稼働率と直列を理解する

直列システムでは一つでも必要要素が止まると全体停止する。要素を追加すると機能は増えても、可用性の積は一般に下がる。

この単元で学ぶこと

  • 全要素必要の意味と役割を説明できる
  • 積の法則の意味と役割を説明できる
  • ボトルネック可用性の意味と役割を説明できる
  • 直列系の稼働率計算と改善対象の優先判断ができる

本文解説

独立した要素の稼働率をA1,A2,...とすると、全て必要な直列系はA=A1×A2×...。各要素が1未満なら要素数が増えるほど全体稼働率は小さくなる。

全要素必要 直列構成では経路上の全要素が正常であることがサービス条件。 一つの停止が全体停止へ直結する。

積の法則 独立稼働を仮定すると全体稼働率は各要素稼働率の積。 0.99×0.99は0.9801。

ボトルネック可用性 低稼働率要素は全体稼働率を大きく引き下げる。 改善対象の候補になる。

単一障害点 その一要素停止で全体停止する要素。 直列経路の非冗長要素が該当しやすい。

可用性改善 低稼働率要素の信頼性向上や冗長化で全体を改善する。 費用と効果を比較する。

直列は掛け算。改善問題では各要素の停止率や全体への寄与を比較する。

0.99×0.98×0.97=約0.941094。個々が高くても直列に重ねると全体は下がる。

図解

直列システムの可用性
経路上のすべてが必要なため各要素の稼働率を掛け合わせる。

重要ポイント

  • 全要素必要: 直列構成では経路上の全要素が正常であることがサービス条件。
  • 積の法則: 独立稼働を仮定すると全体稼働率は各要素稼働率の積。
  • ボトルネック可用性: 低稼働率要素は全体稼働率を大きく引き下げる。
  • 単一障害点: その一要素停止で全体停止する要素。
  • 直列系は全部動く確率を掛ける。

間違えやすい点

  • 稼働率を平均して全体稼働率としない。
  • 最小値だけを全体稼働率としない。
  • 独立性の前提を無視しない。

用語解説

全要素必要
直列構成では経路上の全要素が正常であることがサービス条件。
積の法則
独立稼働を仮定すると全体稼働率は各要素稼働率の積。
ボトルネック可用性
低稼働率要素は全体稼働率を大きく引き下げる。
単一障害点
その一要素停止で全体停止する要素。
可用性改善
低稼働率要素の信頼性向上や冗長化で全体を改善する。

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