機(jī)架排列，發(fā)熱量高的板件是否分開放置，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷是否平衡。這些都會(huì)成為影響設(shè)備生命周期的因素。

網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行使用環(huán)境，溫濕度控制，顆粒物濃度控制，電壓，接地條件，電磁輻射條件，腐蝕性其他濃度等等也都會(huì)對(duì)設(shè)備生命周期形成較大影響。

4 設(shè)備生命周期與故障率的關(guān)系

設(shè)備生命周期與故障率存在一定的有規(guī)律的聯(lián)系。分為硬件和軟件，有不同的表現(xiàn)形式。

4.1 硬件故障率曲線的特點(diǎn)

早期故障期：新產(chǎn)品往往存在各種設(shè)計(jì)和制造缺陷，故障率通常較高。隨著產(chǎn)品成熟，故障率逐步下降，直至穩(wěn)定階段。

偶發(fā)故障期：硬件故障率基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。在此期間，故障發(fā)生是隨機(jī)的，故障率低且穩(wěn)定，是設(shè)備的正常工作期或最佳狀態(tài)期。在此間發(fā)生的故障多因網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝調(diào)試質(zhì)量不佳造成。

損耗故障期：在硬件使用后期，由于硬件元器件老化、磨損等原因，故障率不斷上升。通過及時(shí)更換板卡，可以有效降低故障率。

硬件故障率在三個(gè)不同階段表現(xiàn)形式詳見圖1所示。

分析該曲線的意義在于：便于對(duì)處于硬件板卡全生命周期不同階段的板卡采用針對(duì)性的維護(hù)手段，如對(duì)處于損耗故障期的在役板卡實(shí)行針對(duì)性的健康度測試計(jì)劃，并提前準(zhǔn)備充足的備板。

圖1 硬件故障率曲線圖

對(duì)于損壞比環(huán)比增長迅速的板卡型號(hào)，在排除外部環(huán)境和使用不當(dāng)原因外，應(yīng)重點(diǎn)分析損壞板卡的平均MTTF和超期服役的板卡比例。

4.2 軟件故障率曲線的特點(diǎn)

軟件在運(yùn)行和使用期間，雖然不存在硬件那樣的老化和磨損問題，但存在退化問題，因此廠商在售后提供持續(xù)的軟件維護(hù)工作對(duì)保障通信設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量非常重要。

早期故障期：早期故障率的高低取決于軟件設(shè)計(jì)水平、檢查項(xiàng)目數(shù)、軟件規(guī)模、軟件調(diào)試徹底與否等因素。

在軟件的生命初期，隱藏的軟件Bug會(huì)使程序具有較高的故障率，當(dāng)這些Bug改正后曲線逐漸開始下降并趨于穩(wěn)定。

退化故障期：由于這些軟件Bug的多次修復(fù)，以及修復(fù)過程中可能引入新的Bug，所以故障率曲線呈現(xiàn)圖中所示的鋸齒狀，同時(shí)曲線的底部不斷抬高，從而產(chǎn)生了軟件的退化現(xiàn)象。

軟件故障率不同階段表現(xiàn)形式詳見圖2所示。

圖2 軟件故障率曲線圖

分析該曲線的意義在于：

（1）對(duì)處于軟件全生命周期不同階段的軟件采用針對(duì)性的維護(hù)手段，如對(duì)于軟件Bug數(shù)量環(huán)比增長迅速的設(shè)備型號(hào)，可結(jié)合MTBF環(huán)比分析，重點(diǎn)分析Bug數(shù)量發(fā)散的原因；

（2）對(duì)處于軟件質(zhì)量退化中后期的設(shè)備型號(hào)，需及時(shí)向廠商反映，提前做好軟件版本升級(jí)的準(zhǔn)備。

5 設(shè)備質(zhì)量評(píng)估體系

以傳輸設(shè)備為例，其質(zhì)量評(píng)估體系根據(jù)故障率及軟件版本升級(jí)次數(shù)以及故障修復(fù)時(shí)長等多項(xiàng)因素加權(quán)得出。

5.1 指標(biāo)量化卡

從表1可知相關(guān)的定義如下：

（1）一級(jí)指標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量縮寫為P，等級(jí)級(jí)別為Ap、Bp、Cp、Dp、Ep,定性值為R(p)。（2）二級(jí)指標(biāo)縮寫為N(i)，其中i為二級(jí)指標(biāo)的序號(hào)。（3）二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重縮寫為W(i)，其中i為二級(jí)指標(biāo)的序號(hào)。

