WO2005106690A1

WO2005106690A1 - Ｉｔシステムの設計支援システムおよび設計支援方法

Info

Publication number: WO2005106690A1
Application number: PCT/JP2005/008204
Authority: WO
Inventors: Nobuhisa Takezawa; Kazumi Miyagi; Yuuji Uenohara; Masatoshi Kawashima; Masayuki Takayama; Hiroaki Okuda
Original assignee: Toshiba Solutions Corporation
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2005-11-10
Also published as: US8001059B2; JP2005316696A; CN100435157C; JP4592325B2; CN1947121A; US20070225948A1

Abstract

　ＩＴシステムの設計に必要なデータを入力データ部から入力し、処理性能の設計基準値を満たすシステム案を処理性能評価部で作成するとともに、信頼性評価部で故障確率の設計基準値を満たすシステム案を作成する。コスト評価部はシステム案のコストを評価し、コスト判定部は、コストが許容範囲であるシステム案があるか否かを判定する。そして、再設定部は、コスト判定部でシステム案がないと判定されたときは処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値およびコスト許容範囲を入力データ部に再設定し、コストが許容範囲であるシステム案が作成できるまで繰り返し演算を行う。

Description

明細書

ITシステムの設計支援システムおよび設計支援方法

技術分野

[0001] 本発明は、オンライン取引システム等のコンピュータネットワークで構成される ITシステムの設計支援システムおよび設計支援方法に関する。

背景技術

[0002] オンライン取引システム等のコンピュータネットワークで構成される IT(Information technology)システムの設計支援システムにお、ては、システム処理性能の設計とシステム信頼性の設計とは、別々のシステムで行われている。

[0003] システム処理性能の設計では、離散型シミュレーションがよく用いられるが、離散型シミュレーションでは、状態の変化の様子を重要な変化が起こった時点を中心に捉えて事象がモデルィ匕されている（特開 2002— 63218号公報参照)。

[0004] 図 1は、上述した離散型シミュレーションの説明図である。図 1には、ある対象システムがモデル化されたものが図示されており、そのモデルは、複数の処理装置（図 1中の円）に対して、待ち行列 101〜105が発生する事象を表しており、多段待ち行列モデルである。待ち行列 101〜105では、単位時間当たりのトランザクションの到着数 λ 1〜え 5でトランザクションが行列に加わる。

[0005] また、待ち行列 101〜105にそれぞれ対応する処理装置では、単位時間当たりのトランザクシヨンの処理数（処理性能） μ 1〜 5をもってトランザクションに対する処理が実行される。これらの単位時間当たりのトランザクションの到着数ぇ1〜え 5および単位時間当たりのトランザクションの処理数 (処理性能） μ 1〜 5は、離散型シミュレーシヨンにおけるパラメータ（可変要素）である。

[0006] 離散型シミュレーションでは、どのパラメータをどのように変化させるかというシナリオが作成されたのち、このシナリオに基づいて、シミュレーションが実行される。また、シミュレーシヨンの実行後においては、シミュレーションの結果に基づいて、ボトルネック (処理性能不足等）を発見し、このボトルネックを解決するための対策が採られる。

[0007] 図 2は、従来の離散型シミュレーションを用いたシステム処理性能の設計支援システムの処理フローチャートである。従来のシステム処理性能の設計支援システムでは、システムの構成機器、構成機器間の繋がり、構成機器の処理プロセス、構成機器の処理性能、各ノードにおける出力の分岐の確率、基本システム案、処理性能の設計基準値の入力データに基づいて、基本システム案のモデルを作成し (S1)、離散型シミュレーションを行、システム処理性能の評価を行う（S2)。

[0008] 次に、システム処理性能が設計基準値を満たすかを判定し (S3)、設計基準値を満たさな、場合は、シミュレーション結果力もシステムのボトルネック部分を抽出し改善案を検討する（S4)。そして、ステップ S1に戻って改善案のモデルを作成し、再度、ステツプ S1〜S3の処理を行ヽ、システム処理性能が設計基準値を満たすまで繰り返す。ステップ S3の判定でシステム処理性能が設計基準値を満たす場合はシステム案として採択する（S5)。

[0009] 一方、システム信頼性の設計ではフォルトツリー分析がよく用いられ、例えば、原子力発電プラントでは、プラントの安全性を確保することを目的に、トラブルの事象を想定し、それに至る確率を計算して該当のトラブルの発生確率がほとんど起こり得ないことを定量的に解析する。そのときに利用される主な解析手法力フォルトツリー分析と呼ばれるもので、信頼性工学および関連分野において活用されているものであり、 I Tシステムに対しても用いられる（特開 2003— 67043号公報、及び、北川賢司著「最新設計審査技術」株式会社テクノシステム発行 1987年 12月 4日（第 2版)参照)。

