提高IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率研究

姜洪斌，盧媛，楊禹太，劉奇志，張睿，楊冉昕，趙慧群

（國網(wǎng)山東省電力公司威海供電公司互聯(lián)網(wǎng)部，山東 威海 264200）

IMS（IP Multimedia Subsystem）是下一代電信網(wǎng)的核心控制系統(tǒng)，也是目前業(yè)界公認的固定和移動融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。按照國網(wǎng)山東省電力公司對IMS 電話交換網(wǎng)建設(shè)要求，威海供電公司IMS 行政電話交換網(wǎng)于2015 年1 月1 日正式開通，是“機關(guān)部室、基層單位、供電所、變電站”等辦公場所唯一的電話通信平臺，在企業(yè)生產(chǎn)管理中發(fā)揮了不可或缺的作用。如果IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率降低，則會增大辦公電話中斷的概率。

1 課題選擇

1.1 上級要求

（1）國網(wǎng)山東省電力公司《信息通信系統(tǒng)運行維護規(guī)范》中要求：地市供電公司負責(zé)所轄行政電話交換網(wǎng)24h 安全穩(wěn)定運行。

（2）威海供電公司《信息通信系統(tǒng)運行維護管理制度》中規(guī)定：IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率（k）不得低于98%，如公式（1）：

1.2 問題現(xiàn)狀

截至2018 年年底，威海供電公司IMS 行政電話交換網(wǎng)共接入設(shè)備2043 個、覆蓋73 個生產(chǎn)辦公場所，QC 小組對2015 ～2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率進行統(tǒng)計，如表1、圖1。

由圖1 可知，隨著IMS 行政電話交換網(wǎng)接入設(shè)備數(shù)量的增加，其規(guī)模也在逐漸擴大，運行率呈逐年下降趨勢，2018年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率已降低至97.08%。

1.3 課題選定

IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率降低，意味著運行中的設(shè)備故障時間多達80.592h，增大了各辦公場所電話中斷的概率，因此，QC 小組將《提高IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率》作為2019 年QC 小組活動的課題。

表1 IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率統(tǒng)計表

圖1 IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率趨勢圖

2 現(xiàn)狀調(diào)查與目標(biāo)設(shè)定

2.1 調(diào)查一：2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率狀況

對2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率進行統(tǒng)計分析，具體如表2、圖2。結(jié)論：2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)各月的運行率普遍偏低。

圖2 2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率曲線分析圖

表2 2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率統(tǒng)計表

表3 2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)故障類型及次數(shù)統(tǒng)計表

2.2 調(diào)查二：尋找“2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率偏低”的癥結(jié)

（1）分析2018 年全年故障類型。QC 小組認真分析了IMS 行政電話交換網(wǎng)集成狀況，并根據(jù)《2018 年行政電話交換網(wǎng)故障記錄》，對其全年故障類型及次數(shù)進行統(tǒng)計，如表3。

調(diào)查表明：2018 年全年總計119 次故障中，其中“接入層設(shè)備”故障達到86 次、所占比例為72.27%，遠高于其它部分所占比例（對應(yīng)的故障時間為203h 亦最多，所占比例為79.29%）。結(jié)論：“接入層設(shè)備”故障多。

（2）針對“接入層設(shè)備”故障多進行分析。“接入層設(shè)備”主要由“接入交換機、IAD 綜合接入設(shè)備、模擬電話及線路、IP 電話及線路”等構(gòu)成，小組對“接入層設(shè)備”故障進行分類匯總分析，具體如表4。

表4 2018 年“接入層設(shè)備”故障時間排列表

2018 年，73 個辦公場所內(nèi)的“接入層設(shè)備”總計故障時間為203h，其中“模擬電話線路、接入交換機”的故障持續(xù)時間為147h（累計占比72.41%）。當(dāng)“模擬電話線路、接入交換機”的故障持續(xù)時間過長時，就會增大各辦公場所電話中斷的概率。結(jié)論：“模擬電話線路故障持續(xù)時間長、接入交換機故障持續(xù)時間長”是導(dǎo)致“IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率低”的癥結(jié)所在。

2.3 調(diào)查三：目標(biāo)值依據(jù)分析

（1）與省內(nèi)同行業(yè)單位對比。2019 年1 月19 日，小組成員張睿對省內(nèi)同行業(yè)5 家單位的“2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率”進行了調(diào)研，其中：青島供電公司IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率最高為98.46%，而威海供電公司目前現(xiàn)狀值為97.08%，由此QC 小組確定了趕超目標(biāo)。

