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随着国家宽带战略的实施和4G网络的建设,我国通信投资与建设掀起了新一轮热潮。2015年仅运营商一家的光纤采购量就突破了9000万芯公里,比2014年增加50%。目前,我国已成为全球通信产品最大的消费市场。

在通信建设设备采购工程中,电信运营商采取了集中采购招标的方式。集中采购促进了通信产品市场的规范化,使采购更加透明,生产企业间的竞争更加激烈。在评分规则的引导下,这几年通信产品价格一路走跌,恶性竞争加剧,整个行业进入了微利、零利甚至亏损的时代。

严酷的竞争现实给运营商采购产品的质量控制带来巨大压力。由于通信产品质量的好坏直接影响网络运行质量,因此在我国对在网运行的通信产品制定有严格的质量管理体系,包括现网运行产品的准入制度、光通信产品的产品认证等。同时,通信运营商对通信产品的需求占到总需求的90%以上,各运营商对采购通信产品质量也高度重视,出台了许多质量管控方法,并借助第三方检测机构的专业力量,实现了对采购产品质量全流程的跟踪检测。经过多年的探索,运营商创新性地开展了通信产品的选型检验、到货检验、飞行检验以及驻厂检验,抽检地点已从仓库前移到生产厂家的生产线,有效地强化了对采购产品质量的管控。

借助大数据分析技术,对积累的2015年各种类型光通信产品大量检测数据进行了深入挖掘分析,目的是对通信行业的产品整体质量状况进行总结,分析各产品质量控制重点和各生产厂家在产品制造中质量控制行为偏好,以期为运营商选择通信产品质量控制关键点,为后评估提供依据,也为制造厂家相互间质量管控交流提供借鉴经验。

2 数据来源和质量判别依据

(1)研究数据来源

◆客户委托检验;

◆运营商产品选型检验、到货检验、飞行检验;

◆产品认证检验。

(2)质量判别依据

◆运营商招标技术文件;

◆通信产品技术标准。

3 通信产品质量现状

通信产品包括系统设备、光纤光缆、ODN和光器件,由于系统设备有严格的进网许可制度,生产厂家少,数据样本不多。因此本文重点研究光纤光缆、ODN和光器件质量现状。选取的光通信产品包括光纤、室外通信光缆、室内光缆、预成端光缆、光缆接头盒、光分纤箱、光交接箱、光分路器、数据缆、馈线及馈线连接器等。

3.1 室外光缆

提取462批次光缆检测数据,其中有16批次检测样品不合格,总合格率为96.54%。光缆中结构单元质量状况如表1所示。从选取的样本检测结果看,光缆的质量总体在逐年提高。表1数据显示,出现缺陷的部分集中在光缆材料上,主要有松套管尺寸低于标准要求值,抗侧压性未通过,护套材料氧化诱导期和炭黑含量等不合格问题,这些缺陷应该是由于降低成本选用不合格材料和缩小结构尺寸以减少材料使用量而造成。

因此,对室外光缆质量监控的重点为光缆材料。根据大数据分析的结果,重点关注两类材料的特性。

(1)护套材料

光缆护套既要适应许多复杂的气候环境,又要保证长期(至少25年)的稳定。光缆护套不但要有一定强度,较低的热变形、磨耗、透水率、热回缩和磨擦系数,还要具备耐环境应力强、材料加工性能好等特点。检测中发现护套尺寸不合格,主要是由生产厂家为降低生产成本,人为减少护套用量,或者质量控制不严所致。氧化诱导期和炭黑含量考核的都是材料的长期抗老化性,如果这两项指标不合格,应该是采用了不合格的护套材料或直接使用了未经改性的再生塑料。少用或用不好材料的护套虽然能够通过出厂验收,但因品质存在缺陷,使用一段时间后会出现开裂、渗水的情况。

建议对护套材料的检测项目必须含有护套厚度、氧化诱导期、炭黑含量。必要时可直接到厂家生产现场随机抽取护套材料进行全性能检测。

(2)PBT松套管材料

PBT松套管具有保护光纤的作用,故要求松套管达到强度高、不变形、抗老化的要求。检测中出现的问题主要是外徑和厚度不达标、抗侧压力低。造成尺寸不合格的原因以人为因素占主要,而抗侧压力与松套管的尺寸有一定的关联,但制造工艺控制不到位也会造成不合格。

建议对PBT松套管材料的检测项目为尺寸和抗侧压,尤其是带缆,这两项是必须的。

3.2 蝶形光缆和预成端光缆

随着宽带建设提速,蝶形光缆和预成端光缆在FTTH工程中开始被大量使用。从送检的样品中提取86个蝶形光缆和106个预成端光缆检测数据进行分析,结果如表2所示。数据显示,蝶形光缆的质量比往年有明显提高,但预成端光缆质量状况不理想。两种光缆的共同问题是单根垂直燃烧试验未通过,这应该是由于采用了不合格的护层材料所致,而预成端出现较大比例的抗拉性能不合格应从工艺控制上寻找原因。

