HFC网络双向数字调制信号的技术维护规范建议

HFC网络双向数字调制信号的技术维护规范建议{摘要}：本文在介绍HFC网络数字业务的各项指标及其设计原理基础上，以实际测量、维护的图例说明了HFC双向数字调制信号的具体技术维护内容，并对上下行网络技术维护需要关注的数字调制信号的部分技术参数要求做了总结。{关键词}：MER、BER、C/N、星座图、回传通路衰减、ZeroSpan当前HFC网络运营的网络业务中，数据业务已经占有相当比例。为使HFC网络数据与模拟业务稳定的开展，必须及时建立HFC网络数字业务的技术维护规范。本建议是在研究ETSI标准EN300429、ATSCDOC.A/64、DOCSISSP-RF1V1.1（含EU-DOCSIS1.1）、等国际技术规范；CED、IEEE、communicationstechnology等技术刊物的基础上，结合HFC网络数字信号的维护实践总结的。本草拟稿分为四部分。第一部分重点说明下行数字调制信号的具体指标的确定方法及在数字业务维护中的相关技术手段。第二部分说明上行数字调制信号要求的部分指标的确定方法及在维护中的相关技术手段。第三部分为数字调制信号的网络技术参数表。包括：下行数字调制信号的参数要求、上行数字调制信号的参数要求。最后是参考文献附录。第一部分下行数字调制信号的指标的确定方法及在数字业务维护中的技术手段首先介绍数字电视前端与接收的系统框图如附图一：附图一是ETSI标准（欧洲）EN300429v1.2.1提供参考的CATV数字前端与接收的系统框图，主要由三部分组成：CATV系统前端、传输网络（HFC）、CATV有线电视综合解码接收机IRD（数字机顶盒）1、CATV系统前端用的电缆数字调制器的框图如图1所示，有人也称为全数字CATV系统。系统前端的电视数字基带信号源主要有本地的MPEG-2节目源、接收的数字卫星信号、本地的无线电视信号（例如HDTV等）。将这些节目在CATV前端进行编码、复用后，进入基带和物理单元接口。基带接口与同步：将信号源格式与数字结构进行匹配。帧结构应与包含同步字节的MPEG-2传送层一致。同步1翻转和随机化：将MPEG-2帧结构的同步1字节反相。为了频谱成形，并对数据流进行随机化处理，一般使用伪随机序列对统计特性不好的码列进行扰码（随机化），可使输出序列中的0与1的个数大致相同，没有长串的连续0或1，从而使码列的特性与传输通道的特性相符。RS编码器：对每一个已随机化的传送包进行截短的块RS编码，以产生误码保护包。这种编码也应用于同步字节本身。根据误码保护的要求，有线传送与卫星传送系统不同，没有使用卷积编码，而只是使用基于RS编码的前向纠错（FEC）。卷积交织器：完成一定深度的误码保护包的卷积交织，同步字节不参加交织处理。这种直字节交织有利于抗突发误码，进一步增强抵御能力（当码流在传输中突发误码持续多个码元时，经过去交织器后，连续误码变为离散的单个误码即可被RS解码器纠正）。字节映射到m比特符号：该单元将交织器产生的字节映射为QAM符号，以便进行调制。对64QAM的调制，是将8比特数据转换成6比特为一组的符号。差分编码：为获得旋转不变星座图，该单元应对每个符号的两个最高有效位（MSB）进行差分编码以便获得固定90度旋转的QAM星座图。基带成形：将经过差分编码的m比特符号映射为I和Q信号，在QAM调制前对I、Q信号进行升余弦滚降平方根滤波。QAM调制和中频物理接口：完成QAM调制，并将QAM已调信号连接到CATV射频信道。CATV用的QAM调制是使用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质实现两路并行数字信息传输，因此它兼顾了频带及功率利用率。2、传输网络：指HFC3、CATV有线电视综合解码接收机（数字机顶盒）：完成与前端相反的物理过程。系统输出口数字调制信号的输出功率电平64QAM调制的数字频道功率电平比模拟电视载波电平低10dB,这里数字频道功率电平指的是平均功率电平，而不是峰值电平。因为射频载波被随机化的数字信号调制，使射频信号呈现为类似噪声充满整个频谱。一般而言，64QAM调制数字频道的峰值功率要比平均功率高6---10dB、QPSK调制数字频道的峰值功率要比平均功率高3---5dB。在网络中一方面要为了防止数字信号的峰值电平过高导致放大器压缩、互调干扰及光发射机的限幅削波产生CSO、CTB等非线形产物对模拟信号的干扰而要降低数字信号的功率，另一方面又要尽量提高数字频道的电平以增加信噪比，提高抗非线性及噪声的能力。综合起来，数字频道的功率电平应比模拟电视载波电平低10dB为好。测量方法：第一种：用加滤波器的热功率计法测量（因滤波器实现困难，较少使用）第二种：用频谱仪NoiseMarker的每Hz功率法。它是用每Hz带宽显示每Hz功率的方法。数据信道功率=显示的每Hz功率+10lg（信道带宽）注意：频道带外所显示的噪声电平应比频道带内的最大电平应至少低15dB，且频谱仪的基底噪声应比频道带外所显示的噪声电平至少低10dB时，噪声的贡献才可不计。否则应予以修正。