（2）與我們最好情況對比。由調(diào)查一（圖2）的分析可知，2018 年威海供電公司“IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率＞98%要求值”的月份有3 個月（2、5、10 月），其運行率平均值（k1）的計算如下：

實際工作表明，把IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率提高至98%以上是可能的。

（3）理論解決值計算。由調(diào)查二（表3）中的數(shù)據(jù)可知，2018 年IMS 行政電話交換網(wǎng)全年故障時間為256h；又由調(diào)查二（表4）中的數(shù)據(jù)可知，其中的“兩項癥結(jié)”故障時間為147h（占比72.41%）。如果QC 小組能夠解決掉70%的癥結(jié)問題，則IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率的理論值（k2）的計算如下：

因此，小組只需將癥結(jié)問題解決到70%，就可以超額完成任務(wù)，將IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率提高至98%以上是可行的。

2.4 目標(biāo)設(shè)定

依據(jù)調(diào)查三分析，設(shè)定活動目標(biāo)為：把IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率由目前現(xiàn)狀的97.08%提高至98.25%。

3 原因分析

針對“模擬電話線路故障持續(xù)時間長、接入交換機故障持續(xù)時間長”是導(dǎo)致“IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率低”的癥結(jié)問題，QC 小組成員展開“頭腦風(fēng)暴法”，并使用關(guān)聯(lián)圖工具進行了原因分析，具體如圖3。

圖3 原因分析關(guān)聯(lián)圖

根據(jù)關(guān)聯(lián)圖，共找出了9 條末端因素，它們是培訓(xùn)時間不夠、培訓(xùn)針對性不強、更換墻內(nèi)斷線線纜難度大、維修供電所電話線路雜音故障時間長、缺少電話線路作業(yè)指導(dǎo)書、機房中操作空間狹窄、庫存交換機備件不足、巡檢周期長、網(wǎng)絡(luò)拓撲不是星形結(jié)構(gòu)。

4 確定主要原因

QC 小組成員對找出來的9 條末端因素，分別明確了確認“內(nèi)容、方法、標(biāo)準(zhǔn)、日期和責(zé)任人”并制訂了要因確認計劃表。隨后根據(jù)要因確認計劃表，對9 條末端因素逐一進行要因確認。

4.1 要因確認一：培訓(xùn)時間不夠

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)部《2018 年培訓(xùn)記錄表》，統(tǒng)計人均培訓(xùn)學(xué)時，得出全年培訓(xùn)時間=66h ≥60h 標(biāo)準(zhǔn)，符合要求。結(jié)論：非要因。

4.2 要因確認二：培訓(xùn)針對性不強

統(tǒng)計培訓(xùn)課程針對性及參加人員考試成績：（1）專業(yè)培訓(xùn)課程=7 門＞5 門標(biāo)準(zhǔn)；（2）參加人員考試績=94.69 分＞90 分標(biāo)準(zhǔn)，符合要求。結(jié)論：非要因。

4.3 要因確認三：更換墻內(nèi)斷線線纜難度大

通過調(diào)查統(tǒng)計可知：目前共有3 類辦公場所，總計有墻內(nèi)布線區(qū)域73 處，其中“更換墻內(nèi)電話斷線線纜難度大”的區(qū)域有29 處＞10 處標(biāo)準(zhǔn)，且墻內(nèi)套管結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重新穿線難度大。結(jié)論：要因。

4.4 要因確認四：維修供電所電話線路雜音故障時間長

根據(jù)《2018 年電話故障報修記錄》，統(tǒng)計2018 年度維修供電所電話線路雜音故障用時情況。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，每個供電所的“平均維修用時”均低于確認標(biāo)準(zhǔn)48h/次，符合要求。結(jié)論：非要因。

4.5 要因確認五：缺少電話線路作業(yè)指導(dǎo)書

小組成員將現(xiàn)有的《威海供電公司電話線路作業(yè)指導(dǎo)書》進行匯總，并于《國家電網(wǎng)公司電力通信作業(yè)規(guī)范》進行對比，確認現(xiàn)有的《電話線路作業(yè)指導(dǎo)書》內(nèi)容均符合國家電網(wǎng)公司頒布的規(guī)范要求。結(jié)論：非要因。

4.6 要因確認六：機房操作空間狹窄

對73 處辦公場所的“接入?yún)^(qū)域機房操作空間”分別進行現(xiàn)場調(diào)查，確認結(jié)果：（1）機柜四周人員的操作空間平均值=63.5cm＞60cm 標(biāo)準(zhǔn)；（2）機柜內(nèi)部設(shè)備的安裝間隔平均值=3.6U＞3U（1U=2.5cm）標(biāo)準(zhǔn)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)論：非要因。

