JP2010102461A - Failure risk evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、稼動中の個々のネットワーク機器の故障リスクを評価する故障リスク評価装置に関する。 The present invention relates to a failure risk evaluation apparatus that evaluates the failure risk of individual network devices in operation.
障害発生率を推定する従来の方法は、寿命分布の関数形を予め仮定したうえで、n台の標本のそれぞれの寿命を加速試験等により求め、関数のパラメータを最適化するものであった(非特許文献1)。 The conventional method for estimating the failure occurrence rate is to optimize the function parameters by presuming the function form of the life distribution in advance and obtaining the life of each of the n samples by an accelerated test. Non-patent document 1).
また、プラントを構成する機器ごとの設計データと稼動開始後の検査データをもとに、稼動中のプラント設備を構成する機器の故障率を推定する方法も知られている(特許文献1)。 There is also known a method for estimating the failure rate of equipment constituting the operating plant equipment based on design data for each equipment constituting the plant and inspection data after the start of operation (Patent Document 1).
特許文献2には、プラントに関して、事故発生時の損失の期待値とプラント停止時の損失の期待値を加算し、1又は複数の保全方法についてそれぞれ要する費用を算出したうえで、保全費用が損失期待値の加算値以下でありかつ最小の保全方法を選択する方法とそのための支援装置が記載されている。
特許文献3には、プラント設備に関して、事故の発生頻度とその事故発生による影響度を設定し、事故発生頻度と影響度の積をリスクとして評価することが記載されている。
非特許文献1に記載の手法では、機器の故障率は推定可能であるが、故障発生による損失が不明であるので、故障リスク(故障により生じる損失の期待値)を評価できない。
With the method described in
特許文献1〜3に記載の手法では、原子力プラントのように事故が発生した場合の損失量(経済的損失額及び社会的損失の大きさなど)が時間的に変動しない設備に対して適用できるものである。ネットワーク機器は、配下のユーザ数およびトラフィック量が時々刻々と変化し、これに伴い故障発生時の損失量も時間的に変動する。このような機器に特許文献1〜3に記載の手法を適用しても、適切に故障リスクを評価できない。
The methods described in
また、特許文献1〜3に記載の手法は、原子力プラントのように孤立した設備の故障リスクを算出できるが、ネットワーク機器のように複数の機器が互いに接続され影響し合っているようなシステムを対象に、個々の機器についてそれぞれ個別に故障リスクを算出することには適していない。 Moreover, although the method of patent documents 1-3 can calculate the failure risk of an isolated facility like a nuclear power plant, a system in which a plurality of devices are connected to each other and influence each other like a network device. It is not suitable for calculating failure risk for each device individually.
そこで、本発明は、通信ネットワークのように、個々の機器が互いに接続され影響し合っており、かつ故障発生時の損失量が時間的に変動しているシステムにおいて、当該システムを構成する個々の機器の故障リスクを評価する故障リスク評価装置を提示することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a system in which individual devices are connected to each other and affect each other, and the amount of loss at the time of failure fluctuates with time, such as a communication network. It aims at presenting the failure risk evaluation apparatus which evaluates the failure risk of an apparatus.
本発明に係る故障リスク評価装置は、システムを構成する複数の機器について各機器の修理時間及び冗長の有無が記録された修理時間・冗長有無データベースと、当該複数の機器について、各機器の故障率及び障害発生率が記録された故障率・障害発生率データベースと、当該機器が故障した場合の損失量を算出する損失量推定手段と、当該故障率・障害発生率データベースを参照し、当該損失量推定手段により推定される各機器の損失量から当該機器の故障の際の損失期待値を故障リスクとして算出する故障リスク算出手段と、当該故障リスク算出手段により算出される、各機器の故障リスクを記録する故障リスクデータベースと、当該故障リスクデータベースの内容を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。 The failure risk evaluation apparatus according to the present invention includes a repair time / redundancy presence / absence database in which repair time and redundancy of each device are recorded for a plurality of devices constituting the system, and a failure rate of each device for the plurality of devices. And the failure rate / failure rate database in which the failure rate is recorded, the loss amount estimation means for calculating the loss amount when the device fails, and the loss rate by referring to the failure rate / failure rate database. The failure risk calculation means for calculating the expected loss at the time of failure of the equipment as the failure risk from the loss amount of each equipment estimated by the estimation means, and the failure risk of each equipment calculated by the failure risk calculation means. A failure risk database to be recorded, and display means for displaying the contents of the failure risk database are provided.