质量监控的重点:对蝶形光缆,重点检测机械性能和燃烧性能,必要时在生产现场抽取护套材料进行全性能测试;对预成端光缆,重点检测其抗拉性能和燃烧性能。

3.3 光纤活动连接器

光纤活动连接器既可作为单独产品采购,也是光纤配线箱体的关键元件。本研究提取了作为单独产品送检的270条光纤活动连接器的检测数据进行分析。检测结果是合格率为91.48%,不合格的主要原因是端面几何尺寸指标不合格和抗拉试验未通过,与2013年相关报告数据相比,不合格项目显著减少。但包括光纤凹陷、曲率半径和顶点位移在内的端面几何尺寸仍然是不合格的主要项目,这一项目会影响现场施工效果,增加维护量,是运营商关注的重点之一,建议各生产企业要加大对光纤连接器端面几何尺寸的抽检量,从源头上消除质量隐患。

分析抗拉试验未通过的光纤连接器样品,发现主要有两方面的原因:其一是接头装配质量问题,另一个是单芯光缆芳纶纱的数量比正常的单芯缆明显减少。单芯缆中芳纶纱是承受外力的主要单元,减少芳纶纱的数量,虽然可以降低成本,但却增加了光纤连接器的质量风险,得不偿失。

鉴于光纤活动连接器质量问题频现,建议加大抽检率,重点检测光纤断面几何尺寸和抗拉试验。在招标文件中增加对芳纶纱数量和性能的要求,相应地增加芳纶纱的检测项目。

3.4 光缆接头盒

本次研究提取各種类型的光缆接头盒202批次检测数据,结果总结如表3所示:

从检测结果看,温度循环试验未通过仍然是不合格的主因。经过对不合格样品剖析后发现,大部分是光缆接头盒配备的抱箍和密封材料经过温度循环后损坏或变形致使压力下降而导致未通过严酷的温度循环试验。

光缆接头盒技术指标中要求能提供光缆中金属构件的电气连通、接地或断开的功能,以保护整个光缆网络甚至机房提供在强电或高压串入时的安全。电气性能测试主要检查光缆接头盒对地绝缘、耐压性能以及电气连接附件,造成缺陷的主要原因在于接头盒材质和成型工艺。而盘留光纤最小弯曲半径存在行业标准与移动采购技术标准要求不一致的问题,不影响接头盒正常使用。

因此,建议对光缆接头盒质量监控的重点是温度循环试验和电气性能项目。

3.5 分纤箱

对分纤箱本次分析了183批次检测数据,有45批次不合格,合格率为75.41%,在观察的所有光通信产品中合格率最低,不合格的主要项目如表4所示。分纤箱包括金属材质和塑料材质两类,金属材质分纤箱检测不合格项主要集中在箱体金属厚度、盐雾试验和电气性能三项指标上,而塑料材质分纤箱检测不合格项主要集中在箱体结构、燃烧性能和机械性能三项指标上,一些检测项目与产品的安全性直接相关。

光纤分纤箱随着FTTH工程的建设开始大量在楼道安装使用,与居民生活直接相关,产品安全合规性应引起各制造企业和运营商的高度重视。

3.6 免跳接光交接箱

本次分析了162批次光交接箱测试数据,有107批次不合格,合格率为33.96%。不合格项目中有60批次是结构尺寸不符合招标要求,主干及配线熔接盘等附件不合格占12批次,所配光纤活动连接器不合格占36批次,护套厚度偏小有11批次,耐压不合格为3批次。交接箱分金属材质和SMC材质两种。金属材质的交接箱不合格问题主要是结构尺寸不合格,这大多是由于供应商对用户的要求理解有偏差,当然,采购方在结构尺寸要求与行业标准有偏差时应特别说明。结构中不锈钢的厚度不合格主要是选用材质造成的。另外,所配内件存在的问题也较大,如标识不清、非金属配件燃烧性能不合格、光纤活动连接器质量问题等,耐压性能未通过应该与结构设计以及装配有关。

SMC材质的不合格项目集中在材质厚度、所配光纤活动连接器质量问题和耐压性能等。因此建议对金属光交接箱质量监控的重点是箱体结构尺寸和内配附件,包括熔纤盘、储纤盘和光纤活动连接器等;对SMC交接箱质量监控的重点是材质厚度和内配附件的质量。

3.7 光分路器

分析了光分路器162批次产品的测试数据,检测结果总结如表5所示。表5表明光分路器总体质量提升明显,上次报道中出现的环境性能试验不合格项在本次观察的样品中未发现。测试结果中出现的个别产品插损和分光均匀性问题应该从控制芯片质量着手,以消除质量隐患。要防止光缆抗拉性能不合格,应控制光分路器装配质量和连接光缆的质量。

