基于大數(shù)據(jù)分析的高校多媒體設(shè)備可靠性研究

史 萌， 劉青竹

（天津大學(xué)a.資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理處；b.信息與網(wǎng)絡(luò)中心，天津 300072）

0 引 言

隨著我國教育事業(yè)發(fā)展，智能化、信息化的管理手段不斷豐富，在教學(xué)環(huán)境中占比最大，使用率最高的多媒體教學(xué)設(shè)備在使用維護(hù)過程中會(huì)產(chǎn)生大量未經(jīng)過分析和處理的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備可靠性提升、設(shè)備更換策略都有著巨大的參考價(jià)值。因此，如何基于對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，提升高校多媒體設(shè)備可靠性，降低維護(hù)成本并針對(duì)故障設(shè)備年限制定更新策略便成為研究的焦點(diǎn)。

可靠性研究最早應(yīng)用于二戰(zhàn)后的軍事設(shè)備領(lǐng)域，后應(yīng)用于空間領(lǐng)域和宇航科學(xué)的設(shè)備檢測(cè)環(huán)節(jié)。20世紀(jì)70 年代后，隨著建立數(shù)學(xué)模型為手段的可靠性數(shù)學(xué)；以研究故障物理機(jī)制和檢測(cè)方法為主的可靠性物理；以及立足設(shè)備可靠性，并對(duì)其進(jìn)行定性和定量綜合分析的系統(tǒng)工程學(xué)科相繼發(fā)展，可靠性分析研究推廣至民用各領(lǐng)域［1］。

目前，我國高校教學(xué)技術(shù)部門對(duì)多媒體設(shè)備可靠性研究還不夠深入，主要體現(xiàn)在報(bào)修數(shù)據(jù)還未引起重視、保留的數(shù)據(jù)相對(duì)較少，即使有也很少根據(jù)實(shí)際進(jìn)行深入挖掘和系統(tǒng)整理。董英男等［2］結(jié)合學(xué)校具體的維修數(shù)據(jù)，對(duì)出現(xiàn)故障的現(xiàn)象和平均故障間隔時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算，提出增強(qiáng)人員培訓(xùn)；強(qiáng)化設(shè)備穩(wěn)定；提升維修時(shí)效和加強(qiáng)服務(wù)調(diào)研四大舉措?？卤螅?-4］通過對(duì)學(xué)校2014 ～2018 年的多媒體設(shè)備真實(shí)硬件故障和巡查檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出設(shè)備生命周期按照穩(wěn)定期進(jìn)行分類的概念，并據(jù)此制定設(shè)備組合管理策略。以上兩位老師都在聚焦大數(shù)據(jù)條件下設(shè)備可靠性的精細(xì)化管理，但未通過線性回歸對(duì)多年來的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，在分析過程中雖進(jìn)行了數(shù)據(jù)描述等基礎(chǔ)性統(tǒng)計(jì)，對(duì)計(jì)算過程和結(jié)論推導(dǎo)尚未充分體現(xiàn)。鑒于此，首先對(duì)2016 ～2021 年6 年間天津大學(xué)衛(wèi)津路校區(qū)多媒體設(shè)備報(bào)修和巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)描述，從總體上進(jìn)行趨勢(shì)把握；再利用SPSS分析軟件對(duì)2020 和2021 年的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，分析總報(bào)修數(shù)量與年度使用時(shí)間和設(shè)備實(shí)際已使用年限的線性相關(guān)性；基于MTBF（平均故障間隔時(shí)間）對(duì)近2 年的純硬件報(bào)修數(shù)據(jù)進(jìn)行分設(shè)備統(tǒng)計(jì)，再結(jié)合對(duì)非硬件問題的分析；最終給出高校多媒體設(shè)備可靠性提升策略。

1 多媒體教室設(shè)備可靠性總體概述

設(shè)備可靠性是指設(shè)備在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力［5］。可靠性分析是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行使用情況，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)等工具，對(duì)其某段時(shí)期內(nèi)的運(yùn)行正常與否的可能性進(jìn)行合理預(yù)測(cè)［6］。設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)除去設(shè)計(jì)制造等環(huán)節(jié)，本研究僅從使用過程形成的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在狹義上進(jìn)行界定和獲取，指在學(xué)校教學(xué)使用過程中，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的報(bào)修、檢修故障記錄，反映最真實(shí)的使用情況和可靠程度，可為故障統(tǒng)計(jì)分析、設(shè)備可靠性管理提升、優(yōu)化采購選型提供重要依據(jù)。