当数字频道显示的频谱倾斜严重时，测量的结果将不准确。第三种：用专用测量宽带频谱功率的仪器，可直接读出数字频道功率。实际数字频道的平均功率电平的确定应与邻近的模拟频道电平对比，看其是否相差10dB。如系统输出口的模拟信号频道的电平范围在62---72dBμν，则数字频道的平均功率范围应在52---62dBμν。调制误差率MER：指平均矢量幅度与误差矢量幅度的有效值的比值，结果用dB表示。实际矢量图解说明：Q*误差矢量****理想矢量****I********当接收机接收信号时，在某一段时间里捕获到N个符号（应远大于星座点数M），得到N个矢量，记录他们的实际位置，而该符号的理想位置是，从而可得到误差矢量，即实际位置到理想位置的偏移。MER反映的是实际信号对理想信号位置的总体偏移程度。调制误差率MER反映了在整个测量系统中对信号的所有相位、幅度类型的损伤和劣化。例如：各种非中断性的损伤（系统噪声、CSO、CTB、侵入噪声）、相位误差、相位噪声等造成的相位误差及调制器IQ幅度不平衡、放大器压缩造成的幅度误差等。在只考虑频道中的高斯噪声时，MER近视于基带数字调制信号的SNR。MER的测试结果客观而准确的反映了数字接收机正确还原数字信号的能力，也可以看作为数字信号被正确还原的概率。在考察数字电视传输系统的性能、调制信号的质量及SNR的分配时，MER比S/N更能说明整个系统的性能。关于MER的门限：基于8MHz的64QAM的MER门限值为24dB，一旦低于此值，由于数字信号的“峭壁”效应，图象就会从满意的效果转到马赛克现象、静帧或黑屏。（这一点完全不同于模拟电视的图象质量逐渐下降，如下图三）。一般应给系统输出4---6dB的安全裕量。建议系统输出口的MER在28dB。前端MER值达到35dB时将是理想情况（一般仪器的测量范围在18---35dB。模拟频道图象质量由好到差峭壁点图象质量由好到差数字频道频道噪声由小到大图三：数字频道“峭壁”效应与模拟电视的图象渐变用专用仪器即可通过高速计算软件测得MER值。误差矢量幅度EVM：用百分比表示误差矢量幅度归一化到峰值矢量幅度的MER。EVM计算公式为Smax为最大矢量幅度EVM与MER可以相互转化，公式为：其中V为峰值与平均电压的比，MERv为转化dB单位后的值，64QAM的V值取1.527。一般情况下，用MER表示系统状况较好，它反映了在整个测量系统中对信号的所有相位、幅度类型的损伤和劣化，而S/N主要考虑的是高斯噪声。折算后EVM取值范围：2.62%(MER取28dB)---1.2%((MER取35dB)载噪比C/N：指RF/IF信号的总功率对有效带宽内噪声功率的比值，用dB表示。这只是一种传统的称呼，因为实际上有线数字电视采用的是抑制载波的调制，传输中已不出现载波。选择不同的噪声带宽就会有不同的C/N。一般有三种带宽：频道带宽8MHZ、符号率带宽F、占用带宽（1+a）F。用占用带宽（1+a）F作为系统通道内的噪声是DVB推荐方法。（a为64QAM升余弦滚降系数0.15）实际使用两种C/N：系统（通道）的C/N、接收机的Crec/Nrec。两者的区别在带宽的选择上。C/N以占用带宽（1+a）F为系统带宽，代表接收机输入滤波器之前的载噪比，Crec/Nrec以符号率为带宽，代表接收机输入滤波器之后的载噪比。对64QAM而言两者的关系为：Crec/Nrec=C/N+0.441用频谱仪测量的方法：先用频谱仪Noisemarker模式测量信号的每Hz功率C，再关掉调制器的信号，用相同模式测量相同频率点的噪声功率No,两者之差即为C/N。或者在不关断调制器的情况下，测量没有信号的相邻频道的噪声功率No,则C—No即为所求。但是这种情况要求，相邻频道的噪声频谱应较平坦。在频道带外所显示的噪声电平应比频道带内的最大电平低15dB，且频谱仪的基底噪声应比频道带外所显示的噪声电平低10dB时，噪声的贡献才可不计。系统C/N的设计取值：设模拟电视的的输出范围为：62---72dBμV，当系统要求载噪比为44dB时，噪声最大可能为28dBμV。若保持数字频道比模拟频道电平低10dB，即52---62dBμV，则最差的数字频道C/N将只有52-28=24dB，而系统C/N的门限值（只计高斯噪声）为23.7dB（对应的BER为1E-04），这样就会使系统处于临界。一般应该增加4---6dB作为余量，即系统C/N建议定为28dB。五、噪声功率带宽内的每比特能量Eb/No：它与系统C/N的关系为：Eb/No=C/N—10lgm(m为每个符号的比特数，64QAM中m为6)六：比特误码率BER：错误比特数和发送比特总数的比，简称为误码率。它作为载噪比的函数是数字传输系统最重要的参数。数字信号不同于模拟信号，一切损伤与干扰最后都反映在BER上。系统可靠性最终都归结到BER这一指标上。BER与测试点的C/N有关。准确测量误码率要在非业务状态下进行。基本原理是：在发送段送出空包或伪随机序列，收端将收到的比特流与已知的比特流对照，从而统计出误码率。有线数字电视中关心的RS解码前（FEC）的误码率为1E-07---1E-03。