本発明により、システムを構成する複数の機器について、各機器の修理時間及び冗長の有無と、各機器の故障率・障害発生率を考慮して、各機器の故障の場合の損失期待値を損失リスクとして定量評価するので、効率的な機器交換が可能になる。具体的には、故障リスクの高い機器から順に機器交換を実施することで、機器故障による損失を全体として低減できる。 According to the present invention, with regard to a plurality of devices constituting the system, the expected loss value in the case of failure of each device is lost considering the repair time and redundancy of each device and the failure rate / failure occurrence rate of each device. Since it is quantitatively evaluated as a risk, efficient equipment replacement becomes possible. Specifically, the loss due to equipment failure can be reduced as a whole by exchanging equipment in order from the equipment with the highest risk of failure.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。図1に示す故障リスク評価装置10は、図2に示すようにネットワークシステムに接続して使用され、各ネットワーク機器の損失リスクを、時々刻々変化するトラフィック量に応じて評価する。具体的には、故障リスク評価装置10は、ネットワーク12に接続し、ネットワーク12には複数のネットワーク機器14−1〜14−nが接続する。そして、個々の機器の故障率(現時点から単位時間内に故障する確率)又は障害発生率(現時点から期間T以内に故障する確率)と、故障が発生した場合の損失量との積を、各ネットワーク機器14−1〜14−nの損失リスクと評価する。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. A failure
図1を参照して、故障リスク評価装置10の構成と機能を説明する。故障リスク評価装置10は、評価のための基礎データとして、修理時間・冗長有無データベース(以下、データベースをDBと略す)20を具備する。図3は、修理時間・冗長有無DB20の構造とデータ例を示す。修理時間・冗長有無DB20は、機器IDフィールド20aと、修理時間フィールド20bと、冗長有無フィールド20cを具備し、評価対象のネットワーク機器14−1〜14−nごとの修理時間と冗長の有無が記録される。すなわち、機器IDフィールド20aには、各ネットワーク機器14−1〜14−nを特定する識別情報(ID)が記録される。修理時間フィールド20bには、当該機器が故障した場合に修理に要する時間が記録される。冗長有無フィールド20cには、当該機器が冗長化されているか否かを示すフラグ情報が記録される。このフラグ情報は、冗長化されている場合には”0”であり、冗長化されていない場合には、”1”である。
The configuration and function of the failure
機器情報収集装置22は、ネットワークインターフェース24を介してネットワーク12に接続し、ネットワーク機器14−1〜14−nの機器情報、具体的には、各ネットワーク機器14−1〜14−nの送受信トラフィック量(受信トラフィック量InOctetおよび送信トラフィック量OutOctet)の情報を収集する。一般的なネットワーク機器の場合、MIB情報にこのトラフィック量情報が含まれる。
The device
損失量推定装置26は、各ネットワーク機器について、個々の下位ポートの送受信トラフィック量の1時間あたりの平均値を算出し、全下位ポートの送受信量の総和を計算し、その時間平均(例えば、「1ヶ月間累積値/720時間」)を計算する。本実施例では、この送受信トラフィック量の時間平均を、損失を定量的に評価する目安とする。損失量推定装置26は、次に、修理時間・冗長有無DB20を参照し、各ネットワーク機器14−1〜14−nが故障した際に失われるトラフィック量Cdataを、損失量として計算する。すなわち、
損失量推定装置26は、推定した損失量を故障時損失量DB28に格納する。図4は、故障時損失量DB28の構造とデータ例を示す。故障時損失量DB28は、機器IDフィールド28aと損失量フィールド28bを具備し、ネットワーク機器14−1〜14−nごとに、故障発生時の損失量(ここでは、故障により失われるトラフィック量Cdata)を保持する。機器IDフィールド28aには、修理時間・冗長有無DB20の機器IDフィールド20aと同様に、各ネットワーク機器14−1〜14−nを特定する識別情報(ID)が記録される。損失量フィールド28bには、当該ネットワーク機器が故障した場合の損失量(トラフィック量Cdata)が格納される。
The loss