我校現(xiàn)有公共教室361 間，包含多媒體教室342間（含遠(yuǎn)程互動(dòng)教室30 間、常態(tài)化錄播教室14 間）、多屏研討型智慧教室3 間、智慧語音教室16 間，主要分布在衛(wèi)津路校區(qū)和北洋園校區(qū)的18 個(gè)教學(xué)樓內(nèi)。由于實(shí)行校區(qū)管理制度，本研究主要針對(duì)衛(wèi)津路校區(qū)多媒體教室報(bào)修及巡檢情況進(jìn)行系統(tǒng)分析。

從2016 ～2021 年6 年間12 個(gè)學(xué)期，共收集設(shè)備報(bào)修數(shù)據(jù)2 359 條，涉及衛(wèi)津路校區(qū)中7 個(gè)教學(xué)樓、149 間多媒體教室設(shè)備，報(bào)修原數(shù)據(jù)主要包含報(bào)修檢修時(shí)間、故障教學(xué)樓教室號(hào)、故障現(xiàn)象、直接故障原因及處理進(jìn)度幾個(gè)部分，結(jié)合校歷中的使用天數(shù)，可得到多媒體運(yùn)行故障總體趨勢(shì)，如圖1、2 所示。

由圖1、圖2 可以判斷，報(bào)修數(shù)量受教室使用頻率、設(shè)備老化程度影響，如19、23、26A、26B 教學(xué)樓進(jìn)行多媒體設(shè)備更新（2019 年）后，多媒體設(shè)備報(bào)修量明顯減少，故障報(bào)修率由2019 年前的平均2.11（2016 上～2018 下報(bào)修率均值）顯著下降至0.92（2019 上～2021 下報(bào)修率均值）。其中在2020 年下半學(xué)期出現(xiàn)一次波動(dòng)，對(duì)原始報(bào)修數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，是由于當(dāng)時(shí)學(xué)校為應(yīng)對(duì)常態(tài)化疫情防控新需求，安裝新設(shè)備新軟件，教師有一段磨合過程所致。由此可見，有規(guī)律的提升設(shè)備硬件是降低設(shè)備故障、改善教學(xué)環(huán)境的有效手段。

圖2 2016 ～2021年多媒體報(bào)修總體故障維修率

2 基于一元線性回歸的設(shè)備報(bào)修量影響因素分析

2.1 一元線性回歸模型構(gòu)建

在多媒體報(bào)修維修實(shí)踐中，數(shù)據(jù)錯(cuò)綜復(fù)雜，為進(jìn)一步探究教室使用頻率、設(shè)備老化因素對(duì)報(bào)修數(shù)量的影響程度，分年度、分教學(xué)樓對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化。報(bào)修數(shù)據(jù)可分為純硬件問題報(bào)修和非硬件問題兩類，純硬件問題如：投影機(jī)、中控機(jī)、功放機(jī)、電腦、轉(zhuǎn)接頭等硬件故障導(dǎo)致的，且在現(xiàn)場(chǎng)無法通過重啟進(jìn)行自修復(fù)的報(bào)修。非硬件問題如：任課教師誤操作、不會(huì)使用、安裝個(gè)性化軟件、軟件報(bào)錯(cuò)等導(dǎo)致的報(bào)修。年度報(bào)修總數(shù)和純硬件問題報(bào)修數(shù)量均為連續(xù)數(shù)值型變量，因此利用SPSS軟件，引入一元線性回歸分析。一元線性回歸，也稱簡(jiǎn)單回歸，是反映自變量隨著因變量的數(shù)量變化關(guān)系，也是研究其因果關(guān)系的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法［7-8］。模型的基本結(jié)構(gòu)為：

其中：a為常數(shù)項(xiàng)，b為y與x之間的直線影響系數(shù)。多媒體總體報(bào)修數(shù)據(jù)應(yīng)為因變量y1，各教學(xué)樓年度使用準(zhǔn)確時(shí)長（可由多媒體總控系統(tǒng)導(dǎo)出），為自變量x1；設(shè)備純硬件報(bào)修數(shù)量為因變量y2，設(shè)備老化程度（即教學(xué)樓中報(bào)修設(shè)備已使用年限總和），為自變量x2。