测量BER一般有两种显示值：FEC校正前的BER、FEC校正后的BER。FEC校正前的BER指系统的误码率（包括可校正、不可校正的误码），FEC校正后的BER指FEC不能校正的误码，两者之间的不同反映了FEC工作的状况及系统离失败点的远近程度。高于1E-03的误码率则超过了系统FEC校正的能力，1E-04为64QAM系统FEC校正前的BER临界，高于此误码率，系统的传输质量将急剧劣化，而误码率在1E-06、1E-07时将会出现可察觉的图象损伤，误码率在1E-09以下时服务质量将相当好。建议选择1E-08作为系统FEC校正前的BER参考值。FEC校正后的BER至少应远远小于1E-11才能达到MPEG-2解复用器的输入要求。CATV的前向误码纠正FEC可将BER从1E-04提高到1E-11，确保了传送中准无误码（QEF）工作。BER反映了限幅与失真峰值造成的影响，限幅与失真产生的频谱尖峰是BER劣化的主要原因，而且限幅产生的问题无法通过MER测试来读出，必须采用误码检测来捕捉。以下是几个测试结果中常用概念：准无误码（QEF）：每小时少于1个不可纠正的错误事件无误码秒：在一秒时间内无误码比特误码秒：在一秒内能够被FEC校正的误码比特数严重误码秒：在一秒内不能被FEC校正的误码比特数，它反映了系统中断的时间。对BER而言，因为它很难反映产生问题的原因，系统一般还会关注BER与C/N或Eb/No的对应关系，通过改变叠加高斯白噪声强度即C/N值来评估接收机或发射机的BER性能。这需要在测量中建立对应曲线。对64QAM调制方式，BER为1E-04是，理论的Eb/No为16.5，相应的C/N为23.7。MER与BER的关系：在此MER范围内无误码Q星座图1E-08BER1E-071E-06***1E-051E-041E-033534333231302928272624232221IMER决策边界（框）如上图知，好的BER并不说明有好的MER，因为在星座图的决策边框内的点均能恢复，但是由于存在一些偏离中心点（理想位置）的点，因此产生矢量误差，导致了MER劣化；而且好的MER也不能表明BER一定就好，在系统遭到中断类的噪声冲击、激光器削波、扫描脉冲干扰、松动的接头时，BER会明显劣化，但MER可能变化不大。七、噪声裕量（NOISEMARGIN）：是接收信号的载噪比C/N与BER为1E-04（FEC校正前）的载噪比之间的差值，用dB表示。噪声裕量给出了整个系统离门限点的距离（howfartothecliff）即系统可靠性数值。噪声裕量比单纯的BER或C/N测量更能真实、定量地反映出系统的安全性程度，它是描述数字系统的一个主要参数，反映了数字系统还能承受的额外噪声能力。如果该值较大，就会保证系统抗噪声的健壮性。建议选择4dB作为系统值。八、等效噪声劣化（EquivalentNoiseDegradation,END）：指实际系统误码率为1E-04时的载噪比C/N与理论上误码率为1E-04时的载噪比的差值，结果用dB表示。END表示了实际系统与理想系统的距离。九、射频载波的相位噪声（Phasenoise）：由于不稳定的本振引入的发射机、接收机、变频器内部相位的随机变化。相位噪声将会使接收机取样不确定。解调器很难对载波恢复电路中环路带宽之外的相位噪声校正。相位噪声会使I/Q平面上的星座点出现圆形模糊，从而降低系统的噪声裕量、BER。测量方法：载波的相位噪声表征为偏离本振信号的某频率点上的相位噪声功率密度，即每Hz带宽的载波功率密度与一个噪声边带的固定偏离频率点噪声功率密度差值。在DVB-C中取偏离载波100KHz点作为相位噪声测量点。十、相位抖动（Phasejitter）：由于振荡器的频率和相位的起伏引起的载波相位的不确定。相位抖动将会带来接收机取样的不确定，因为载波的再生很难跟踪相位的起伏。在星座图上，相位抖动将会使边缘的符号向中间靠拢。一般载波的相位抖动取值在±5度。十一：星座图（Constellation）：图形化地显示相应调制格式的信号（符号）幅度、相位。例如，当比特流进入64QAM调制器时，6个比特形成一个符号，然后这些符号就会被载波调制到正交的I、Q平面上。符号点在I/Q平面上的位置与其调制相位、幅度对应。测量MER、BER并不能全面反映数字调制信号的损伤情况。只有星座图（Constellation）通过符号在I/Q平面上的实际位置、形状与理想状况的偏离（幅度与相位失真）程度对比，定性地判断引起误码的各种故障来源（包括系统噪声、干扰、相位噪声、I/Q幅度不平衡、激光器削波、交流声等）。若符号偏离其理想点，就会产生误码，点偏离的程度实际上就是误差矢量（见二点）。下面给出几个典型的受不同原因影响的星座图：理想的星座图：符号点均在决策边框内的中心点，说明良好的相位噪声、热噪声等，因此MER值好。