MTBF・稼働率計算

MTBF・稼働率計算ツールとは

本ツールは、MTBF（平均故障間隔）/ MTTR（平均修復時間）/ 稼働率の相互計算と、直列・並列・冗長構成の合成稼働率を ビジュアルに組み立てて算出できる無料オンラインツールです。 IT パスポート・基本情報技術者試験・ネットワークスペシャリスト試験の 対策、SLA 設計、システム可用性の見積もりに使えます。

MTBF / MTTR / MTTF とは

• MTBF（Mean Time Between Failures、平均故障間隔） — 修復可能な機器の故障から次の故障までの平均時間。 「修復時間も含む」のが正確だが、実務では「稼働時間の平均」として扱われることが多い
• MTTR（Mean Time To Repair、平均修復時間） — 故障してから復旧するまでの平均時間
• MTTF（Mean Time To Failure、平均故障時間） — 修復不能な機器の使用開始から故障までの平均時間。 MTBF とは「修復するか / 使い捨てか」で使い分け

稼働率（Availability）の式

稼働率 A = MTBF / (MTBF + MTTR)

例えば MTBF = 999 時間、MTTR = 1 時間なら稼働率は 999 / 1000 = 0.999= 99.9%。

「9 の数」と年間ダウンタイム

稼働率は「9 の数」で語られることが多く、それぞれ年間ダウンタイムの目安があります。

直列構成と並列構成

直列構成（積算）

構成要素がすべて稼働している必要がある場合。 サーバ → アプリ → DB のように上流から下流にパイプラインを組む形。

A_直列 = A_1 × A_2 × ... × A_n

99% × 99% = 約 98.01%。直列に重ねるほど稼働率は下がるのが 直感に反してハマるポイント。各要素が高くないと積で下がります。

並列構成（冗長 / 1 - 故障率の積）

構成要素のうち1 つでも稼働していれば全体稼働する場合。 ホットスタンバイ、N+1 冗長、ロードバランス配下の Web サーバ群など。

A_並列 = 1 - (1 - A_1) × (1 - A_2) × ... × (1 - A_n)

99% × 99% を並列に組むと 1 - 0.01 × 0.01 = 99.99%。並列冗長は 9 を一気に増やすのが特徴です。

入れ子構成

実システムは「直列の中に並列」「並列の中に直列」が組み合わさります。 例: LB（並列）× App（並列）× DB（並列）という 3 層冗長は、各層で並列に冗長化しつつ層同士は直列。 本ツールではプリセット「3 層冗長化」で確認できます。

SLA / SLO / SLI

• SLI（Service Level Indicator） — 実測した指標（稼働率、応答時間など）
• SLO（Service Level Objective） — 内部目標値（例: 99.9% 以上）
• SLA（Service Level Agreement） — 顧客との契約上の保証値（例: 99.5% 未満なら返金）

SLA は対外的な契約のため、SLO より緩めに設定します。 SLI で実測 → SLO で運用 → SLA で契約、という階層です。

典型的な落とし穴

• 直列での稼働率の積: 単機 99% を 5 台直列にすると 0.99^5 ≈ 95.1%
• 並列の前提: 並列構成の式は各要素の故障が独立を前提。 電源やネットワーク等の共通インフラ故障では効果が出ません
• 計画停止の扱い: メンテナンス停止は通常 SLA から除外できますが、明文化が必要
• MTTR の現実: MTTR は検知 + 駆けつけ + 修復の合計。監視・自動復旧で MTTR を縮めるほうが MTBF を伸ばすより効率が良いことが多い

IT パスポート・基本情報での頻出パターン

試験では「並列の中に直列」「直列の中に並列」の合成稼働率が頻出します。 本ツールに数値を入れて段階的に確認すれば、計算ミスのチェックに使えます。

• A = 0.9 が 2 台並列、それを B = 0.95 と直列
• 並列部 = 1 - 0.1² = 0.99
• 全体 = 0.99 × 0.95 = 0.9405

クラウドサービスの SLA 例

主要クラウドの代表的な SLA は以下の通り（一例。リージョン・サービス階層で変動）。

• AWS EC2 / 単一インスタンス: 99.5%（年間 1.83 日相当のダウンタイム）
• AWS EC2 / マルチ AZ: 99.99%（年間 52.6 分相当）
• Azure / SQL Database: 99.99%
• Google Cloud SQL（HA 構成）: 99.95%（年間 4.38 時間相当）
• Cloudflare Workers: 99.99%

単一サービスでは 99.99% 程度が現実的な上限。それ以上を狙うなら マルチリージョン・マルチクラウド・自己復旧（K8s, Lambda 等の自動再起動）等の 組み合わせが必須になります。

故障の独立性と「共通モード故障」

並列冗長構成の式は「各要素の故障が独立」を前提にしますが、 現実には共通電源・共通スイッチ・共通リージョン等で同時に落ちる 「共通モード故障」（Common Cause Failure, CCF）が発生します。 AZ 分離やマルチリージョンはまさにこの CCF を排除する設計です。

使い方

1. 「単機の MTBF/MTTR/稼働率」タブで 2 値を入れて 3 値目を確認
2. 「構成図ビルダー」タブでプリセットを呼び出す or 部品・グループを追加
3. 各部品の稼働率をスライダー / 数値で調整
4. 合成稼働率と年間ダウンタイムをリアルタイムに把握
5. 「結果をコピー」で共有可能なテキストに

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プライバシー

計算はすべてブラウザ内で行われ、入力した値は弊社サーバには送信されません。