由于衛(wèi)津路校區(qū)多媒體設(shè)備多是在2019 年后更新完成，保留的數(shù)據(jù)類別相對(duì)完整、穩(wěn)定，故搜集2020和2021 年度的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。原始數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 2020 年多媒體設(shè)備報(bào)修情況原始數(shù)據(jù)

表2 2021 年多媒體設(shè)備報(bào)修情況原始數(shù)據(jù)

2.2 一元線性回歸檢驗(yàn)及結(jié)果分析

利用SPSS軟件對(duì)表1 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算可得數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可知：2020 年總報(bào)修量與設(shè)備使用時(shí)長相關(guān)情況，如圖3 所示。

圖3 總報(bào)修量與設(shè)備使用時(shí)長相關(guān)性分析

（1）查看殘差的正態(tài)P-P 圖，散點(diǎn)基本落在對(duì)角線附近，可認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)化殘差服從正態(tài)分布；在散點(diǎn)圖，散點(diǎn)散亂分布，不存在異方差，且標(biāo)準(zhǔn)化殘差絕對(duì)值在2 以內(nèi)，服從正態(tài)分布，說明數(shù)據(jù)可以使用一元線性回歸方法來處理。

（2）“模型摘要表”顯示：R2為0.888，說明2020年總體報(bào)修量的88.8%可由自變量年度使用時(shí)長進(jìn)行解釋，影響力很大。

（3）“系數(shù)”表顯示：使用時(shí)長可以顯著正向影響2020 年總體報(bào)修量，影響系數(shù)為0.004 ＞0，且顯著性P=0.001 ＜0.05，說明回歸模型通過了置信水平為0.05的F檢驗(yàn)，認(rèn)為設(shè)備年度使用時(shí)長與總報(bào)修量之間存在直線的線性關(guān)系。未標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的解釋是：年度使用時(shí)長的數(shù)值增加1 個(gè)單位，2020 年的總體報(bào)修量隨之增加0.004 個(gè)。

2020 年純硬件報(bào)修量與報(bào)修硬件設(shè)備已使用年限相關(guān)情況：

（1）查看殘差的正態(tài)P-P 圖、在散點(diǎn)圖均服從正態(tài)分布，數(shù)據(jù)可以使用一元線性回歸方法來處理。

（2）“模型摘要表”顯示：R2為0.767，說明2020年純硬件報(bào)修量的76.7%可由自變量設(shè)備已使用年限進(jìn)行解釋，且影響力較大。

（3）“系數(shù)”表顯示：設(shè)備已使用年限可以顯著正向影響2020 年的純硬件報(bào)修量，影響系數(shù)為0.114 ＞0，且顯著性P=0.01 ＜0.05，說明回歸模型通過了F檢驗(yàn)，存在一元線性關(guān)系?？山忉尀椋涸O(shè)備已使用年限增加1 個(gè)單位，2020 年的純硬件報(bào)修量隨之增加0.114 個(gè)。

對(duì)2021 年的兩組相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了同樣處理及分析，查看殘差的正態(tài)P-P圖、在散點(diǎn)圖均可以使用一元線性回歸方法。①2021 年總體報(bào)修量的89.5%可由年度使用時(shí)長進(jìn)行解釋，影響力很大；影響系數(shù)為0.003 ＞0，且顯著性P=0.001 ＜0.05，年度使用時(shí)長可以顯著正向影響2021 年的總體報(bào)修量。②2021 年純硬件報(bào)修量的89.7%可由自變量設(shè)備已使用年限進(jìn)行解釋，影響力很大；影響系數(shù)為0.171 ＞0，顯著性P=0.01 ＜0.05，設(shè)備已使用年限可以顯著正向影響2021 年的純硬件報(bào)修量。

綜合以上，本文采用一元線性回歸研究了設(shè)備年度使用時(shí)長對(duì)報(bào)修總量，以及設(shè)備已使用年限對(duì)純硬件報(bào)修量的直線影響關(guān)系，從線性回歸模型的診斷可以認(rèn)為：2020 年及2021 年的兩組數(shù)據(jù)均存在較強(qiáng)的一元線性關(guān)系，即設(shè)備使用時(shí)間越多的教學(xué)樓，教學(xué)任務(wù)越重，總報(bào)修量（含軟硬件故障）越多；使用越久的設(shè)備，報(bào)修量越大，故障越多，基于此結(jié)論可構(gòu)建相關(guān)對(duì)策建議。