故障率・障害発生率DB30は、各ネットワーク機器14−1〜14−nの故障率と故障発生確率の情報を保持する。図5は、故障率・障害発生率DB30の構造とデータ例を示す。故障率・障害発生率DB30は、機器IDフィールド30a、故障率フィールド30b、1ヶ月経過時の障害発生率フィールド30c、2ヶ月経過時の障害発生率フィールド30d、及び3ヶ月経過時の障害発生率フィールド30eを具備し、ネットワーク機器14−1〜14−nごとの故障率及び時間軸上の複数の障害発生率を保持する。故障率・障害発生率DB30は、各ネットワーク機器14−1〜14−nとして使用されることのある機器ごとの故障率と障害発生率のデータベースと、実際に使用される各ネットワーク機器14−1〜14−nの種別情報とをリンクしたデータベースであってもよい。
The failure rate / failure
故障リスク算出装置32は、故障時損失量DB28と故障率・障害発生率DB30とから、故障により生じる損失の期待値として、各ネットワーク機器14−1〜14−nの故障リスクを算出する。具体的には、各ネットワーク機器14−1〜14−nについて、損失量(故障時損失量DB28の損失量フィールド28bの値)と、故障率(故障率・障害発生率DB30の故障率フィールド30bの値)との積、及び、損失量と各期間の障害発生率(故障率・障害発生率DB30の発生確率フィールド30c,30d,30eの値)との積を算出する。時系列での障害発生率の変化を考慮しない場合には、故障リスクの評価に、故障率フィールド30bの故障率のみを使用しても良い。
The failure
故障リスク算出装置32は、各ネットワーク機器14−1〜14−nに対してこのように算出した故障リスクを故障リスクDB34に保存する。図6は、故障リスクDB34の構造とデータ例を示す。故障リスクDB34は、機器IDフィールド34a、単位時間の故障リスクフィールド34b、1ヶ月経過時の故障リスクフィールド34c、2ヶ月経過時の故障リスクフィールド34d、及び3ヶ月経過時の故障リスクフィールド34eを具備し、ネットワーク機器14−1〜14−nごとの単位時間当たりの故障リスク及び時間軸上での故障リスクを保持する。
The failure
単位時間の故障リスクフィールド34bには、故障時損失量に故障率・障害発生率DB30の故障率フィールド30bの故障率を乗算した結果が格納される。1ヶ月経過時の故障リスクフィールド34cには、故障時損失量に、故障率・障害発生率DB30の1ヶ月経過時の障害発生率フィールド30cの障害発生率を乗算した結果が格納される。2ヶ月経過時の故障リスクフィールド34dには、故障時損失量に、故障率・障害発生率DB30の2ヶ月経過時の障害発生率フィールド30dの障害発生率を乗算した結果が格納される。3ヶ月経過時の故障リスクフィールド34eには、故障時損失量に、故障率・障害発生率DB30の3ヶ月経過時の障害発生率フィールド30eの障害発生率を乗算した結果が格納される。
The unit time
故障リスクDB34に格納される故障リスク情報により、各ネットワーク機器14−1〜14−nについて、現実の使用態様(送受信トラフィック量と冗長の有無)に基づいた、故障により生じる損失の期待値を知ることができる。
Based on the failure risk information stored in the
表示処理装置36は、入力装置38により入力されるユーザの指示に従い、故障リスクDB34の故障リスク情報を表示装置40に表示する。例えば、ユーザが、入力装置38により、故障リスクがある一定値以上となるネットワーク機器14−1〜14−nの一覧の表示を表示処理装置36に指示すると、表示処理装置36は、故障リスクDB34から条件に合致する故障リスクのネットワーク機器14−1〜14−nの一覧表を作成し、表示装置40に表示する。
The
図7は、本発明の第2実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例は、複数のネットワーク機器(ユーザを収容する収容機器)114−1〜114−3が図8に例示するように、ヒエラルキー構造で接続し、加入者機器116−1〜116−3がそれらの終端に接続するネットワーク構成に適用される。本実施例では、ネットワーク機器114−1〜114−3に故障が発生した場合の損失量として、ネットワーク機器114−1〜114−3の故障に起因する通信障害により配下の加入者機器116−1〜116−3が被る被害金額の総和を用いる。 FIG. 7 shows a schematic block diagram of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of network devices (accommodating devices for accommodating users) 114-1 to 114-3 are connected in a hierarchical structure as illustrated in FIG. 8, and the subscriber devices 116-1 to 116-3 are connected to each other. Applies to network configurations that connect to those terminations. In the present embodiment, as a loss amount when a failure occurs in the network devices 114-1 to 114-3, the subscriber device 116-1 under the control due to a communication failure due to the failure of the network devices 114-1 to 114-3. The sum of the damage amount suffered by ˜116-3 is used.