4.7 要因確認七：庫存交換機備件不足

對互聯(lián)網(wǎng)部庫房中的各類交換機備件進行清查統(tǒng)計，通過清查可知，庫存的各類交換機設(shè)備數(shù)量滿足供應(yīng)要求，結(jié)論：非要因。

4.8 要因確認八：網(wǎng)絡(luò)巡檢周期長

互聯(lián)網(wǎng)部目前采用的是：（1）由2 名網(wǎng)絡(luò)管理員進行網(wǎng)絡(luò)巡檢工作，每隔2h 對電力大廈核心機房的一、二級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行巡檢，巡檢范圍有限；（2）當(dāng)三級網(wǎng)絡(luò)（即各部門的接入層場所）設(shè)備出現(xiàn)故障時，人工登錄及查找時間較長。小組對2018 年1 ～12 月網(wǎng)絡(luò)故障響應(yīng)時間進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理員對網(wǎng)絡(luò)故障的平均響應(yīng)時間為28.6min，遠大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5min 標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)論：要因。

4.9 要因確認九：網(wǎng)絡(luò)拓撲不是星形結(jié)構(gòu)

對現(xiàn)有“IMS 行政電話交換網(wǎng)”拓撲結(jié)構(gòu)進行調(diào)查，在總共73 處的“辦公樓、變電站、供電所”的網(wǎng)絡(luò)拓撲節(jié)點連接中，發(fā)現(xiàn)有41 處的網(wǎng)絡(luò)連接方式不是星形結(jié)構(gòu)，主要存在于“供電所與供電所、變電站與變電站”之間的光纜網(wǎng)絡(luò)，連接層次多、節(jié)點多。因此，當(dāng)某一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點出現(xiàn)問題時，查找網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障費時、費力。結(jié)論：要因。通過以上的要因確認，小組確定了導(dǎo)致癥結(jié)問題的要因有3 個：更換墻內(nèi)斷線線纜難度大、網(wǎng)絡(luò)巡檢周期長、網(wǎng)絡(luò)拓撲不是星型結(jié)構(gòu)。

5 制定對策

小組成員針對3 個要因，各提出3 個初步方案，并從“有效性、可實施性、經(jīng)濟性、可靠性”等四個方面進行評估和分析后，各自選定一個最佳方案，并針對優(yōu)選出的最佳方案，將最佳方案進一步細化，并按照5W1H 原則，制定對策表，具體如表5。

表5 對策表

6 對策實施

6.1 對策一：采用網(wǎng)線實施墻外綜合布線

（1）措施1：制定改造計劃和改造步驟：①小組成員制定了改造計劃。計劃對28 處地點的布線進行改造（其中：高區(qū)樓1 處、經(jīng)區(qū)樓1 處、變電站21 處、供電所5 處），計劃上報公司互聯(lián)網(wǎng)部后并獲得批準(zhǔn)。②小組隨后制定了綜合布線改造步驟：1）進行項目招標(biāo)；2）確定施工單位；3）編制《IP 電話網(wǎng)絡(luò)綜合布線指導(dǎo)書》；4）全程參加施工監(jiān)理；5）對總計28 處的綜合布線進行驗收。

（2）措施2：委托施工單位進行改造并做好監(jiān)理工作：①3 月1 日“IP 電話網(wǎng)絡(luò)綜合布線”項目通過招標(biāo)，由威海海源網(wǎng)絡(luò)公司進行“辦公樓、變電站、供電所”的綜合布線改造。②規(guī)定了各處項目的完工期限并制定了《綜合布線驗收標(biāo)準(zhǔn)》；③委派2 名小組成員全程參加項目的施工與監(jiān)理。

（3）對建成的綜合布線系統(tǒng)進行測試及驗收。小組按照《綜合布線驗收標(biāo)準(zhǔn)》，對28 處改造項目進行現(xiàn)場檢查、驗收及測試，各處的綜合布線運行率達到95%以上，均達到驗收標(biāo)準(zhǔn)。

（4）施效果檢查。2019 年3 月25 日，綜合布線系統(tǒng)正式投運，小組對綜合布線運行情況進行統(tǒng)計見表6。綜合布線系統(tǒng)的投運，不但排除了各處辦公場所的“墻內(nèi)電話線路斷線”故障，而且還增加了電話線路擴展的條數(shù)，使電話線路變得規(guī)范、有序，提高了電話線路故障運維的工效。綜合布線運行率=97.66%＞95%的目標(biāo)值，對策一目標(biāo)實現(xiàn)。