3 基于平均故障間隔時(shí)間的多媒體設(shè)備可靠性分析

3.1 平均故障間隔時(shí)間（MTBF）的概念及計(jì)算方法

MTBF（Mean Time Between Failure），是衡量設(shè)備可靠性的重要指標(biāo)，用于反映設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力，為兩次相鄰故障間的平均工作時(shí)間。同時(shí)為便于計(jì)算也規(guī)定MTBF為設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)累計(jì)正常工作時(shí)間與出現(xiàn)故障的次數(shù)之比［9］。當(dāng)設(shè)備使用壽命服從指數(shù)分布時(shí)，MTBF 的倒數(shù)為故障率，用λ表示。MTBF數(shù)值越大，設(shè)備可靠性愈高，能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力愈強(qiáng)［10］。

高校多媒體設(shè)備的MTBF 可定義為在高校多媒體教室內(nèi)，進(jìn)行支撐和服務(wù)教學(xué)的多種多媒體設(shè)備每兩次相鄰故障間保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望，可理解為N種參與教學(xué)設(shè)備兩次相鄰故障間的平均工作時(shí)間［11］。在高校教學(xué)實(shí)踐中，參與設(shè)備一般包括：中控、計(jì)算機(jī)（云終端）、投影機(jī)、幕布、攝像機(jī)、顯示器、功放、音箱、話筒、機(jī)柜、交換機(jī)及轉(zhuǎn)接展示設(shè)備等，由此概念，可以得出計(jì)算設(shè)備總體平均故障間隔時(shí)間的計(jì)算公式，用MTBF總來表示：

設(shè)備可靠度是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)，根據(jù)設(shè)備可靠性的定義可解釋為設(shè)備在規(guī)定條件下，規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，一般用R（t）表示［12］。

假設(shè)有n0個(gè)相同設(shè)備或組件，在時(shí)間（t-Δt，t）內(nèi)，有nf（t）個(gè)失效、ns（t）個(gè)可正常工作，其中nf（t）+ns（t）=n0。

在時(shí)刻t，根據(jù)可靠度定義

令T表示失效時(shí)間的隨機(jī)變量，則時(shí)刻t的可靠度函數(shù)為

失效率的累積分布函數(shù)為

失效時(shí)間T存在概率密度函數(shù)f（t），則

根據(jù)設(shè)備失效率浴盆曲線特征服從指數(shù)分布，則f（t）=λe-λt。

由此得到可靠度函數(shù)：

用可靠度函數(shù)來表示在一定時(shí)間段內(nèi)，設(shè)備出現(xiàn)失效的概率為

3.2 基于MTBF的高校多媒體純硬件故障分析

設(shè)備使用時(shí)長可由多媒體總控系統(tǒng)進(jìn)行獲取，2020 年和2021 年15 種多媒體設(shè)備使用時(shí)長累計(jì)分別為681 165 h和1 129 935 h，共出現(xiàn)純硬件故障111次，故

因此，由MTBF公式可計(jì)算得出2020—2021 兩年間，天津大學(xué)多媒體設(shè)備的總體平均故障間隔時(shí)間為16 316 h，依據(jù)校歷折算約為5.374 年，由此可見，我校硬件設(shè)備最佳更換周期約為6 年，與教育部直屬高校固定資產(chǎn)最低使用年限相一致。其故障率λ總為MTBF總的倒數(shù)，應(yīng)為0.186。根據(jù)失效分布函數(shù)F（t），總體第一年失效概率F（1）總=1-e-0.186=17%，第4年失效概率F（4）總=1 -e-0.744=52.5%，由此可見，在第4 年后，我校多媒體設(shè)備的總體故障率已顯著提高。

3.3 基于MTBF的各類設(shè)備純硬件故障分析

為進(jìn)一步探究多媒體系統(tǒng)各主要設(shè)備的使用運(yùn)行及故障情況，對(duì)每一種類設(shè)備依據(jù)純硬件報(bào)修量，細(xì)化MTBF及失效概率的計(jì)算，得到表3。由表3 可知，經(jīng)過計(jì)算，如視頻線（VGA、HDMI）、鍵鼠等消耗品失效概率偏大、失效時(shí)間偏短，視頻線的MTBF 僅為不到1年，鍵鼠的失效概率也會(huì)在第4 年達(dá)到55.3%；與此同時(shí)，音頻線、轉(zhuǎn)換頭雖然失效概率在第5 年和第6 年超過50%，但這些低值易耗品直接影響著教學(xué)正常運(yùn)行，需要技術(shù)部門在巡檢過程中不斷進(jìn)行檢查，并隨時(shí)進(jìn)行更換。

