<div class="codehilite"> <pre data-enlighter-language="generic"><!-- { "title": "IPA午前Ⅱ: システム稼働率の計算と信頼性設計", "primary_category": "情報処理技術者試験", "secondary_categories": ["午前Ⅱ", "信頼性", "可用性"], "tags": ["IPA", "稼働率", "MTBF", "MTTR", "直列システム", "並列システム", "信頼性設計"], "summary": "IPA午前Ⅱで頻出するシステム稼働率の計算方法について、MTBFとMTTRの基本概念から、直列・並列構成における全体の稼働率算出までを詳しく解説します。", "mermaid": true, "verify_level": "未検証", "tweet_hint": "IPA午前Ⅱ対策！システム稼働率の計算を徹底解説。MTBFとMTTRで理解する信頼性設計の基本。#IPA #稼働率", "link_hints": [ "https://www.ipa.go.jp/", "https://e-words.jp/" ] } --> </pre> </div> <p>本記事は<strong>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）</strong>です。</p> <h1 class="wp-block-heading">IPA午前Ⅱ: システム稼働率の計算と信頼性設計</h1> <p>稼働率（Availability）は、システムがどの程度の割合で正常に稼働しているかを示す重要な指標であり、MTBFとMTTRを用いてその値を算出する。</p> <h2 class="wp-block-heading">背景：システム可用性の重要性</h2> <p>現代のビジネスにおいて、情報システムは業務継続の基盤であり、その可用性（システムが利用可能な状態であること）は極めて重要である。システム障害は業務停止、顧客満足度低下、経済的損失に直結するため、システムの設計段階から可用性を高める考慮が必要とされる。システム稼働率は、この可用性を定量的に評価するための主要な指標の一つである。</p> <h2 class="wp-block-heading">稼働率の基本と計算</h2> <p>システム稼働率（Availability）は、システムが正常に機能している時間の割合を示す指標である。この値は、平均故障間隔（MTBF）と平均修復時間（MTTR）という二つの要素から計算される[1, 3]。</p> <h3 class="wp-block-heading">MTBF (Mean Time Between Failures)：平均故障間隔</h3> <p>MTBFは、システムが一度故障してから次に故障するまでの、正常稼働時間の平均を指す[1, 2]。この値が大きいほど、システムは故障しにくい、つまり信頼性が高いことを示す。</p> <h3 class="wp-block-heading">MTTR (Mean Time To Repair)：平均修復時間</h3> <p>MTTRは、システムが故障してから、修復が完了して再び正常に稼働可能になるまでの時間の平均を指す[1, 2]。この値が小さいほど、故障発生時に迅速に復旧できる、つまり保守性が高いことを示す。</p> <h3 class="wp-block-heading">稼働率の計算式</h3> <p>これらの指標を用いて稼働率は以下の式で算出される。</p> <p>$$ \text{稼働率} = \frac{\text{MTBF}}{\text{MTBF} + \text{MTTR}} $$</p> <p>この計算式は、システム全体の運用期間のうち、故障していない時間の割合を示している。例えば、MTBFが999時間、MTTRが1時間の場合、稼働率は $999 / (999 + 1) = 0.999 = 99.9\%$ となる。</p> <h2 class="wp-block-heading">複合システムの稼働率</h2> <p>複数のコンポーネントで構成されるシステムの稼働率は、それらの接続方式（直列または並列）によって計算方法が異なる。</p> <div class="wp-block-merpress-mermaidjs diagram-source-mermaid"><pre class="mermaid"> graph TD A["システム構成"] --> B{"接続方式は？"} B -- 直列 --> C["直列システム"] B -- 並列 --> D["並列システム"] C --> C1["全体の稼働率 = 各コンポーネントの稼働率の積"] C --> C2["信頼性ボトルネックに注意"] D --> D1["全体の稼働率 = 1 -(\"各コンポーネントの停止率の積\")"] D --> D2["冗長化により可用性向上"] </pre></div> <h3 class="wp-block-heading">直列システム (Serially Connected System)</h3> <p>直列システムは、すべてのコンポーネントが正常に稼働しないとシステム全体が機能しない構成である。例えば、サーバー、ネットワーク機器、ストレージがすべて正常に稼働する必要がある場合などである。この場合、全体の稼働率は個々のコンポーネントの稼働率の積となる[2, 3]。</p> <p>$$ \text{全体の稼働率} = \text{コンポーネントAの稼働率} \times \text{コンポーネントBの稼働率} \times \dots $$</p> <p><strong>例：</strong> 稼働率99%のサーバーと99.9%のストレージが直列の場合 全体の稼働率 = $0.99 \times 0.999 \approx 0.989 = 98.9\%$</p> <h3 class="wp-block-heading">並列システム (Parallel Connected System / 冗長化)</h3> <p>並列システム（冗長化システム）は、複数のコンポーネントのうち、いずれか一つが正常に稼働していればシステム全体が機能する構成である。これにより、一部のコンポーネントが故障してもシステム全体の停止を防ぎ、可用性を高めることができる[2, 3]。 この場合、まず個々のコンポーネントの「停止率」を計算し、その積を1から引くことで全体の稼働率を求める。停止率は <code>1 - 稼働率</code> である。</p> <p>$$ \text{全体の稼働率} = 1 – (\text{コンポーネントAの停止率} \times \text{コンポーネントBの停止率} \times \dots) $$</p> <p><strong>例：</strong> 稼働率99%のサーバー2台が並列構成の場合</p> <ol class="wp-block-list"> <li><p>サーバー1台の停止率 = $1 – 0.99 = 0.01$</p></li> <li><p>両方が停止する確率 = $0.01 \times 0.01 = 0.0001$</p></li> <li><p>全体の稼働率 = $1 – 0.0001 = 0.9999 = 99.99\%$</p></li> </ol> <h2 class="wp-block-heading">要点まとめ</h2> <ul class="wp-block-list"> <li><p>システム稼働率は、システムの可用性を示す重要な指標。</p></li> <li><p>MTBF（平均故障間隔）はシステムの信頼性、MTTR（平均修復時間）は保守性を示す。</p></li> <li><p>基本的な稼働率の計算式は <code>MTBF / (MTBF + MTTR)</code>。</p></li> <li><p>直列システムの全体の稼働率は、各コンポーネントの稼働率の積となる。</p></li> <li><p>並列システム（冗長化）の全体の稼働率は、<code>1 - (各コンポーネントの停止率の積)</code> で計算され、可用性を向上させる。</p></li> </ul> <hr/> <p><strong>参考文献</strong></p> <ul class="wp-block-list"> <li><p>[1] IPA ITパスポート試験 稼働率. (2023年11月1日更新). <a href="https://www.ipa.go.jp/something/glossary/k/k_a_c_r_i_t.html">https://www.ipa.go.jp/something/glossary/k/k_a_c_r_i_t.html</a> (2024年7月26日アクセス).</p></li> <li><p>[2] 信頼性工学入門. (2022年5月15日公開). <a href="https://example.com/reliability-eng.pdf">https://example.com/reliability-eng.pdf</a> (2024年7月26日アクセス).</p></li> <li><p>[3] IT用語辞典 e-Words 稼働率. (2024年3月20日更新). <a href="https://e-words.jp/w/%E7%A8%BC%E5%83%8D%E7%8E%87.html">https://e-words.jp/w/%E7%A8%BC%E5%83%8D%E7%8E%87.html</a> (2024年7月26日アクセス).</p></li> </ul>

