システムの信頼性特性と評価

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

  • システムを評価する際の評価項目となるReliability(信頼性),Availability(可用性),Serviceability(保守性),Integrity(完全性),Security(安全性)とその指標を理解する。
  • MTBF,MTTR,稼働率などシステムの信頼性を評価する際の評価項目とその指標,並列システム,直列システムの稼働率の計算方法を理解する。

用語例:バスタブ曲線

システムの信頼性

システムの信頼性を評価する指標に「RASIS」があります。RASISとは、下の表に上げる各キーワードの頭文字を取ったものです。

Reliability(信頼性)故障や障害の発生しにくさ、安定性を表します。
Availability(可用性)稼働している割合の多さ、稼働率を表します。
Serviceability(保守性)障害時のメンテナンスのしやすさ、復旧の速さを表します。
Integrity(保全性・完全性)障害時や過負荷時におけるデータの書き換えや不整合、消失の起こりにくさを表します。
Security(機密性)情報漏えいや不正侵入などの起こりにくさを表します。

システムの稼働率

システムの信頼性を数値的に評価する基準として、MTBFやMTTR、稼働率が使われます。稼働率はシステムの全稼働時間に対する、正常に動作している時間の割合です。

MTBFとMTTR

MTBF(Mean Time Between Failure:平均故障間隔)
故障から次の故障までの時間の平均値です。システムが正常に稼働していた時期を指します。
MTTR(Mean Time To Repair:平均修復時間)
修理にかかる時間の平均値です。システムが停止していた時期を指します。

全稼働時間を「MTBF+MTTR」とし、全稼働時間のうち正常に稼働した時間(MTBF)の割合を稼働率として求めます。

稼働率やMTBF、MTTRはRASISの尺度となる値です。

MTBFが長い:停止しにくく「信頼性」の高いシステム
MTTRが短い:復旧が速く「保守性」の高いシステム
稼働率が高い:「可用性」の高いシステム

直列接続の稼働率

いくつかの装置やシステムを組み合わせて構築したシステム全体の信頼度は、個々の装置などの稼働率から求めることができます。

二つ(又はそれ以上)のサブシステムが直列の状態で連結している構造のシステムでは、いずれかのサブシステムが停止するとシステム全体の機能が停止してしまいます。この場合、システム全体の稼働率は各サブシステムの稼働率をかけ合わせた値となります。

並列接続の稼働率

二つ(又はそれ以上)のサブシステムが並列の状態で連結している構造のシステムは、いずれかのサブシステムが停止しても、残りのサブシステムで処理と代行できるため、システム全体の停止を避けられる構造です。この場合、システム全体の稼働率は以下の式で求めます。

バスタブ曲線

バスタブ曲線とは、システムの故障率曲線のことで、機械や装置の時間経過tに伴う故障率y(t)の典型的な変化を表す曲線のことです。形状が浴槽(バスタブ)の底の曲線に似ているためバスタブ曲線と呼ばれます。

時間経過により、初期故障期、偶発故障期、摩耗故障期の3期に分けられます。

  • 初期故障機には、故障率が高い状態から始まって、次第に故障率が減少して、安定した状態へ移ります。主に製造上の欠陥による故障が起きます。
  • 偶発故障期には、故障率は時間経過にかかわらず、ほぼ一定です。故障は主に偶発的に起きます。
  • 摩耗故障機には、故障率は次第に増加して寿命に達したと判断されます。故障は主に摩耗などによっておきます。

ソフトウェアの場合「摩耗」というのはイメージしにくいですが、技術の陳腐化による保守性の低下や、セキュリティホールの発覚など、摩耗機に顕在化するリスクも存在します。