3.8 数据缆

数据缆2014年与2015年期间112批次数据缆的检测数据结果显示,所有检测结果满足技术要求,合格率为100%。

从以往测试经验来看,数据缆容易发生质量问题的是缆护套质量问题和电气性能,如护套老化后性能下降等,对这两个项目建议重点关注。

3.9 馈线和馈线连接器

选取了90批次馈线的测试数据,所有测试结果均为合格,合格率100%。建议减少对馈线抽检的次数,重点关注外导体直流电阻和护套性能。

观察了56批次馈线连接器,其中有13批次不合格,合格率为76.78%。不合格的项目集中在器件尺寸和器件材质上。

由于采购方对器件尺寸要求与行业标准不同,建议结构尺寸参数应与供应商充分沟通,而器件材质主要要求镀层厚度在合适范围内,太厚或太薄均对器件的三阶互调性能有影响。

因此对馈线连接器应重点检查器件材质,特别是镀层材质和厚度。

4 数据挖掘与分析

通过收集最新的检测数据,对光通信产品的质量现状有了一个基本的了解。而产品的检测数据是各产品制造企业在产品生产工艺控制和质量控制上的最终体现,它不仅可以反映产品质量的整体概况,同时也可以通过数据挖掘和大数据分析技术,发现各生产企业在产品工艺、质量控制中的偏好和控制水平,这可为产品采购部门有选择的精准质量控制提供依据。

以光缆为例,可通过分析光缆结构数据来观察光缆生产企业工艺控制水平和偏好。

提取光缆检测数据中光缆护层厚度数据,利用数学统计技术处理后,可得到光缆护层厚度直方图(如图1所示)。图1显示,光缆厚度集中在两个区域,一是1.75~1.95 mm,另外一个区域是2.05~2.35 mm。前一区域光缆护套小于平均厚度,但分布的概率大,说明生产厂家偏向于减少护套材料厚度,即降低使用量,最终降低成本。后一区域分布概率小,这与不同光缆品种选择不同护层厚度有关。

选取144芯带缆和144芯普通光缆作对比,标准中对这两种光缆护层厚度的要求均相同。统计相关数据,带缆护套平均厚度为2.16 mm,而普通光缆的护层厚度为1.98 mm,这说明各厂家对带缆的生产质量控制更加谨慎。

进一步分析护层材料厚度数据可以发现,对于小芯数光缆(如12芯光缆),更多的生产厂家选择护层厚度低于平均值,如图2所示。而对于大芯数光缆(如 48芯光缆),厂家倾向于护层厚度稍高于平均值,如图3所示:

图4显示护套密度与拉伸强度的关系,随着密度增加,拉伸强度也增加,这是由于大多数护套材料选用的是中密度聚乙烯改性料。目前中密度护套材料以再生料改性为主,为确保改性后的塑料达到行业标准,则需要增加高密度的聚乙烯,因此密度和强度都增加。研究表明,改性的再生料完全符合国家标准,但从质量控制的角度看,再生护套料的质量稳定性相对較差,对长期可靠性的影响还存在变数,建议对再生护套材料的使用采取分级制:本地网光缆可以使用再生护套材料,但骨干网用光缆应禁止使用再生护套材料。

中国的光缆厂生产厂家超过100家,能够获得运营商认可的大约二十多家。选取这二十多家中的六家光缆厂作为研究对象,其中三家为运营商中供货前三的企业(称为A组),另三家为供货份额最后的厂家(称为B组),将这六家生产厂家光缆的护层厚度显示在一张图上(如图5所示),发现A组的平均护套厚度高于 B组平均值0.2 mm,以1.9 mm平均厚度计算,即相当于护套材料多消耗10%以上。随着护层厚度的增加,光缆质量长期可靠性的保障得到增强,这从一个侧面反映行业领头企业更重视产品质量长期可靠性。

图6是光缆PBT松套管的外径直方图,图中数据显示光缆松套管的外径分布比较符合正态分布,80%以上分布在1.80~1.90 mm,这表明光缆制造行业在松套管制造工艺上较为成熟。

5 结论

(1)通信产品总体质量有明显改善,这与运营商多年来严格控制产品质量的努力分不开,成果来之不易。

(2)一些产品的质量问题还需引起高度重视,如预成端光缆、光纤活动连接器、分纤箱、光交接箱和馈线连接器等器件的问题。这些产品靠近最终用户端,会直接影响网络用户使用效果。

(3)根据目前产品质量的现状,对不同产品建立不同的重点监控项目,实现产品质量精准控制,提供的建议如表6所示:

(4)大量数据分析表明,光缆行业对生产工艺质量控制水平存在差异,不同生产企业具有不同的质量控制偏好,重视产品质量长期可靠性的企业更能得到客户的认可。建议对供应商采取动态分级管理机制,对产品质量市场认可度高、检测数据长期优良(主要性能好于平均值)的供应商减少抽检频次,而对市场认可度差、主要性能检测数据低于平均值的企业要加大抽检力度。

(5)通信产品长期可靠性直接影响网络运行和维护,现有检测项目并不能全面反映产品的长期可靠性。建议有选择地对在网运行的产品进行跟踪检测,积累产品运行后的实际数据,以完善现有产品质量检测项目和长期寿命的控制指标。

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