（4）二級(jí)指標(biāo)的危險(xiǎn)值縮寫為D(i), 其中i為二級(jí)指標(biāo)的序號(hào)。

（5）二級(jí)指標(biāo)的目標(biāo)值縮寫為O(i), 其中i為二級(jí)指標(biāo)的序號(hào)。

（6）二級(jí)指標(biāo)的定性值縮寫為R(i), 其中i為二級(jí)指標(biāo)的序號(hào)。定性值取值為-1，0或+1。

5.2 預(yù)設(shè)條件

首先設(shè)定權(quán)重W，危險(xiǎn)值D，目標(biāo)值O；

一級(jí)指標(biāo)P的等級(jí)級(jí)別（Ap、Bp、Cp、Dp、Ep）在0至2W（p）內(nèi)選擇；

通過數(shù)據(jù)采集得到統(tǒng)計(jì)值M（i）；

表1 指標(biāo)量化卡

確定不同廠家入網(wǎng)設(shè)備的占比，用X(i）表示，i為廠商編號(hào)。

5.3 指標(biāo)計(jì)算

R（i）計(jì)算方法

* 若M（i）≥D（i），則R（i）=-1

* 若O（i）< M（i）< D（i），則R（i）=0

* 若M（i）≤O（i）,則R（i）＝＋1 R（P）計(jì)算方法

* 若P>A（p），則R(p)=100

* 若B(p)

* 若C(p)

* 若D(p)< P≤C（p），則R(p)=40

* 若E(p)< P≤D（p），則R(p)=20

* 若P≤E（p），則R(p)=0

6 傳輸產(chǎn)品生命周期管理策略

通過十多年發(fā)展，中國移動(dòng)部署的傳輸設(shè)備從單一SDH設(shè)備發(fā)展到目前PTN，OTN等多種高速率IP化設(shè)備。SDH技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定，質(zhì)量穩(wěn)定，但早期部署的網(wǎng)絡(luò)逐漸開始走向生命周期后半程，隨著廠商服務(wù)年限縮短，設(shè)備及備件采購都逐漸困難。PTN等IP化產(chǎn)品作為中國移動(dòng)首選的SDH替代技術(shù)，目前還處在生命周期的前半程，同樣面臨故障率高，產(chǎn)品升級(jí)換代快，版本多等問題。如何從全生命周期管理的角度做好兩種技術(shù)的平滑演進(jìn)和過度成為擺在中國移動(dòng)面前一個(gè)重要課題。

根據(jù)全生命周期管理的理念，對(duì)SDH這類技術(shù)和質(zhì)量都相對(duì)穩(wěn)定，且處在生命周期后半程的產(chǎn)品，需要更加關(guān)注它的故障率，通過新舊替換的方法，適當(dāng)延長網(wǎng)絡(luò)服務(wù)年限3～5年。對(duì)于PTN等新技術(shù)產(chǎn)品需要加大部署的力度，已經(jīng)完成部署的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能承載低等級(jí)業(yè)務(wù)，暴露問題，盡快度過早期故障期。對(duì)高等級(jí)業(yè)務(wù)可暫時(shí)保留在原網(wǎng)絡(luò)上。通過3～5年技術(shù)成熟期，PTN等新技術(shù)逐漸穩(wěn)定，SDH等老產(chǎn)品服務(wù)期也開始接近尾聲，此時(shí)可以考慮將重要業(yè)務(wù)往PTN等新技術(shù)上遷移。實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)的新老交替，平滑過渡，減少業(yè)務(wù)損傷。

7 總結(jié)

本文對(duì)設(shè)備生命周期管理概念進(jìn)行了定義，從多個(gè)維度對(duì)生命周期管理的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并從設(shè)備軟硬件的全生命周期與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行了深入分析，便于生產(chǎn)維護(hù)人員和廠商及時(shí)掌握設(shè)備軟硬件所處的生命周期的不同階段的特點(diǎn)，更有效地進(jìn)行質(zhì)量管理和控制。

[1] 劉盛軻. 基于全生命周期理論的設(shè)備管理信息化方案[J]. 科技創(chuàng)業(yè)月刊, 2010,(7).

[2] 陳堅(jiān)，高飛. 電力設(shè)備生命周期管理[J]. 電力信息化, 2005,3(5).