[0010] フォルトツリー分析の手法は以下の通りである。まず想定する頂上事象を選定する

。その後、その頂上事象に至る一次要因を探り、その一次要因同士の論理的関係（

AND, OR)を導く。図的にはツリー構造に表現し、頂上事象を記載した下に論理記号を記入する。その下に一次要因を記載する。同様のステップを個々の一次要因を基準に二次要因、三次要因へと繰り返し、実験等から確率分布を参照できるレベルまで細分ィヒを行う。頂上事象は、ブール代数を用いることにより、ツリー構造の最下層の事象 (基本事象）の組み合わせで発生することが示される。そこまで整理されれば、後は、基本事象の故障確率から頂上事象の故障確率を導き出すことが可能となる [0011] 図 3は、従来のフォルトツリー分析を用いたシステム信頼性の設計支援システムの処理フローチャートである。従来のシステム信頼性の設計支援システムでは、システムの構成機器、構成機器間の繋がり、構成機器の処理プロセス、構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの故障率、構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの使命、構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの使命時間、共通故障原因、基本システム案、故障確率の設計基準値の入力データに基づ、て設計を行う。

[0012] まず、対象とするシステムの機能停止または運用または動作上の好ましくない事象を頂上事象とし、要因をそれ以上求めることができない事象を基本事象として、頂上事象から基本事象へ階層的に事象と要因の関係として展開して論理記号で結合したフォールトツリー構造を図的に入力または編集および双方を実行し作成する（S11

) o

[0013] 次に、ステップ S 11で入力または編集して作成したフォールトツリーデータをブール代数による論理式に変換する（S 12)。そして、ステップ S12で導き出されたブール代数に基本事象の故障確率を代入し、頂上事象の故障確率を計算する（S 13)。次に、システム故障確率が設計基準値を満たすか否かを判定し (S 14)、設計基準値を満たさない場合は、ステップ S13で求められた頂上事象の故障確率に個々の基本事象力 Sどの程度影響を与えるカゝの重要度を分析し、基本事象の故障確率を変動させることで頂上事象の故障確率の寄与度を計算し改善案を検討する（S15)。そして、ステップ S 11に戻って改善案のフォールトツリー構造を作成し、ステップ S11〜ステップ S 14に至る一連の作業をシステム故障確率が設計基準値を満たすまで繰り返す。システム故障確率が設計基準値を満たす場合はシステム案として採択する（S16)。発明の開示

[0014] し力しながら、従来のオンライン取引システム等のコンピュータネットワークで構成される ITシステムの設計支援システムでは、システム処理性能の設計とシステム信頼性の設計とが別々のシステムで行われ、データがリンクしていないので、システム処理性能の設計仕様とシステム信頼性の設計仕様の両方を満足し、かつコストが許容範囲に収まるように、システムの設計を行うことが困難であるという課題があった。

[0015] つまり、同じ基本システム案から出発しても、システム処理性能の設計で得られたシステム案と、システム信頼性の設計で得られたシステム案とがー致することはほとんどの場合有り得ず、システム処理性能の設計仕様とシステム信頼性の設計仕様とを同時に満足させようとすると、設計作業のやり直しが多くなり、設計者の負担が非常に大きくなる。

[0016] システム処理性能の設計も、システム信頼性の設計も、それなりの経験を有する専門家が行うが、システム処理性能の設計の専門家であってもシステム信頼性の設計の専門家と限らず、システム信頼性の設計の専門家であってもシステム処理性能の設計の専門家と限らない。そのため、設計したシステムがシステム処理性能の設計仕様を満足してもシステム信頼性の設計仕様を満足しない場合や、逆に、システム信頼性の設計仕様を満足してもシステム処理性能の設計仕様を満足しない場合がある。また、システム処理性能の設計仕様を満足してもシステム信頼性がかなりオーバースペックになってコストが許容範囲を越える場合や、システム信頼性の設計仕様を満足してもシステム処理性能がかなりオーバースペックになってコストが許容範囲を越える場合が出てきてしまうので、設計作業のやり直しが多くなり、設計者の負担が非常に大きくなる。

[0017] 本発明は、設計者の負担を軽減してシステム処理性能の設計仕様とシステム信頼性の設計仕様の両方を満足し、かつコストが許容範囲に収まるような設計ができる IT システムの設計支援システムおよび設計支援方法を提供することを目的とする。

[0018] 本発明の ITシステムの設計支援システムは、 ITシステムの設計に必要なデータを入力する入力データ部と、前記入力データ部からのデータに基づき処理性能の設計基準値を満たすシステム案を作成する処理性能評価部と、前記入力データ部からのデータに基づき故障確率の設計基準値を満たすシステム案を作成する信頼性評価部と、前記処理性能評価部および前記信頼性評価部で作成されたシステム案のコストを評価するコスト評価部と、前記処理性能評価部および前記信頼性評価部で作成されたシステム案と前記コスト評価部で評価されたコストとを格納する前記システム案データ格納部と、前記コスト評価部で評価されたコストが許容範囲であるシステム案がある力否かを判定するコスト判定部と、前記コスト判定部でシステム案がな、と判定されたときは処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値およびコスト許容範囲を前記入力データ部に再設定する再設定部とを備えたことを特徴とする。