表6 綜合布線系統(tǒng)運行情況統(tǒng)計表

6.2 對策二：使用巡檢系統(tǒng)進行巡檢

（1）措施1：統(tǒng)計“IMS 行政電話交換網(wǎng)”巡檢現(xiàn)狀。對現(xiàn)有的巡檢方式進行統(tǒng)計，如表7。統(tǒng)計表明：現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)巡檢方式發(fā)現(xiàn)故障時間的間隔為2h、巡檢效率低，難以適應(yīng)工作需求。

表7 “IMS 行政電話交換網(wǎng)”巡檢方式現(xiàn)狀統(tǒng)計表

（2）措施2：確定巡檢系統(tǒng)流程方案并對系統(tǒng)進行開發(fā)、測試：①首先，小組成員對巡檢系統(tǒng)的功能進行討論，確定系統(tǒng)流程方案，如圖4。②隨后，小組成員按照開發(fā)流程圖（如圖5），利用VB 開發(fā)工具進行軟件開發(fā)。③巡檢軟件開發(fā)完成后，對巡檢系統(tǒng)進行測試。我們搭建了一個試驗環(huán)境，對將2 臺交換機進行配置后并加入到開發(fā)的巡檢系統(tǒng)中，巡檢系統(tǒng)準(zhǔn)確地獲得了交換機中的各種信息。④對巡檢系統(tǒng)采用“拔掉交換機設(shè)備級聯(lián)端口線方式”進行測試，測試結(jié)果如表8。結(jié)論：5 次測試結(jié)果表明，系統(tǒng)可靠有效。

圖4 巡檢系統(tǒng)流程方案圖

圖5 巡檢系統(tǒng)開發(fā)流程圖

表8 電力大廈中心機房網(wǎng)絡(luò)巡檢系統(tǒng)測試統(tǒng)計表

（3）措施3：將巡檢系統(tǒng)上線運行。小組成員將設(shè)備添加到界面上，輸入設(shè)備的相關(guān)配置（如名稱、IP 地址），形成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備列表。最終，巡檢系統(tǒng)顯示整個“IMS 行政電話交換網(wǎng)”拓撲運行圖。

（4）實施效果檢查。巡檢系統(tǒng)上線運行7 天后，小組對巡檢系統(tǒng)的故障響應(yīng)時間進行了統(tǒng)計，具體如表9。使用巡檢系統(tǒng)后，值班人員不僅可以對交換機設(shè)備的運行狀態(tài)了如指掌，而且發(fā)現(xiàn)故障響應(yīng)時間小于30 秒，遠低于目標(biāo)值5分鐘，并及時發(fā)送短信至指定的手機，給網(wǎng)絡(luò)故障處理節(jié)約了寶貴的時間，對策二目標(biāo)實現(xiàn)。

表9 2019 年3 月21 ～27 日巡檢系統(tǒng)故障響應(yīng)時間統(tǒng)計表

6.3 對策三：利用光纜通道，重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)線路

（1）措施1：查閱光纜明細表，統(tǒng)計光纜資源：①查閱光纜明細表。查閱的資料顯示，全公司73 個辦公場所中，其中東南西北四個方位共有41 處的光纜連接結(jié)構(gòu)是“串聯(lián)”而非“星形”，因此，我們需要對這41 處的光纜資源進行統(tǒng)計，以確定是否有足夠的光纖通道實現(xiàn)線路整改。②統(tǒng)計“變電站、供電所”光纜纖芯，具體如表10、表11。通過統(tǒng)計得知，目前的光纜資源豐富，有足夠的剩余光纖進行線路改造，能夠滿足所有變電站、供電所的更換需求。

表10 “變電站”光纜纖芯統(tǒng)計表

表11 “供電所”光纜纖芯統(tǒng)計表

（2）措施2：對線路重新進行規(guī)劃。根據(jù)電力大廈的中心位置，小組成員將IMS 行政電話交換網(wǎng)分為多個區(qū)域，把電力大廈作為每個區(qū)域“星形”結(jié)構(gòu)的中心，再將“接入層交換機”作為二級“星形”結(jié)構(gòu)的中心，把每個“變電站、供電所”連接起來，形成“大星套小星”的結(jié)構(gòu)，具體規(guī)劃如圖6。通過對41 個需要重新規(guī)劃的“變電站、供電所”的光纜連接走向進行討論分析，小組最終確定了規(guī)劃藍圖，為下一步具體實施做好了準(zhǔn)備。