故障リスク評価装置110の修理時間・冗長有無DB120には、図8に示す収容機器114−1〜114−3及び加入者機器116−1〜116−3に関して、修理時間・冗長有無DB20と同様のデータが格納される。
The repair time / redundancy presence /
また、加入者情報DB122には、加入者機器116−1〜116−3に関して、図9に示すようなデータが格納される。図9は、加入者情報DB122の構造とデータ例を示す。加入者情報DB122は、加入者機器116−1〜116−3を特定する加入者IDフィールド122aと、各加入者機器が所定の基点ポート(ヒエラルキーのルート)に到達するまでの経路上に位置する収容機器のIDを収容する収容機器IDフィールド122bと、月額利用料金フィールド122cと、重要度フィールド122dを具備する。重要度フィールド122dの重要度は、各加入者のやりとりする情報の緊急性・重要性、及び各加入者の契約サービスレベル等を考慮して、オペレータにより予め設定されている。
The
図9に示す例では、収容機器IDフィールド122bには、下位の収容機器IDと上位の収容機器IDが例示されているが、これは図8に対応する一例である。基点ポートまで複数のルートが存在しうる場合には、各ルートについて、ルート上の収容機器IDが収容機器IDフィールド122bに記録され、複数のルートがあることは、収容機器毎の冗長化とは別に、ルートとして冗長化されていることを意味する。
In the example shown in FIG. 9, the accommodation
損失量推定装置126は、修理時間・冗長有無DB120に登録される各収容機器114−1〜114−3について、その故障の場合に通信が断絶する加入者端末116−1〜116−3を、加入者情報DB122の収容機器IDフィールド122bを参照して検索する。
The loss
理解を容易にするために、各収容機器114−1〜114−3は機器として冗長構成になっていないとした場合、図8に示す例では、次のようになる。すなわち、収容機器114−3が故障した場合、収容機器114−3が直接収容している加入者機器116−2,116−3の通信が断絶する。収容機器114−1が故障した場合、収容機器114−1が直接収容している加入者機器は存在しないが、配下の収容機器114−2および同114−3を介して収容している加入者機器116−1〜116−3の通信が断絶する。 In order to facilitate understanding, in the example shown in FIG. 8, when each of the accommodation devices 114-1 to 114-3 is not configured redundantly, the following is performed. That is, when the accommodating device 114-3 fails, communication between the subscriber devices 116-2 and 116-3 directly accommodated in the accommodating device 114-3 is interrupted. When the accommodation device 114-1 breaks down, there is no subscriber device directly accommodated by the accommodation device 114-1, but the subscriber is accommodated via the subordinate accommodation devices 114-2 and 114-3. Communication between the devices 116-1 to 116-3 is interrupted.
損失量推定装置126は、各収容機器について、加入者情報DB122から、その故障により影響を受ける加入者の月額利用料金(フィールド122c)及び重要度(フィールド122d)を読み出し、1時間あたりの利用料金(=月額利用料金/720時間)と重要度の積を計算し、その総和を取る。この総和に対し、修理時間・冗長有無DB120を参照し、当該収容機器の修理時間及び冗長の有無(「有り」=0/「無し」=1)を乗算し、この乗算結果Cchargeを損失量とする。すなわち、
損失量推定装置126は、推定した損失量を故障時損失量DB128に格納する。故障時損失量DB128、故障率・障害発生率DB130、故障リスク算出装置132、故障リスクDB134、表示処理装置136、入力装置138及び表示装置140の作用は、それぞれ、実施例1の故障時損失量DB28、故障率・障害発生率DB30、故障リスク算出装置32、故障リスクDB34、表示処理装置36、入力装置38及び表示装置40と同じであるので、説明を省略する。
The loss
本実施例を大規模ネットワークに適用することにより、各ノードの故障リスクを定量的に算出でき、効率的な機器交換が可能になる。具体的には、故障リスクの高い機器から順に機器交換を実施することで、ネットワーク機器の故障による損失を低減できる。本実施例は、大規模ネットワークを持つ通信事業者の、ネットワーク管理システムの一部として利用可能である。
故障が発生した場合の損失の定量評価として、機器に故障が発生した際に失われるトラフィック量と、利用料金と重要度を加味した加入者の損害を例示したが、本発明は、これらの量以外のものも損失量として使用可能である。
By applying this embodiment to a large-scale network, the failure risk of each node can be calculated quantitatively, and efficient device replacement becomes possible. Specifically, the loss due to the failure of the network device can be reduced by exchanging the devices in descending order of the risk of failure. This embodiment can be used as a part of a network management system for a communication carrier having a large-scale network.
