高校多媒体设备平均无故障时间的提升策略研究

2022-08-06董英男张晓君

实验室研究与探索 2022年4期

董英男，张晓君，潘伟

（吉林大学教育技术中心，长春 130012）

0 引言

随着信息化教学的深入，多媒体教室成为高校主要的教学场所［1］。而作为技术支撑，多媒体教室中的相关设备成为多媒体教学实施的基础条件［2］。因此，如何管理维护越来越智慧化的多媒体设备，如何充分提升多媒体设备的平均无故障运行时间，使教师的教学改革更加顺畅，成为教育技术研究者多年来一直在探讨的问题。

1 平均无故障时间的概念界定

平均无故障时间又称平均故障间隔时间，英文全称是“Mean Time Between Failure，即MTBF”，是衡量一个产品（尤其是可修复产品）可靠性的指标。平均无故障时间是在每两次相邻故障之间的工作时间的平均值，它相当于产品的工作时间与这段时间内产品故障数之比；它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。例如一款可用于计算机的存储设备，MTBF高达120 万h，保修5 年。120 万h约为137 年，并不是说该设备每个均能工作137 年不出故障。由MTBF=137 年，即该设备的平均年故障率约为0.7%，1 年内，平均1 000 个设备有7 个会出故障。这个概念近些年被部分计算机领域的商家应用于电子产品可靠性的衡量，如联想、方正对各自主流机型的可靠性测试描述，是以平均无故障时间的长短为主要衡量指标的［3］。

多媒体设备的平均无故障时间主要指多媒体教室所涉及到的多种可修复设备的相邻两次故障之间工作时间的数学期望值，即多种设备两次相邻故障之间的工作时间平均值。多媒体设备包括计算机、投影、中控、功放、实物展台、各种麦克风以及相关的网络控制设备等设备。平均无故障时间要综合考虑上述多种设备。

设多媒体设备有N 个，分别为E1、E2、E3、E4、E5……，它们的工作时间分别为T1、T2、T3、T4、T5……，则多媒体设备的平均无故障时间为：

多媒体设备的平均无故障时间越长，说明多媒体教室的使用越顺畅，师生也就会拥有更好的体验感。因此，需要寻找影响多媒体设备无故障时间的主要因素，想办法消除或抑制这些主要影响因素，努力提升多媒体设备的平均无故障时间。

2 多媒体设备故障情况分析

2.1 管理方式

我校目前共有6 个校区，19 栋教学楼，总计529间多媒体教室；教室中的多媒体设备由教育技术中心进行统一管理。由于校区及教学楼的分布比较分散，教室管理工作采用分区管理的办法，校区内教室数量多的，按楼设立多媒体设备管理室；校区内教室数量少的，则按校区设立多媒体设备管理室。确保每个教室有任何设备问题，都会有相应的工作人员第一时间进行响应。目前，全校共设立多媒体设备管理室10 个。中心校区设立5 个，其他校区各设立1 个。

2.2 故障分类

中心多年来积累了大量的多媒体设备故障处理经验。教师所遇到的设备“故障”可分为两大部分，一部分是实故障，即真的设备故障，如计算机、投影、中控、音频、网络等设备，这部分故障确实需要技术人员进行测试、检修或更换设备，有必要进行故障登记检修。另一部分可以称为虚故障，即非设备故障，如计算机系统、连接线松动、接口氧化、设备滤网脏污、设备参数配置等问题，这部分虚故障不需要更换或维修设备硬件主体，技术人员确定问题后，对设备进行适当调试可以修复，但这些问题也影响了多媒体教室的正常使用，如果处理不及时，会影响正常上课，也将成为多媒体设备无故障运行的阻碍。

3 虚故障的分析及处理

多媒体设备的虚故障发生率相对较高，在确定不属于实故障的情况下，一般不做记录，直接现场解决或延时修复即可。一般首先确定各连接线是否有松动的迹象，确定无此类迹象后，再逐个排查解决问题。

3.1 计算机系统问题

计算机系统问题一般最为常见。教师常反映给教育技术人员的问题一般围绕着计算机硬件、软件、操作系统这3 个方面。经实地分析调试，可以发现，计算机硬件问题相对较少，一般反映显示器不亮，原因多为显卡接触点氧化；反映鼠标键盘失灵，原因多为电池电量不足。计算机软件的新装问题在每学期初的第1 ～4周反映较多，因各学科需要使用的专业软件有所不同，每位教师使用的软件版本也有所差异，安装专业性较强的软件，需要教师提前与教育技术人员沟通，解锁系统还原类软件后进行软件安装，之后再恢复还原类软件，以保障操作系统不易被各式病毒侵袭。计算机操作系统多数死机、蓝屏问题，一般通过重启系统即可解决，少数无法解决必须要重装系统、升级系统，维护时间比较长，可以换备用电脑或与教师商量调换教室解决暂时授课问题。