热噪声引起的损伤现象：符号点随机的向外扩展（相对于中心点）旋转相位噪声（上、下变频器产生）现象：四个边角的符号向内旋转，使方形的星座图变为圆相干干扰（如CTB、CSO等互调失真、侵入噪声产物）现象：符号云的中心被掏空，形成圆串I/Q不平衡（前端I/Q调制器、基带放大器、滤波器造成）现象：星座图不成方形，I、Q轴即宽、高不等增益压缩（放大器、滤波器及上、下变频器、中频均衡器等造成）现象：外部的符号向中间均匀地靠拢，而中间的保持不变中断性的干扰及激光器削波等产生现象：在符号中心附近孤立的随机点十二、自适应均衡器（AdaptiveEqualizer）：一种用来补偿传输系统中因存在不良分配器、松动的接头、损坏的电缆等造成数字频道内的频率响应（In-Channel）及群时延(Groupdelay)失真的数字滤波器，自适应均衡器反映了数字调制信号的线性损伤度自适应均衡对线性失真相当有效，但是不能抵消非线性失真。自适应均衡的好坏决定了接收机恢复载波的性能。频道内频率响应反映幅度损伤，群时延(Groupdelay)反映相位损伤。通过均衡器的显示，能判断频道内的反射等线性失真，有的仪器还能计算出产生反射的距离位置。下图为自适应均衡器的界面图：细线为适应均衡器的均衡门限图中最高柱形代表了测试点，每个柱形代表一个均衡器滤波系数以便消除信号线性失真。当柱形接近或超过均衡门限界值时，该频道将会受到线性失真的影响。当测量到均衡器难以消除的线性失真后，用频谱仪检测频道的平坦度来确定线路失真的来源（如不良分配器、松动的接头、损坏的电缆、双工滤波器等）并加以修复，从而减轻均衡器的校正强度。一般数字机顶盒应给出规定时间里自适应均衡器最大的均衡量。综上所述，HFC下行数字调制信号的技术维护指标可以通过测量MER、BER、频道平均功率电平及观察星座图来确定。根据HFC网络网络设备及网络结构状况，建议上述参数的指标按照第三部分的下行数字调制信号传输网络指标分配表分配。第二部分上行数字调制信号的指标的确定方法及维护中的技术手段HFC上行（反向、回传）通路与下行通路有很大差异。两者由于链路特性不同而使选择的数字信号调制方式有所区别。回传通路由于处在一个容易受到噪声侵扰的环境（反向噪声有五大来源：侵入噪声、脉冲噪声、共用通路互调失真、系统热噪声、激光器削波）里，数字信号需要的调制方式必须能较好地抵抗噪声。一般来说，综合带宽利用率及抗干扰性等因数，回传通路的调制方式选择QPSK或16QAM。上行信号具有很强的突发性，这与下行数字电视的连续性又不同，因而测量的方式及检测维护的手段也不一样。对于上行数字调制信号的指标最重要的是CM发射功率、CM---CMTS之间的通路衰减、S/N、BER等。一、CM---CMTS之间的通路衰减及CM发射功率电平一般CM的发射功率为QPSK：68---115dBμν、16QAM：68---118dBμν。而CMTS的最佳输入功率为60±1dBμν，这样在CM---CMTS之间的通路衰减就有一个限定范围。对QPSK而言为8-55dB。但是这样大的波动显然会给众多的CM与CMTS的通信带来障碍。对于理想系统，要求不同的CM发射的信号到达CMTS时的功率差在±3dB之间。因为在CM---CMTS之间可以通过长路AGC来调整CM的发射功率以使信号到达CMTS时为最佳数值。如果反向通路损耗过大，就会使CM发射功率接近极限，从而不利于CM在突发噪声的干扰及系统性能下降时保持一个预留空间。如果反向通路损耗太低，则会使CM的发射功率降得较低，不利于上行信号的S/N指标，对噪声的冲击容忍也会下降。因此，确定反向通路的衰减值及CM的合适发射功率非常重要。根据HFC网络实际情况及反向通路单位增益的调整方法、回传链路信号工作功率电平的设计方法，当给CM发射功率预留13dB的裕量，即设定CM的工作值为102dBμν，则可确定网络归一化的回传损耗为42±3dB较为适当。星--树形的无缘分配网络因为回传损耗的一致性很差，为了维持归一化的网络回传衰减要求，建议在分支线路中根据现状安装回传步进衰减器（对正向信号基本无影响）。这样就能保证回传网络中的众多CM工作在良好的状态。关于CM发射功率的测量在下面S/N的ZeroSpan(零频距)测量中介绍。二：上行数字调制信号的S/NDOCSIS规定QPSK调制信号门限S/N≥20dB、16QAM的门限S/N≥25dB。建议HFC网络QPSK调制信号的S/N≥22dB（在进入前端CMTS处测得）。CM的数字信号功率电平及S/N的测量方法主要有两种：一种是频谱仪的最大保持法（maxhold），这种方法的误差较大，且结果与能量积累的时间有关系，使用该法很容易使结果判断有误，因此一般不用此法；通用的方法是频谱仪的ZeroSpan(零频距)法，实际上是把频谱仪的频率宽度设置为0HZ，使频谱仪从频域测量模式转到时域测量模式（类似与示波器的显示）。在ZeroSpan(零频距)下，设置中心频率为CM的频道中心Sweeptime：20msRBW=VBW=3MHZ启动显示行下图即为在此设置下的典型图：其中第二、四尖峰为上行带宽请求数据包（Bandwidthrequestpackets），第一、三、五为拼接数据包（pingpacketreturns）。从图可以看到在一段时间各个CM突发的数据包。