表3 多媒體系統(tǒng)主要設(shè)備MTBF及失效概率

重點(diǎn)關(guān)注多媒體系統(tǒng)的主要設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、中控機(jī)、投影機(jī)、功放。

計(jì)算機(jī)以多樣的呈現(xiàn)方式、多場(chǎng)景感官效果、大容量信息存儲(chǔ)為主要特點(diǎn)成為高校多媒體系統(tǒng)的重要組成部分，我校計(jì)算機(jī)MTBF為2.093 年，失效概率在第2 年即達(dá)到61.5%，與我?？傮wMTBF 的5.374 年差距較大，根據(jù)原始報(bào)修工單，其硬件故障的主要形式是臺(tái)式機(jī)主板電池沒電；硬盤故障導(dǎo)致的無法正常開機(jī)；云終端由于內(nèi)存硬盤等硬件承載力有限，出現(xiàn)騰訊會(huì)議等軟件卡頓、閃退。究其原因，一部分由于電腦長時(shí)間使用，出現(xiàn)了電池沒電；一部分故障較為集中，是由于供應(yīng)的電腦批次硬盤故障率較高所致；還有由于2020年后遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)形式帶來的各種第3 方軟件，對(duì)硬件有較高要求，云終端的硬件運(yùn)行明顯吃力。

中控機(jī)是多媒體系統(tǒng)的核心，與周邊設(shè)備關(guān)聯(lián)度極高，一般通過RS232、RS485、紅外、網(wǎng)絡(luò)等協(xié)議控制投影機(jī)、幕布、計(jì)算機(jī)、功放等周邊設(shè)備的開啟與關(guān)閉，并通過網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器延伸至總控，提取設(shè)備信息、數(shù)據(jù)并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。多媒體中控機(jī)MTBF 為3.314 年，失效概率在第3 年可達(dá)到59.6%，與我校總體MTBF仍存在差距，根據(jù)原始報(bào)修工單，其硬件故障主要體現(xiàn)在IC卡讀卡器、IC 卡控制器、視頻輸出接口面板、網(wǎng)絡(luò)接口面板以及RS232 控制接口等硬件故障。究其原因，讀卡器類故障是長期使用導(dǎo)致，還有部分原因是產(chǎn)品更新?lián)Q代后不穩(wěn)定所致。

音視頻設(shè)備是多媒體系統(tǒng)中的重中之重，直接影響師生視聽體驗(yàn)和教學(xué)效果，投影機(jī)是用來放大圖像顯示的設(shè)備，其特點(diǎn)是使用頻率高、單價(jià)高，燈泡等配件高值易耗，因此，在使用實(shí)踐中，很多高校已開始廣泛使用激光光源投影，一般光源壽命已達(dá)到20 000 h，雖然初期投入的成本較LED光源高，但減少了后期更換燈泡的資金投入及人工投入。我校投影機(jī)MTBF為9.942 年，失效概率在第6 年仍為45.3%，高于我校MTBF總體水平。我校目前在120 座以上教室均配置5 000 lm以上激光光源投影機(jī)，120 座及以下教室采購4 000 ～5 000 lm LCD光源投影機(jī)，并且在日常管理過程中，重視每學(xué)期期末巡檢統(tǒng)計(jì)，凡是燈時(shí)超過2 000 h，即進(jìn)行更換，因此學(xué)期中投影機(jī)報(bào)修量總體偏低。功放機(jī)是將來自音源的信號(hào)進(jìn)行放大的設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)用過程中故障率極低，其MTBF為13.256 年，失效概率在第6 年僅為36.4%，遠(yuǎn)高于我校MTBF的平均水平。

4 非硬件原因?qū)е碌亩嗝襟w設(shè)備軟件報(bào)修分析

通過對(duì)2020-2021 年度的設(shè)備報(bào)修數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、統(tǒng)計(jì)，我校多媒體報(bào)修共503 次，純硬件問題111次，由軟件、教師誤操作、差異化服務(wù)等原因造成的軟報(bào)修392 次。主要呈現(xiàn)出以下15 類問題（按報(bào)修數(shù)量排序）：計(jì)算機(jī)（云終端）、中控機(jī)、教師操作、網(wǎng)絡(luò)問題、用電跳閘、校外人員使用、話筒、功放、音頻線、視頻線、機(jī)柜、攝像頭、顯示器、投影機(jī)、以及其他問題等，具體情況如圖4 所示。