3.2 投影系统问题

投影系统问题一般较为常见。投影设备的灯泡使用寿命有限，有时会有投影较暗或灯泡损坏问题，可以定期或随时更换。投影设备的过滤网也需要定期清洁，否则也会导致投影设备过热保护的问题。

3.3 中控系统问题

中控系统问题虚故障也较多。U 盘不读、中控面板失灵、无法切换笔记本信号等貌似实故障，可用中控断电重启方法尝试解决。无法切换笔记本信号有时也是笔记本自身信号输出设置未正确修改导致。

3.4 音频系统问题

音频系统问题主要集中于声音啸叫、回响、噪声过大、音量需要调节等现象。这些问题通过现场调节功放、音箱、话筒等解决。部分需要电池的话筒经常会因为电池电量不足无法采集声音，而导致“失灵”。

4 实故障的平均无故障时间及影响因素分析

4.1 实故障总体统计

实故障需要维修或更换设备配件，因此修复时间一般较长。当出现实故障时，需要与授课教师沟通故障情况，共同解决当前授课问题。一般来说，如果故障设备是授课过程必须使用的设备，建议师生调换教室继续上课。

总结分析以往设备故障记录，有助于更好地辨别何种设备故障现象属于实故障，以及哪些实故障是影响平均无故障时间的主要因素。统计2018 年2 月～2021 年2 月的共计292 次多媒体设备实故障记录，将具体数字代入公式后，得：

即，我校多媒体设备的平均无故障运行时间是8.69年，这个数值一方面说明多数设备存在超期服役的情况，另一方面也说明多数设备的大致使用寿命即为8年左右。

在这些多媒体设备实故障中，投影设备故障最多，其次是中控设备和音频设备故障，如图1 所示。

图1 多媒体设备实故障数量

4.2 实故障细化分析

4.2.1 投影设备

当前绝大多数的多媒体教室都配备了投影仪，在信息传播方面为师生提供了很大便利［4］，为了让更多的学生有更好的视觉感受，有的阶梯教室甚至配备了2 台投影仪。投影设备使用率高，且配件使用寿命有限，如投影灯泡有标称使用时间［5］等，这些导致了投影设备故障相对较多。根据统计，投影设备实故障现象主要有无信号、图像偏色、图像模糊、图像不稳定、图像花屏等主要问题，如图2 所示。无信号和图像偏色现象各占投影设备实故障现象的44%和28%，是投影设备平均无故障时间的主要影响因素。

将这3 年的投影设备维修数据代入到平均无故障时间公式中，得到：

即，投影设备的平均无故障时间约为7.95 年，说明投影设备在使用了7.95 年左右时，容易出现实故障问题。

4.2.2 中控设备

中控设备能对教室中的设备进行集中控制和切换，目前已经成为多媒体教室建设中的核心设备，它的质量好与坏、使用方便与否，直接影响师生的使用感受［6］。中控系统与其他设备关联度较高，所以故障相对也较多。根据统计，中控设备实故障现象主要有音视频信号输出、幕布控制、投影设备控制、按键失灵、供电、外部环境等问题，如图3 所示。音视频信号输出和投影幕控制问题各占中控设备实故障现象的58%和19%，是中控设备平均无故障时间的主要影响因素。

图2 投影设备实故障现象

图3 中控设备实故障现象

将这3 年的中控设备维修数据代入到平均无故障时间公式中，得到：

即，中控设备的平均无故障时间约为10.08 年，说明中控设备在使用了10. 08 年左右时，容易出现实故障问题。

4.2.3 音频设备

音频设备主要指声音采集设备和声音播放设备，采集设备主要是各种话筒，播放设备包括功放和音箱［7］。根据统计，音频设备实故障现象主要发生于功放和红外无线麦克上，如图4 所示。播放设备中的功放，实故障发生37 次，占音频设备实故障的90%，是音频设备实故障的主要影响因素。而近3 年的红外无线麦克风实故障总计4 例，这与教师相对喜欢用红外无线麦克风有关，但是由于发生数量不大，且红外无线麦克风可实时替换，故障数字可只作统计用，不作为主要影响因素。将这3 年的音频设备维修数据代入到平均无故障时间公式中，可得：