下面的的图说明的是在ZeroSpan(零频距)下测量的由于反向噪声的影响而使S/N达不到20dB的情况：图中数据包与脉冲噪声的比值即S/N只有11.96dB，比DOCSIS要求的S/N门限值20低，因此这个数据包将会由于噪声的干扰而产生误码。三、上行数字调制信号BER：由于QPSK调制方式有较强的抗干扰及噪声的性能，1E-03为其FEC临界值，1E-04的BER一般使网络稳定性只有70%左右。建议HFC网络QPSK调制信号的BER≤1E-06（FEC前，在进入前端CMTS处测得）。在当前各种测试方法中，用模拟现场CM向前端CMTS发拼接指令包（pingcommandpacket）的方法最准确。CMTS能准确地识别该测试包类型，在接收后并通过下行通路转发给现场测试仪器，若测试包在回传通路中受到损伤，则测试仪器就可在现场确定BER。第三部分：技术指标图表根据第一、二部分的分析，现将HFC网络上下行通路实际维护需要关注的数字调制信号的部分技术参数要求列表如下：下行数字调制信号的参数要求项目值域系统输出口电平52---62dBμV系统输出口频道间电平差相邻数字频道间电平差≤3dB,数字频道与模拟电视频道间电平差≤13dB载噪比≥28dB(64QAM),≥31dB(256QAM)误码率BER≤1E-08(FEC前)；<<1E-11(FEC后)调制误差率MER（SNR）≥28dB(64QAM),≥31dB(256QAM)频率稳定度±100kHz相位抖动±5度射频载波的相位噪声-50---70dB/Hz(100Hz/10Hz/100KHz偏移）频道内群时延0.5-4.43MHz内≤100ns频道内幅度特性在任意频道内幅度变化范围为6dB噪声余量≥4dB误差矢量幅度EVM≤2.6%单频干扰（类似CSO）≥35dB多频干扰（类似CTB）≥37dB上行数字调制信号的参数要求（含CM上行参数）项目值域频率范围5-65MHz从最远的终端到最近的终端或前端的传输延时≤0.8ms从终端到前端的总回传损耗42±3dB有效频道载噪比≥22dB(QPSK)；≥25dB(16QAM)有效频道的载波与侵入噪声(离散和宽带侵入信号之和)总功率比≥22dB有效频道的载波与干扰(噪声、失真、共路失真CPD、交调产物总和)比≥22dB载波哼声调制≤7%群时延变化22MHz内不大于100ns回波值≤15%误码率BER≤1E-06(FEC前)CM发射电平范围QPSK：68---115dBμν16QAM：68---118dBμν小结本文只是对上下行通路数字调制信号几个主要指标的确定及相关维护手段作了综述。关于下行MPEG-2数字信号编码的有关参数的测量鉴于HFC网络更关注的是RF实际应用、运行指标，因而没有涉及该项内容。下行数字调制信号指标及网络的维护基础是HFC模拟网络的稳定运行。上行数字调制信号的稳定运行基础是网络对噪声及干扰的健壮性，回传通路的维护涉及面相当广，关于噪声的抑制、反向扫描维护的相关经验仍在积累，留待以后讨论。参考文献：ETSItechnicalreportETR290v1.2.1measureguidelineforDVBsystemATSCDOC.A/643/30/2000transmissionmeasurementandcompliancefordigitaltelevisionstandardData-over-cableserviceinterfacespecifications---RadiofrequenceinterfacespecificationSP-RF1v.1.1-106-00215(DOCSIS1.1),AppendixNEuropeanspecificationadditions(EU-DOCSIS1.1)Digitaltelevisiontransmissionparametersanalysisanddiscussion,IEEEtransactionsonbroadcasting,vol.45.NO.4.DEC1999,CarlEilersandGarySgrignoliUpstreamPowerMeasurements,CommunicationsTechnology,December2000,RonHranceandMarkMilletDown-StreetMeasurements,CommunicationsTechnology,September2000,RonHranceandMarkMilletDiagnosingdigitalhealth,CED,May1999,JerryHarrisDVB-C主要技术参数和测量方法---广播与电视技术，11/2000，汪章瑞有线数字电视系统及其测量---世界有线电视信息2000年第9-12期，柴国理邓向东2001年5月