圖4 2020-2021年度按故障設(shè)備類型報(bào)修數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況

由圖4 可知，報(bào)修量前5 名（計(jì)算機(jī)、中控機(jī)、教師操作、網(wǎng)絡(luò)問題、用電問題）的問題合計(jì)占總軟報(bào)修量的88%，其中第4、第5 即為網(wǎng)絡(luò)問題和用電問題，教室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由信網(wǎng)中心負(fù)責(zé)，電力保障由后保部電力中心負(fù)責(zé)，因此，建立良好的溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，定期反饋巡檢故障，建議其他部門將教學(xué)保障擺在更加突出的位置［13］，如遇問題第一時(shí)間進(jìn)行維修顯得尤為必要。

（1）計(jì)算機(jī)/云終端問題。107 次，占比27%。主要涉及未正常開機(jī)；Windows 系統(tǒng)、Office、騰訊會(huì)議、雨課堂等軟件提示激活或安裝更新；為老師加裝個(gè)性化軟件；聲卡驅(qū)動(dòng)需重新加載；軟件沖突、卡頓、閃退、系統(tǒng)崩潰等問題。系統(tǒng)崩潰、教師先插U 盤再開機(jī)、與中控連接的跳線松動(dòng)都是常見的導(dǎo)致計(jì)算機(jī)未正常開機(jī)故障中的原因；近年來，受遠(yuǎn)程、在線等混合式教學(xué)方式影響，騰訊會(huì)議、雨課堂等第3 方軟件插件安裝、更新需求激增，對(duì)此，我校通過分布式桌面云管理系統(tǒng)，對(duì)各教室的電腦情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管和統(tǒng)一部署，結(jié)合頻繁、規(guī)范的巡檢進(jìn)行提前干預(yù)，盡量在課前發(fā)現(xiàn)問題并予以排除。軟件卡頓、閃退、系統(tǒng)崩潰一般是云終端使用壽命長、運(yùn)行慢引起，云終端具有維護(hù)便捷、系統(tǒng)穩(wěn)定、部署靈活的特點(diǎn)，但是在多運(yùn)行軟件、多視頻流接入的操作環(huán)境下，承載力明顯不足，對(duì)此，需對(duì)教學(xué)樓按照教學(xué)時(shí)長和設(shè)備使用年限排序，申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)分批次更換為高性能PC 主機(jī)予以應(yīng)對(duì)，有計(jì)劃整體更新計(jì)算機(jī)設(shè)備。

（2）中控機(jī)。共96 次，占比24%。軟報(bào)修問題體現(xiàn)在延遲保護(hù)過程中無法啟動(dòng)；中控自檢失敗、死機(jī)；中控面板失靈；讀卡器刷卡無反饋；中控設(shè)備離線及上課過程中自動(dòng)開關(guān)設(shè)備等問題。延遲保護(hù)是中控機(jī)為自身及其他設(shè)備在一段時(shí)間使用后留出散熱時(shí)間而設(shè)置的保護(hù)功能，即在點(diǎn)擊“下課”鍵后，需要等待5 min才能再刷卡“上課”給主要設(shè)備供電。此類報(bào)修一般是上一節(jié)課的教師拖堂，點(diǎn)擊“下課”較晚，導(dǎo)致下節(jié)課的教師需要短暫等待，解決上述問題的應(yīng)急辦法是關(guān)閉中控機(jī)電源，并等待5 s 后重新啟動(dòng)即可。而自檢失敗、面板失靈、讀卡器無反饋、設(shè)備離線，多由于長時(shí)間使用，或教學(xué)樓內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、電力改造等難以避免的外界因素易引發(fā)中控機(jī)死機(jī)造成。上課過程中出現(xiàn)開關(guān)機(jī)多數(shù)由于中控機(jī)控制碼混亂或丟失引起，這些問題會(huì)在定期巡檢時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行解決。