图4 音频设备实故障现象

即，功放的平均无故障时间约为8.95 年，红外无线麦克的平均无故障时间约为6.00 年。

4.2.4 实物展台

实物展台目前主要用于丰富教学内容，在有限的时间内给学生提供更多详细的信息［8］，尤其是一些涉及手绘［9］、复杂实物展示［10］等教学内容。实物展台有助于将类似笔法技巧、着色方法等过程性技巧如实地展示于学生数量较多的课堂，也有助于详细展示复杂模型中的各个配件的结构或连接运动情况。根据统计，近3 年的实物展台实故障共计4 例，数量较少，不是平均无故障时间的主要影响因素。实故障现象主要集中于无法开机或开机后不传输信号。

将3 年的实物展台维修数据代入到平均无故障时间公式中，可得：

即，实物展台的平均无故障时间约为8.00 年。

4.2.5 网络控制设备

网络控制设备不仅是教师机与互联网沟通的桥梁，也是智能环境管控及物联网系统稳定运行的基础。这里的网络控制设备主要指与多媒体教室相关性较强的路由器、机柜等设备。根据统计，近3 年的网络控制设备实故障共计2 次，均为网络设备的电源问题，实故障数量较少，不是平均无故障时间的主要影响因素。

将3 年的网络控制设备维修数据代入到平均无故障时间公式中，可得：

即，网络控制设备的平均无故障时间约为18.00 年。

5 平均无故障时间的提升策略

多媒体教室技术不断发展，要求管理人员的思想也要与时俱进，跟得上技术应用和管理方式的发展［11］。提升多媒体设备平均无故障时间，可以从以下4 个维度来进行。

5.1 加强人员技术培训

加强人员技术培训主要针对的是使用多媒体教室的教师和相关的维护人员两部分。

（1）教师。多媒体教室不仅能够支持教师的现场教学，还能支持在线教学、混合式教学等多种教学模式。因此，在当前大批量信息化多媒体设备投入教学的过程中，面向新教师、针对新设备的使用培训已经必不可少，重点需要对虚故障的现象及简易处理办法进行分析总结，提升教师的设备使用能力。面向新教师的技术培训可在岗前培训中进行；面向即将使用新设备的不需参加岗前培训的教师，培训可按照定期举行、自愿参加的原则，由多媒体设备的管理人员根据报名情况酌情组织进行。

（2）多媒体设备的维护人员。以提升故障应变能力为主要目标，培训的内容需要扩展，虚故障和实故障的现象和解决方案。除培训外，还可通过经验分享会的形式定期进行故障现象总结汇报。还要让大家积极地从教师的个性化需求出发，对不同年龄段、不同性别、不同学科的教师进行日常摸底记录，寻找经常出现操作问题的教师进行“对点培训”，降低虚故障率。

此外，教室内设备的相关人性化使用提示等也不可或缺，需要编制简易版的使用攻略，及全面细致的多媒体教室使用手册，分门别类地对各种涉及到的设备功能进行操作程序描述指导，让使用多媒体教室的教师“有章可询”。

5.2 强化设备稳定保障

设备处于良好状态是提高多媒体设备平均无故障时间的关键［12］，日常维护保养是多媒体教室管理工作的重点［13］。要根据以往多媒体教室的设备使用情况，参考多媒体设备的平均无故障时间进行初步的预判，根据分析结果及教室使用情况，定期进行稳定性“抽查”和“普查”。抽查指在各教学周内对非占用教室进行的设备情况检查；普查指周期性进行的大型检查。对已达到或超过平均无故障时间的多媒体设备，应适时更换。有了变被动为主动的相应检查，进一步提升多媒体教室的平均无故障运行时间。

5.3 提升故障维修时效

故障设备的维修是多媒体设备管理中必不可少的环节。对多媒体设备维修资源调度的管理，能够大大缩短待维修多媒体设备的等待时间［14］。设备的维修要有响应时限，从故障的报修一直到设备维修完毕，形成明确的设备故障维修进度登记制度，进度可从网络查询及追溯。设备故障维修进度登记既是教育技术人员服务质量的透明化体现，也能提高需多方处理才能解决的问题的维修时效。因为这个时效的提升需要详细的设备与厂家等情况的一一响应，所以设备管理数据库的日常建设非常必要。

5.4 加强服务品质调研

多媒体教室运维的本质就是不断完善使用体验［15］，要对教育技术人员的服务品质进行必要监督。可从两方面来进行服务品质的验证。①不定期对多媒体教室运维管理人员的规章制度贯彻情况进行检验，如是否在规定时间内进行了故障响应、响应结果如何、是否及时填写了故障记录单等。②可以对使用教师进行服务质量调查，问卷、访谈的方式均可。以及时查找服务漏洞、更新服务方式、提升服务品质为主要目标，找到问题，及时纠正，给师生以更好的使用体验。