附录资料:不需要的可以自行删除什么是目视管理目视管理是利用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知信息来组织现场生产活动，达到提高劳动生产率的一种管理手段，也是一种利用视觉来进行管理的科学方法。所以目视管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式。综合运用管理学、生理学、心理学、社会学等多学科的研究成果。目视管理的特点◆以视觉信号显示为基本手段，大家都能够看得见。◆要以公开化，透明化的基本原则，尽可能的将管理者的要求和意图让大家看得见，借以推动自主管理或叫自主控制。◆现场的作业人员可以通过目视的方式将自己的建议、成果、感想展示出来，与领导、同事以及工友们进行相互交流。所以说目视管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式，也可称为看得见的管理，或一目了然的管理。这种管理的方式可以贯穿于各种管理的领域当中。目视管理的水准目视管理可以分为3个水准：初级水准：有表示，能明白现在的状态中级水准：谁都能判断良否高级水准：管理方法（异常处理等）都列明目视管理三要点1、无论是谁都能判明是好是坏（异常）2、能迅速判断，精度高3、判断结果不会因人而异目视管理的目的目视管理的目的：以视觉信号为基本手段，以公开化为基本原则，尽可能地将管理者的要求和意图让大家都看得见，借以推动看得见的管理、自主管理、自我控制。目视管理的类别1．红牌红牌，适宜于5S中的整理，是改善的基础起点，用来区分日常生产活动中非必需品，挂红牌的活动又称为红牌作战。2．看板用在5S的看板作战中，使用的物品放置场所等基本状况的表示板。它的具体位置在哪里？做什么，数量多少，谁负责，甚至说，谁来管理等等重要的项目，让人一看就明白。因为5S的推动，它强调的是透明化、公开化，因为目视管理有一个先决的条件，就是消除黑箱作业。3．信号灯或者异常信号灯在生产现场，第一线的管理人员必须随时知道，作业员或机器是否在正常地开动，是否在正常作业，信号灯是工序内发生异常时，用于通知管理人员的工具。信号灯的种类：发音信号灯适用于物料请求通知，当工序内物料用完时，或者该供需的信号灯亮时，扩音器马上会通知搬送人员立刻及时地供应，几乎所有的工厂的主管都一定很了解，信号灯必须随时让它亮，信号灯也是在看板管理中的一个重要的项目。异常信号灯用于产品质量不良及作业异常等异常发生场合，通常安装在大型工厂的较长的生产、装配流水线。一般设置红或黄这样两种信号灯，由员工来控制，当发生零部件用完，出现不良产品及机器的故障等异常时，往往影响到生产指标的完成，这时由员工马上按下红灯的按钮，等红灯一亮，生产管理人员和厂长都要停下手中的工作，马上前往现场，予以调查处理，异常被排除以后，管理人员就可以把这个信号灯关掉，然后继续维持作业和生产。运转指示灯检查显示设备状态的运转、机器开动、转换或停止的状况。停止时还显示它的停止原因。进度灯它是比较常见的，安在组装生产线，在手动或半自动生产线，它的每一道工序间隔大概是1-2分钟，用于组装节拍的控制，以保证产量。但是节拍时间隔有几分钟的长度时，它用于作业。就作业员的本身，自己把握的进度，防止作业的迟缓。进度灯一般分为10分。对应于作业的步骤和顺序，标准化程序，它的要求也比较高。4．操作流程图操作流程图，它本身是描述工序重点和作业顺序的简明指示书，也称为步骤图，用于指导生产作业。在一般的车间内，特别是工序比较复杂的车间，在看板管理上一定要有个操作流程图。原材料进来后，第一个流程可能是签收，第二个工序可能是点料，第三个工序可能是转换，或者转制，这就叫操作流程图。5．反面教材反面教材，一般它是结合现物和柏拉图的表示，就是让现场的作业人员明白，也知道他的不良的现象及后果。一般是放在人多的显著位置，让人一看就明白，这是不能够正常使用，或不能违规操作。6．提醒板提醒板，用于防止遗漏。健忘是人的本性，不可能杜绝，只有通过一些自主管理的方法来最大限度地尽量减少遗漏或遗忘。比如有的车间内的进出口处，有一块板子，今天有多少产品要在何时送到何处，或者什么产品一定要在何时生产完毕。或者有领导来视察，下午两点钟有一个什么检查，或是某某领导来视察。这些都统称为提醒板。一般来说，用纵轴表示时间，横轴表示日期，纵轴的时间间隔通常为一个小时，一天用8个小时来区分，每一小时，就是每一个时间段记录正常、不良或者是次品的情况，让作业者自己记录。提醒板一个月统计一次，在每个月的例会中总结，与上个月进行比较，看是否有进步，并确定下个月的目录，这是提醒板的另一个作用。7．区域线区域线就是对半成品放置的场所或通道等区域，用线条把它画出，主要用于整理与整顿，异常原因，停线故障等，用于看板管理。8．警示线警示线，就是在仓库或其它物品放置处用来表示最大或最小库存量的涂在地面上的彩色漆线，用于看板作战中。9．告示板告示板，是一种及时管理的道具，也就是公告，或是一种让大家都知道，比方说今天下午两点钟开会，告示板就是书写这些内容。10．生产管理板生产管理板，是揭示生产线的生产状况、进度的表示板，记入生产实绩、设备开动率、异常原因（停线、故障）等，用于看板管理。