（3）教師操作問題，86 次，占軟報(bào)修總量的22%。涉及未參加培訓(xùn)多媒體硬件不會(huì)操作；使用平板、筆記本、手機(jī)等多終端上課不會(huì)使用，雨課堂、騰訊會(huì)議等軟件使用不順暢。近年來，衛(wèi)津路校區(qū)新成立學(xué)院多，新入職教師也多，加之教學(xué)方式的不斷調(diào)整，教師自備個(gè)性化終端多樣化，對(duì)多媒體教學(xué)要求持續(xù)增加；另一方面，專業(yè)教師對(duì)多媒體教學(xué)系統(tǒng)了解不深入，對(duì)多媒體培訓(xùn)主觀上不重視，易導(dǎo)致上述問題的發(fā)生，進(jìn)而影響教學(xué)的正常進(jìn)行。

5 對(duì)策與建議

5.1 設(shè)備更新科學(xué)化

延長設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備維護(hù)成本，始終是教育技術(shù)部門關(guān)注的問題。上述分析可知，設(shè)備使用時(shí)長和已使用年限成為設(shè)備故障率的直接原因，在使用初期，設(shè)備性能最佳，穩(wěn)定性高，使用效果好，隨著高強(qiáng)度使用，加之如誤操作、教室環(huán)境（灰塵、粉筆末、茶漬）等問題易導(dǎo)致設(shè)備開始出現(xiàn)硬件故障，尤其在設(shè)備過保后，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)批量問題、集中爆發(fā)。因此，應(yīng)關(guān)注使用年限長、使用頻率高的設(shè)備，與此同時(shí)，還要基于MTBF 對(duì)各類設(shè)備具體問題具體分析，建立科學(xué)的設(shè)備更新機(jī)制，始終保證絕大多數(shù)設(shè)備保持在穩(wěn)定期，既能充分使用設(shè)備性能，又在故障爆發(fā)期前予以更換。

視頻線（VGA、HDMI）、音頻線、鍵鼠、轉(zhuǎn)換頭等低值易耗品失效概率大、使用壽命短，視頻線的MTBF僅不到1 年，可定義為短周期使用配件。這些配件雖然不是核心設(shè)備，但與教學(xué)息息相關(guān)直接影響著教師使用體驗(yàn)，需要在巡檢過程中予以關(guān)注。由于價(jià)格不高，可每年大批量采購，以便隨時(shí)進(jìn)行更換。

計(jì)算機(jī)的MTBF較短，為2.093 年，一部分教學(xué)樓是使用壽命長、云終端承載力不足，在進(jìn)行更換后即可緩解，但還有一批電腦批次的硬盤故障率較高，就需要在設(shè)備更換后建立黑白檔案制度，對(duì)有特殊問題的計(jì)算機(jī)聯(lián)系供應(yīng)商及時(shí)采取質(zhì)保措施，同時(shí)對(duì)品牌、型號(hào)、供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估和記錄，后續(xù)采購時(shí)予以特別注意。中控機(jī)MTBF 為3.314 年，中控和計(jì)算機(jī)是多媒體系統(tǒng)的核心設(shè)備，在第2 ～3 年開始凸顯問題，可定義為中短周期，更換策略為以上一年硬件故障數(shù)為基準(zhǔn)，采購一定數(shù)量的備機(jī)，損壞、替換備機(jī)、返廠維修、復(fù)原，既能保證正常教學(xué)，又不過多浪費(fèi)資金，直至達(dá)到教育部直屬高校固定資產(chǎn)最低使用年限時(shí)進(jìn)行報(bào)廢，再批量替換。

投影、功放的失效概率小，故障率較低，MTBF 可高達(dá)9.942 和13.256 年，可定義為長周期，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，此類設(shè)備使用壽命可達(dá)到8 ～10 年，因此，為最大限度節(jié)約經(jīng)費(fèi)，此兩類設(shè)備可根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)延長更新周期1 ～2 年，且預(yù)留部分備機(jī)，在巡檢和使用過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)，如性能出現(xiàn)集中衰減，對(duì)于問題突出教室使用備機(jī)替換，同時(shí)擬定采購預(yù)算，轉(zhuǎn)年進(jìn)行批量更換。

