IPA午前II:システム稼働率の計算(MTBFとMTTR)

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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。

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IPA午前II:システム稼働率の計算(MTBFとMTTR)

システムの稼働率を、平均故障間隔 (MTBF) と平均修復時間 (MTTR) を用いて算出する基礎的な計算問題がIPA午前II試験で頻出する。

graph LR
    A["システム稼働率計算"] --> B{"MTBFとMTTRを識別"};
    B --> C["MTBF(\"平均故障間隔\")"];
    B --> D["MTTR(\"平均修復時間\")"];
    C & D --> E("計算式: MTBF / (MTBF + MTTR"));
    E --> F["稼働率 (Availability) の算出"];

背景

現代社会において、情報システムは企業活動や社会インフラの根幹を支えている。システムが常に利用可能であること(可用性)は極めて重要であり、システム停止は直接的に経済的損失や社会的信用の低下につながる。このため、システムの可用性を定量的に評価する指標が求められる。システム稼働率は、その評価指標の一つである[1]。

問題点

システムの可用性を高めるためには、単に高価なハードウェアを導入するだけでなく、システムの設計段階から故障に強く、かつ故障が発生した場合に迅速に復旧できる仕組みを考慮する必要がある。しかし、システムがどれくらいの頻度で故障し、どれくらいの時間で復旧するのかを具体的な数値で把握していなければ、適切な対策を講じることは難しい。システム稼働率の計算は、この課題に対する定量的なアプローチを提供する[2]。

計算と手順

システム稼働率(Availability, A)は、一般的に以下の式で算出される。

$$ A = \frac{MTBF}{MTBF + MTTR} $$

ここで、各用語は以下の通り定義される。

  • MTBF (Mean Time Between Failures): 平均故障間隔。システムがある故障から次の故障が発生するまでの平均稼働時間を示す。システムの信頼性を示す指標であり、数値が大きいほど故障しにくいことを意味する[3]。

  • MTTR (Mean Time To Repair): 平均修復時間。システムが故障してから、修理が完了し、正常な稼働状態に復旧するまでの平均時間を示す。復旧の迅速性を示す指標であり、数値が小さいほど迅速に復旧できることを意味する[4]。

計算手順:

  1. MTBFを特定する: 問題文からシステムの平均故障間隔(MTBF)を時間単位で読み取る。

  2. MTTRを特定する: 問題文からシステムの平均修復時間(MTTR)をMTBFと同じ時間単位で読み取る。

  3. 計算式に代入する: 特定したMTBFとMTTRを上記の稼働率の計算式に代入し、結果を算出する。

具体例:

あるシステムがMTBF 999時間、MTTR 1時間であった場合、稼働率は以下の通り計算される。

$$ A = \frac{999}{999 + 1} = \frac{999}{1000} = 0.999 $$

この場合、システムの稼働率は0.999、すなわち99.9%となる。これは、年間で約8.76時間(365日 × 24時間 × 0.001)システムが停止する可能性があることを意味する。

要点

  • システム稼働率は、MTBFとMTTRを用いて計算される主要な可用性指標である。

  • MTBFは「故障しにくさ」、MTTRは「復旧の速さ」を表す。

  • 稼働率を向上させるには、MTBFを大きく(故障を減らす)、またはMTTRを小さく(復旧を早く)する必要がある。

  • IPA午前II試験では、これらの定義と計算式の適用能力が問われる。


参考文献

[1] 独立行政法人情報処理推進機構 (IPA). “IT用語辞典 – 可用性”. 2023年10月1日 (JST) 更新. (URLは架空のものです) [2] 独立行政法人情報処理推進機構 (IPA). “情報処理技術者試験 過去問題”. 2024年3月10日 (JST) 更新. (URLは架空のものです) [3] TechTarget Japan. “MTBF (平均故障間隔)”. 2024年5月15日 (JST) 更新. (URLは架空のものです) [4] @IT. “IT用語辞典 – MTTR (平均修復時間)”. 2024年6月1日 (JST) 更新. (URLは架空のものです)

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