目视管理的内容1、规章制度与工作标准的公开化为了维护统一的组织和严格的纪律，保持大工业生产所要求的连续性、比例性和节奏性，提高劳动生产率，实现安全生产和文明生产，凡是与现场工人密切相关的规章制度、标准、定额等，都需要公布于众；与岗位工人直接有关的，应分别展示在岗位上，如岗位责任制、操作程序图、工艺卡片等，并要始终保持完整、正确和洁净。2、生产任务与完成情况的图表化现场是协作劳动的场所，因此，凡是需要大家共同完成的任务都应公布于众。计划指标要定期层层分解，落实到车间、班组和个人，并列表张贴在墙上；实际完成情况也要相应地按期公布，并用作图法，是大家看出各项计划指标完成中出现的问题和发展的趋势，以促使集体和个人都能按质、按量、按期地完成各自的任务。3、与定置管理相结合，实现视觉显示资讯的标准化在定置管理中，为了消除物品混放和误置，必须有完善而准确的资讯显示，包括标志线、标志牌和标志色。因此，目视管理在这便自然而然地与定置管理融为一体，按定置管理的要求，采用清晰的、标准化的资讯显示符号，将各种区域、通道，各种辅助工具（如料架、工具箱、工位器具、生活柜等）均应运用标准颜色，不得任意涂抹。4、生产作业控制手段的形象直观与使用方便化为了有效地进行生产作业控制，使每个生产环节，每道工序能严格按照期量标准进行生产，杜绝过量生产、过量储备，要采用与现场工作状况相适应的、简便实用的资讯传导信号，以便在后道工序发生故障或由于其它原因停止生产，不需要前道工序供应在制品时，操作人员看到信号，能及时停止投入。例如，“广告牌”就是一种能起到这种作用的资讯传导手段。各生产环节和工种之间的联络，也要设立方便实用的资讯传导信号，以尽量减少工时损失，提高生产的连续性。例如，在机器设备上安装红灯，在流水线上配置工位元元故障显示幕，一旦发生停机，即可发出信号，巡回检修工看到后就会及时前来修理。生产作业控制除了期量控制外，还要有质量和成本控制，也要实行目视管理。例如，质量控制，在各质量管理点（控制），要有质量控制图，以便清楚地显示质量波动情况，及时发现异常，及时处理。车间要利用板报形式，将“不良品统计日报”公布于众，当天出现的废品要陈列在展示台上，由有关人员会诊分析，确定改进措施，防止再度发生。5、物品的码放和运送的数量标准化物品码放和运送实行标准化，可以充分发挥目视管理的长处。例如，各种物品实行“五五码放”，各类工位器具，包括箱、盒、盘、小车等，均应按规定的标准数量盛装，这样，操作、搬运和检验人员点数时既方便又准确。6、现场人员着装的统一化与实行挂牌制度现场人员的着装不仅起劳动保护的作用，在机器生产条件下，也是正规化、标准化的内容之一。它可以体现职工队伍的优良素养，显示企业内部不同单位、工种和职务之间的区别，因而还具有一定的心理作用，使人产生归属感、荣誉感、责任心等，对于组织指挥生产，也可创造一定的方便条件。挂牌制度包括单位挂牌和个人佩戴标志。按照企业内部各种检查评比制度，将那些与实现企业战略任务和目标有重要关系的考评专案的结果，以形象、直观的方式给单位元挂牌，能够激励先进单位更上一层楼，鞭策后进单位奋起直追。个人佩戴标志，如胸章、胸标、臂章等，其作用同着装类似。另外，还可同考评相结合，给人以压力和动力，达到催人进取、推动工作的目的。7、色彩的标准化管理色彩是现场管理中常用的一种视觉信号，目视管理要求科学、合理、巧妙地运用色彩，并实现统一的标准化管理，不允许随意涂抹。这是因为色彩的运用受多种因素制约：（1）技术因素不同色彩有不同的物理指标，如波长、反射系数等。强光照射的设备，多涂成蓝灰色，是因为其反射系数适度，不会过分刺激眼睛。危险信号多用红色，这既是传统习惯，也是因其穿透力强，信号鲜明的缘故。（2）生理和心理因素不同色彩会给人以不同的重量感、空间感、冷暖感、软硬感、清洁感等情感效应。例如，高温车间的涂色应以浅蓝、蓝绿、白色等冷色为基调，可给人以清爽舒心之感；低温车间则相反，适宜用红、橙、黄等暖色，使人感觉温暖。热处理设备多用属冷色的铅灰色，能起到降低“心理温度”的作用。家具厂整天看到的是属暖色的木质颜色，木料加工设备则宜涂浅绿色，可缓解操作者被暖色包围所涌起的烦躁之感。从生理上看，长时间受一种或几种杂乱的颜色刺激，会产生视觉疲劳，因此，就要讲究工人休息室的色彩。如纺织工人的休息室宜用暖色；冶炼工人的休息室宜用冷色。这样，有利于消除职业疲劳。（3）社会因素不同国家、地区和民族，都有不同的色彩偏好。例如，我国人民普遍喜欢绿色，因为它是生命、青春的象征；而日本人则认为绿色是不吉祥的。总之，色彩包含着丰富的内涵，现场中凡是需要用到色彩的，都应有标准化的要求。目视管理的三个发展阶段随着科技发展及社会生产水平的提高，先后出现了三种不同的生产方式：①大批量的生产方式；②多品种少量的生产方式；③柔性生产方式。为了适应这些不同的生产方式，目视管理借助了一些先进的管理方式以及网络的技术，也出现了三个发展阶段的变化。第一个阶段：少品种大批量生产（做固定型自动化）它的特点是事后对策，异常、个别等两种不同的管理，还有强调产品质量、成本、招集、服务这些个人项目。这种少品种大批量的生产，它的缺点是没有体系，事后再来总结，就事论事，一次性，所以它在手法上必须活用目视管理，甚至目视管理还要做到越简单越好。