5.2 定期巡檢規(guī)范化

根據(jù)上述分析，一些如軟件插件更新、中控機(jī)及附屬設(shè)備死機(jī)等問題均可通過周期性、規(guī)范性的巡檢進(jìn)行提前干預(yù)，從思想上變被動(dòng)報(bào)修為主動(dòng)巡檢，在行動(dòng)上課前發(fā)現(xiàn)故障，予以解決，不把問題留給教師、留在課上［14］。每周五下午進(jìn)行如遠(yuǎn)程互動(dòng)教室、常態(tài)化錄播教室的重點(diǎn)教室檢修、隔周的周五下午進(jìn)行全校多媒體教室的常態(tài)化巡檢，體現(xiàn)為周期性。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，巡檢資料也是重要的反映設(shè)備真實(shí)狀況的數(shù)據(jù)，將總控系統(tǒng)提醒的故障清單，與線下人工實(shí)地檢修相結(jié)合，建立翔實(shí)的巡檢報(bào)修檔案，并在維修結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)故障集中的樓宇、教室、教師、設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)排查和追蹤，如在下一周運(yùn)轉(zhuǎn)正常，則警報(bào)解除，體現(xiàn)為精細(xì)化。要求巡檢技術(shù)人員通過手機(jī)，掃描講臺(tái)上的二維碼，內(nèi)容包括教室信息和軟硬件狀態(tài)及故障詳情，巡檢結(jié)束后，后臺(tái)導(dǎo)出數(shù)據(jù)。此方式能夠倒逼巡檢工作流痕，體現(xiàn)為規(guī)范化。

5.3 培訓(xùn)方式多樣化

針對(duì)教師使用中出現(xiàn)的誤操作、不會(huì)用等問題，加大多媒體培訓(xùn)力度［15］，除每學(xué)期初組織的集中技術(shù)培訓(xùn)，辦公網(wǎng)發(fā)布每年更新的報(bào)修手冊(cè)外，在重點(diǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，如開學(xué)階段、報(bào)修峰值時(shí)期、新技術(shù)引入、教學(xué)方式調(diào)整的階段，技術(shù)人員深入教室，一對(duì)一、手把手進(jìn)行指導(dǎo)，把請(qǐng)進(jìn)來培訓(xùn)與走出去指導(dǎo)相結(jié)合，通過一切手段使任課教師了解操作流程，降低誤操作風(fēng)險(xiǎn)，將這類報(bào)修降至更低水平。

6 結(jié) 語

隨著科技手段進(jìn)步，獲取信息和數(shù)據(jù)的手段不斷豐富，高校多媒體設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)會(huì)越來越多的呈現(xiàn)在教育技術(shù)服務(wù)人員面前，本研究使用多種統(tǒng)計(jì)手段，從概念引入到推導(dǎo)計(jì)算，均給出詳細(xì)驗(yàn)證過程。對(duì)2016 ～2021 年12 個(gè)學(xué)期我校衛(wèi)津路校區(qū)多媒體設(shè)備2 359 條報(bào)修數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)描述，從總體上把握了故障趨勢(shì)；為進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)論，利用SPSS 分析軟件進(jìn)行線性回歸分析，設(shè)備使用時(shí)間越多的教學(xué)樓，教學(xué)任務(wù)越重，總報(bào)修量（含軟硬件故障）越多；使用越久的設(shè)備，報(bào)修量越大，故障越多，變量間存在較強(qiáng)的一元線性關(guān)系；基于平均故障間隔時(shí)間對(duì)近2 年的純硬件報(bào)修進(jìn)行分設(shè)備類型計(jì)算：視頻線、鍵鼠等消耗品失效概率偏大，而多媒體系統(tǒng)的主要設(shè)備，如計(jì)算機(jī)失效概率在第2 年即達(dá)到61.5%、中控機(jī)第3 年可達(dá)到59.6%，需重點(diǎn)關(guān)注其造成原因；投影機(jī)失效概率在第6 年仍可達(dá)到45.3%；功放MTBF為13.256 年遠(yuǎn)高于我校MTBF總體水平。結(jié)合對(duì)非硬件問題造成的軟報(bào)修的前5 位計(jì)算機(jī)（云終端）、中控機(jī)、教師操作、網(wǎng)絡(luò)問題、用電跳閘進(jìn)行詳細(xì)分析，據(jù)此提出設(shè)備采購科學(xué)化；定期巡檢規(guī)范化和培訓(xùn)方式多樣化的對(duì)策建議。實(shí)踐證明：保存、篩選、分析和利用好數(shù)據(jù)資源有利于優(yōu)化設(shè)備更換策略、提升設(shè)備可靠性、提高服務(wù)水平和師生使用感受。