As a quantitative evaluation of the loss when a failure occurs, the amount of traffic lost when a failure occurs in the device and the subscriber's damage taking account of the usage fee and importance are illustrated. Others can be used as the loss amount.
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。 Although the invention has been described with reference to specific illustrative embodiments, various modifications and alterations may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention as defined in the claims. This is obvious to an engineer in the field to which the present invention belongs, and such changes and modifications are also included in the technical scope of the present invention.
10:故障リスク評価装置
12:ネットワーク
14−1〜14−n:ネットワーク機器
20:修理時間・冗長有無データベース
20a:機器IDフィールド
20b:修理時間フィールド
20c:冗長有無フィールド
22:機器情報収集装置
24:ネットワークインターフェース
26:損失量推定装置
28:故障時損失量データベース
28a:機器IDフィールド
28b:損失量フィールド
30:故障率・障害発生率データベース
30a:機器IDフィールド
30b:故障率フィールド
30c:1ヶ月経過時の障害発生率フィールド
30d:2ヶ月経過時の障害発生率フィールド
30e:3ヶ月経過時の障害発生率フィールド
32:故障リスク算出装置
34:故障リスクデータベース
34a:機器IDフィールド
34b:単位時間の故障リスクフィールド
34c:1ヶ月経過時の故障リスクフィールド
34d:2ヶ月経過時の故障リスクフィールド
34e:3ヶ月経過時の故障リスクフィールド
36:表示処理装置
38:入力装置
40:表示装置
110:故障リスク評価装置
114−1〜114−3:収容機器(ネットワーク機器)
120:修理時間・冗長有無データベース
122:加入者情報データベース
122a:加入者IDフィールド
122b:収容機器IDフィールド
122c:月額利用料金フィールド
122d:重要度フィールド
126:損失量推定装置
128:故障時損失量データベース
130:故障率・障害発生率データベース
132:故障リスク算出装置
134:故障リスクデータベース
136:表示処理装置
138:入力装置
140:表示装置
10: Failure risk evaluation device 12: Network 14-1 to 14-n: Network device 20: Repair time / redundancy presence /
120: Repair time / redundancy presence / absence database 122:
Claims (3)
当該複数の機器について、各機器の故障率及び障害発生率が記録された故障率・障害発生率データベース(30)と、
当該機器が故障した場合の損失量を算出する損失量推定手段(26)と、
当該故障率・障害発生率データベースを参照し、当該損失量推定手段により推定される各機器の損失量から当該機器の故障の際の損失期待値を故障リスクとして算出する故障リスク算出手段(32)と、
当該故障リスク算出手段により算出される、各機器の故障リスクを記録する故障リスクデータベース(34)と、
当該故障リスクデータベースの内容を表示する表示手段
とを備えることを特徴とする故障リスク評価装置。 A repair time / redundancy presence / absence database (20) in which the repair time of each device and the presence / absence of redundancy are recorded for a plurality of devices constituting the system;
For the plurality of devices, the failure rate / failure rate database (30) in which the failure rate and failure rate of each device are recorded,
A loss amount estimating means (26) for calculating a loss amount in the case of failure of the device;
Failure risk calculation means (32) for referring to the failure rate / failure occurrence rate database and calculating the expected loss value at the time of failure of the device as the failure risk from the loss amount of each device estimated by the loss amount estimation means When,
A failure risk database (34) for recording the failure risk of each device calculated by the failure risk calculation means;
A failure risk evaluation apparatus comprising: display means for displaying the contents of the failure risk database.
当該損失量推定手段は、当該各機器の故障の際に失われる送受信トラフィック量を損失量として推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の故障リスク評価装置。 Furthermore, the device is a network device, and comprises device information collection means for periodically collecting the transmission / reception traffic amount of the lower ports of the plurality of devices,
The failure risk evaluation apparatus according to claim 1, wherein the loss amount estimation unit estimates, as a loss amount, a transmission / reception traffic amount lost in the event of failure of each device.
当該損失量推定手段は、当該各機器の故障に起因する通信障害により配下の加入者が被る被害金額の定量評価を損失量として推定する
ことを特徴とする、請求項1に記載の故障リスク評価装置。 In addition, for each subscriber, a device that directly accommodates the subscriber, a device that is positioned above the device, a subscriber information database in which information on usage charges and importance is recorded,
2. The failure risk evaluation according to claim 1, wherein the loss amount estimation means estimates, as a loss amount, a quantitative evaluation of a damage amount suffered by a subordinate subscriber due to a communication failure caused by a failure of each device. apparatus.
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