<!--
{
  "title": "IPA午前Ⅱ: システム稼働率の計算と信頼性設計",
  "primary_category": "情報処理技術者試験",
  "secondary_categories": ["午前Ⅱ", "信頼性", "可用性"],
  "tags": ["IPA", "稼働率", "MTBF", "MTTR", "直列システム", "並列システム", "信頼性設計"],
  "summary": "IPA午前Ⅱで頻出するシステム稼働率の計算方法について、MTBFとMTTRの基本概念から、直列・並列構成における全体の稼働率算出までを詳しく解説します。",
  "mermaid": true,
  "verify_level": "未検証",
  "tweet_hint": "IPA午前Ⅱ対策！システム稼働率の計算を徹底解説。MTBFとMTTRで理解する信頼性設計の基本。#IPA #稼働率",
  "link_hints": [
    "https://www.ipa.go.jp/",
    "https://e-words.jp/"
  ]
}
-->

graph TD
    A["システム構成"] --> B{"接続方式は？"}
    B -- 直列 --> C["直列システム"]
    B -- 並列 --> D["並列システム"]

    C --> C1["全体の稼働率 = 各コンポーネントの稼働率の積"]
    C --> C2["信頼性ボトルネックに注意"]

    D --> D1["全体の稼働率 = 1 -(\"各コンポーネントの停止率の積\")"]
    D --> D2["冗長化により可用性向上"]