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IPA午前Ⅱ 稼働率の計算とMTBF, MTTR

稼働率とは、システムの正常稼働時間の割合を示す指標であり、MTBF（平均故障間隔）とMTTR（平均修復時間）を用いて算出される。

本記事はGeminiの出力をプロンプト工学で整理した業務ドラフト（未検証）です。

背景
問題点
稼働率の計算と構成要素
要点
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背景

現代の情報システムにおいて、ビジネス継続性やサービス品質の維持には、システムの安定稼働が不可欠です。システムの信頼性を定量的に評価し、改善するためには、様々な指標が用いられます。その中でも、システムの利用可能性を示す代表的な指標が「稼働率（Availability）」です。システムが故障しないことだけでなく、故障しても速やかに復旧することも重要であり、これらの要素を総合的に評価する指標として稼働率が注目されます。

問題点

稼働率を正確に理解し、それを構成するMTBF（平均故障間隔）やMTTR（平均修復時間）といった要素がどのように稼働率に影響を与えるかを把握することは、システム設計や運用における重要な課題です。IPA午前Ⅱ試験では、これらの定義と計算方法、およびそれらが示すシステムの特性が問われます。適切な指標理解がなければ、システムの改善策を効果的に立案することはできません。

稼働率の計算と構成要素

稼働率は、システムの可用性（Availability）を示す指標であり、以下の主要な要素から計算されます。

MTBF (Mean Time Between Failures: 平均故障間隔) [1] システムが正常に稼働し始めてから、次に故障が発生するまでの平均時間です。この値が大きいほど、システムは故障しにくい、すなわち「信頼性が高い」といえます。MTBFを向上させることは、予防保守の強化やより堅牢なコンポーネントの採用などによって達成されます。
MTTR (Mean Time To Repair: 平均修復時間) [2] システムが故障してから、修復が完了し正常な状態に復旧するまでの平均時間です。この値が小さいほど、故障からの復旧が迅速である、すなわち「保守性が高い」といえます。MTTRを短縮することは、故障箇所の特定迅速化、交換部品の常備、復旧手順の確立、冗長構成の導入などによって達成されます。

稼働率の計算式

稼働率は、MTBFとMTTRを用いて以下の式で計算されます[3]。

$$ \text{稼働率} = \frac{\text{MTBF}}{\text{MTBF} + \text{MTTR}} $$

この式は、全体の時間（正常稼働時間と停止・修復時間の合計）に対する正常稼働時間の割合を示しており、MTBFが正常稼働時間、MTTRが停止・修復時間に相当します。

計算例

あるシステムで、MTBFが990時間、MTTRが10時間であるとします。このシステムの稼働率は次のように計算されます。

$$ \text{稼働率} = \frac{990 \text{時間}}{990 \text{時間} + 10 \text{時間}} = \frac{990}{1000} = 0.99 $$

このシステムの稼働率は99%となります。これは、合計1000時間の運用期間のうち、990時間は正常に稼働していることを意味します。

稼働率の構成要素を図で示すと以下のようになります。

gantt
    dateFormat  HH:mm
    axisFormat  %H:%M
    title 稼働率の構成要素 (1サイクル)

    section システムの状態
    正常稼働時間 (MTBF)  :active, a1, 00:00, 990m
    停止・修復時間 (MTTR) :crit,    a2, 990m, 10m

上記は、MTBFが990分、MTTRが10分のシステムにおける1サイクルの状態を示しています。

高稼働率実現のためのポイント

稼働率を高めるためには、MTBFを長くすること（故障しにくいシステム設計、予防保守の徹底など）と、MTTRを短くすること（故障検知の迅速化、復旧手順の確立、冗長構成の導入など）の両面からのアプローチが重要です。特に、冗長構成はMTTRを劇的に短縮し、結果として高稼働率の実現に寄与します。

要点

稼働率はシステムの利用可能性（アベイラビリティ）を示す指標である。
MTBF (平均故障間隔)はシステムが故障せずに稼働する平均時間であり、信頼性の高さを表す。
MTTR (平均修復時間)はシステムが故障してから復旧するまでの平均時間であり、保守性の高さを表す。
稼働率は「MTBF / (MTBF + MTTR)」の式で計算される。
高稼働率の実現には、MTBFの延長（故障しにくいシステム）とMTTRの短縮（迅速な復旧）の両方が重要である。

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IPA午前Ⅱ 稼働率の計算とMTBF, MTTR

背景

問題点

稼働率の計算と構成要素

稼働率の計算式

計算例

高稼働率実現のためのポイント

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