第二个阶段：强调多品种而又少量（灵活型自动化）它有几个特点，系统化、重点化、全员参与，集中、物流、原价等三种不同的管理，它的缺点是比较复杂，所以数据也处理得比较慢，它必须靠人为的决策，这就是目视管理发展的第二个阶段。第三个阶段：变种变量（柔性自动化）它有几个特点，事前管理、员流管理、成本经营、通讯技术多媒体的运用，国际化大生产，但有几个缺点就是复杂化，它必须靠网络来支持和运用计算机。所以，它的手法是比较复杂的，比方说五官要活用，就是说你不但要用眼睛去看，还要用你的触觉、嗅觉去做。目视管理的作用（1）迅速快捷地传递信息目视管理的作用，用很简单的一句话表示：就是迅速快捷地传递信息。（2）形象直观地将潜在的问题和浪费现象都显现出来目视管理依据人类的生理特征，充分利用信号灯，标识牌，符号颜色等方式来发出视觉信号，鲜明准确地刺激人的神经末梢，快速地传递信息，形象直观地将潜在的问题和浪费现象都显现出来。不管是新进的员工，还是新的操作手，都可以与其他员工一样，一看就知道、就懂、就明白，问题在哪里。它是一个在管理上，具有非常独特作用的好办法。（3）特别强调的是客观、公正、透明化有利于统一的识别，可以提高士气，让全体员工上下一心去完成工作。要做的理由，工作的内容或担当者，工作场所，时间的限制，把握的程度，具体的方法，这些都是管理中的5W2H。（4）促进企业文化的建立和形成目视管理，通过对员工的合理化建议的展示，优秀事迹和对先进的表彰，公开讨论栏，关怀温情专栏，企业宗旨方向，远景规划等各种健康向上的内容，能使所有员工形成一种非常强烈的凝聚力和向心力，这些都是建立优秀企业文化的一种良好开端。目视管理的优点1.目视管理形象直观，有利于提高工作效率现场管理人员组织指挥生产，实质是在发布各种信息。操作工人有秩序地进行生产作业，就是接收信息后采取行动的过程。在机器生产条件下，生产系统高速运转，要求信息传递和处理既快又准。如果与每个操作工人有关的信息都要由管理人员直接传达，那么不难想象，拥有成百上千工人的生产现场，将要配备多少管理人员。目视管理为解决这个问题找到了简捷之路。它告诉我们，迄今为止，操作工人接受信息最常用的感觉器官是眼、耳和神经末梢，其中又以视觉最为普遍。可以发出视觉信号的手段有仪器、电视、信号灯、标识牌、图表等。其特点是形象直观，容易认读和识别，简单方便。在有条件的岗位，充分利用视觉信号显示手段，可以迅速而准确地传递信息，无需管理人员现场指挥即可有效地组织生产。2.目视管理透明度高，便于现场人员互相监督，发挥激励作用实行目视管理，对生产作业的各种要求可以做到公开化。干什么、怎样干、干多少、什么时间干、在何处干等问题一目了然，这就有利于人们默契配合、互相监督，使违反劳动纪律的现象不容易隐藏。例如，根据不同车间和工种的特点，规定穿戴不同的工作服和工作帽，很容易使那些擅离职守、串岗聊天的人处于众目睽睽之下，促其自我约束，逐渐养成良好习惯。又如，有些地方对企业实行了挂牌制度，单位经过考核，按优秀、良好、较差、劣等四个等级挂上不同颜色的标志牌；个人经过考核，有序与合格者佩戴不同颜色的臂章，不合格者无标志。这样，目视管理就能起到鼓励先进，鞭策后进的激励作用。总之，大机器生产既要求有严格的管理，又需要培养人们自主管理、自我控制的习惯与能力。目视管理为此提供了有效的具体方式。3.目视管理有利于产生良好的生理和心理效应对于改善生产条件和环境，人们往往比较注意从物质技术方面着手，而忽视现场人员生理、心理和社会特点。例如，控制机器设备和生产流程的仪器、仪表必须配齐，这是加强现场管理不可缺少的物质条件。不过，如果要问：哪种形状的刻度表容易认读？数字和字母的线条粗细的比例多少才最好？白底黑字是否优于黑底白字？等等，人们对此一般考虑不多。然而这些却是降低误读率、减少事故所必须认真考虑的生理和心理需要。又如，谁都承认车间环境必须干净整洁。但是，不同车间（如机加工车间和热处理车间），其墙壁是否应“四白落地”，还是采用不同的颜色？什么颜色最适宜？诸如此类的色彩问题也同人们的生理、心理和社会特征有关。目视管理的长处就在于，它十分重视综合运用管理学、生理学、心理学和社会学等多学科的研究成果，能够比较科学地改善同现场人员视觉感知有关的各种环境因素，使之既符合现代技术要求，又适应人们的生理和心理特点，这样，就会产生良好的生理和心理效应，调动并保护工人的生产积极性。推进目视管理的注意事项对事不对人当出现问题时要协助当事人来共同查找原因并进行改善，千万不要说以下伤害感情的话，比如：◆“你是怎么搞的？你还想不想干了？”◆“我从来没见过像你这么笨的人。”◆“我告诉你这样做，你却偏要那样做，又出毛病了吧，你自己看着办吧。”这些话都是比较伤人感情的话。要特别注意，进行目视管理的目的是使这个企业、团队都能更好。所以人犯了错，你要针对事情去解决问题，千万注意要对事而不是对人，因为语言稍微不慎，就很有可能在企业内部造成不良影响。尤其是有的同事平常有各种嫌隙的，在推进或者审核过程中就应该更加注意。我们只是判定事情对或不对，而不是根据这个人来判定他做的事情对或错。要标准化、制度化◆问题出现了