圖6 光纖網(wǎng)絡(luò)線路規(guī)劃圖

（3）措施3：根據(jù)規(guī)劃，對IMS 行政電話交換網(wǎng)中“供電所、變電站”線路進行調(diào)整。組成員分成多組，對自己負責(zé)的設(shè)備跳纖進行倒換和調(diào)整，如表12。

表12 任務(wù)分派表

（4）實施效果檢查。41 處“變電站、供電所”全部實現(xiàn)直接與“電力大廈核心設(shè)備”相連，網(wǎng)絡(luò)形成“星形”結(jié)構(gòu)，具體如圖7。網(wǎng)絡(luò)形成“星形”結(jié)構(gòu)后，交換機管理變得方便有序，極大地縮短了“各處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障”的研判時間，對策三目標(biāo)實現(xiàn)。

圖7 改造后的IMS 行政電話交換網(wǎng)拓撲圖

7 效果檢查

7.1 對目標(biāo)值進行檢查

經(jīng)過QC 小組成員的努力，IMS 行政電話交換網(wǎng)于2019年4 月1 日正式改造完畢，小組對改造后4 ～6 月的運行情況進行了統(tǒng)計（如表13）。依據(jù)表13 數(shù)據(jù)，繪制了IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率效果及目標(biāo)值檢查對比圖（如圖8）。結(jié)論：由圖8 可以看出，活動后的IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率均在98.25%的目標(biāo)值之上。

7.2 對癥結(jié)消除情況進行檢查

小組對活動后（2019 年4 ～6 月）的IMS 行政電話交換網(wǎng)中“接入層設(shè)備”故障時間進行分類統(tǒng)計，并依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制了活動前、活動后的“接入層設(shè)備”故障時間排列圖（如圖9）。

表13 活動前、活動中、活動后的IMS 行政電話交換網(wǎng)運行情況統(tǒng)計表

圖8 IMS 行政電話交換網(wǎng)改造后運行率效果及目標(biāo)值檢查對比圖

圖9 活動前、活動后的“接入層設(shè)備”故障時間排列對比圖

由圖9 可知：活動后的“模擬電話線路、接入交換機”故障持續(xù)時間明顯降低，癥結(jié)問題由活動前的72.41%下降至活動后的57.24%，影響“IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率低”的癥結(jié)問題得到了解決。

7.3 經(jīng)濟效益

本次QC 活動，雖然未產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益，但隨著自動巡檢系統(tǒng)的投入使用，降低了網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)人力巡檢成本（按照25 元/人/h 的人力成本計算，全年可降低25 元×2 人×2h×365 天=36500 元的人力成本）。

圖11 2018 年1 月～2019 年9 月IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率趨勢圖

7.4 社會效益

IMS 行政電話交換網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，為企業(yè)的管理及生產(chǎn)工作提供了堅強的支撐，改造后的IMS 行政電話交換網(wǎng)完全能夠承擔(dān)“IP 電話、模擬電話、移動電話、5G 無線網(wǎng)”之間的互連互通，為開展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

8 制定鞏固措施

8.1 鞏固措施

QC 小組將對策表中的有效措施資料進行了標(biāo)準(zhǔn)化整理，并上報公司主管部門批準(zhǔn)，將批準(zhǔn)后的《IP 電話網(wǎng)絡(luò)綜合布線作業(yè)指導(dǎo)書》、《IMS 行政電話交換網(wǎng)巡檢系統(tǒng)操作規(guī)范》納入班組管理資料中，將《IMS 行政電話交換網(wǎng)星形拓撲圖》納入公司互聯(lián)網(wǎng)部的運維規(guī)范中。

8.2 跟蹤檢查

2019 年7 ～9 月為本次QC 小組課題的鞏固期，小組對“活動前、活動中、活動后、鞏固期”的IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率進行了統(tǒng)計并繪制了運行率趨勢圖（如圖11）。結(jié)論：鞏固期內(nèi)的IMS 行政電話交換網(wǎng)運行率均在目標(biāo)值98.25%之上，符合標(biāo)準(zhǔn)。

9 總結(jié)和下一步打算

通過此次QC 小組活動，小組不僅拓寬了網(wǎng)絡(luò)、綜合布線、軟件開發(fā)等方面的知識，對變電站現(xiàn)場中的安全運行也有了更深刻的認識；遵循PDCA 循環(huán)開展活動并實現(xiàn)了目標(biāo)并取得了3 項成果。下一步，將對公司信息通信機房運行環(huán)境溫度偏高的問題進行解決，將以《降低信息通信機房運行環(huán)境溫度》作為下一年度的活動課題。