[0019] 本発明の ITシステムの設計支援方法は、 ITシステムの設計に必要なデータを入力し、入力したデータに基づき処理性能の設計基準値を満たすシステム案を作成するとともに、入力したデータに基づき故障確率の設計基準値を満たすシステム案を作成し、処理性能の設計基準値を満たすシステム案および故障確率の設計基準値を満たすシステム案のコストを評価し、評価されたコストが許容範囲であるシステム案がある力否かを判定し、コスト許容範囲を満たすシステム案がな、と判定されたときは処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値およびコスト許容範囲を再設定してコスト許容範囲を満たすシステム案を得ることを特徴とする。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]図 1は、離散型シミュレーションの説明図。

[図 2]図 2は、従来の離散型シミュレーションを用いたシステム処理性能の設計支援システムの処理フローチャート。

[図 3]図 3は、従来のフォルトツリー分析を用いたシステム信頼性の設計支援システムの処理機能構成を示すブロック図。

[図 4]図 4は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムのブロック構成図。

[図 5]図 5は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおける入力情報の説明図。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおけるデータ処理演算部の処理内容を示すフローチャート。

[図 7]図 7は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおける処理性能評価部の処理内容を示すフローチャート。

[図 8]図 8は、本発明の実施の形態における処理性能評価部で作成されたシステム案のモデルの一例を示すモデル図。

[図 9]図 9は、本発明の実施の形態における処理性能評価部のシミュレーションでシステム処理性能のトランザクションの到着数に対する依存性の結果の一例を示すダラフ。 [図 10]図 10は、図 8に示したモデル図に本発明の実施の形態における処理性能評価部での処理性能ボトルネック抽出処理で抽出したボトルネック部分を重ねて表示した場合のモデル図。

[図 11]図 11は、本発明の実施の形態における処理性能評価部のシミュレーションで改善案でのシステム処理性能のトランザクションの到着数に対する依存性の結果の一例を示すグラフ。

[図 12]図 12は、本発明の実施の形態における処理性能評価部の改善案で 1台当たりの処理性能が 1000件 Z分の 4台のサーバを用意して 1つの APサーバ群とする場合の説明図。

[図 13]図 13は、本発明の実施の形態における処理性能評価部の改善案で 1CPU当たりの処理性能が 1000件/分の 4個の CPU力もなる APサーバのを用意した場合の説明図。

[図 14]図 14は、本発明の実施の形態における処理性能評価部での評価で用いる 1 つのサーバ群あたりの処理性能のサーバ台数依存性のデータの一例を示すグラフ。

[図 15]図 15は、本発明の実施の形態における処理性能評価部での評価で用いる 1 台のマルチ CPUサーバあたりの処理性能の CPU数依存性のデータの一例を示すグラフ。

[図 16]図 16は、本発明の実施の形態における信頼性評価部 22の処理内容を示すフローチャート。

[図 17]図 17は、本発明の実施の形態における信頼性評価部で作成されたフォルトッリーとシステムの故障確率の計算結果の一例を示す説明図。

[図 18]図 18は、本発明の実施の形態における信頼性評価部で作成された改善案でのフォルトツリーとシステムの故障確率の計算結果の一例を示す説明図。

[図 19]図 19は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおけるコスト評価部の処理内容を示すフローチャート。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を説明する。図 4は本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムのブロック構成図である。データベース 5には ITシステムの設計に必要なデータが格納されており、例えば、システム機能構成情報、処理性能関連情報、信頼性関連情報、コスト関連情報に係わるデータが格納されている。システム設計評価部 1は、データ入力部 2、データ処理演算部 3およびデータ出力部 4 から構成され、データ入力部 2はデータベース 5から、システム機能構成情報、処理性能関連情報、信頼性関連情報、コスト関連情報に係わるデータを入力し入力処理し、データ処理演算部 3に出力する。データ処理演算部 3は、システム処理性能の設計仕様とシステム信頼性の設計仕様との両方を満足し、かつコストが許容範囲に収まるシステム案を演算して、データ出力部 4に出力する。ユーザ端末 6はシステム設計評価部 1に接続され、システム設計評価部 1に各種指示を出したり各種情報を表示さ ·¾：るものである。

[0022] データ処理演算部 3は、入力データ部 2からのデータに基づき処理性能の設計基準値を満たすシステム案を作成する処理性能評価部 21と、入力データ部 2からのデータに基づき故障確率の設計基準値を満たすシステム案を作成する信頼性評価部 22と、処理性能評価部およ 21び信頼性評価部 22で作成されたシステム案のコストを評価するコスト評価部 23と、処理性能評価部 21および信頼性評価部 22で作成されたシステム案とコスト評価部 23で評価されたコストとを格納するシステム案データ格納部 25と、コスト評価部 23で評価されたコストが許容範囲であるシステム案がある力否かを判定するコスト判定部 24と、コスト判定部 24でシステム案がな、と判定されたときは処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値およびコスト許容範囲を入力データ部 2に再設定する再設定部 26とから構成される。

[0023] 図 5は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおける入力情報の説明図である。データ入力部 2に入力される入力データは、システム機能構成情報 10、処理性能関連情報 11、信頼性関連情報 12、コスト関連情報 13、システム設計基準情報 14から構成される。

[0024] システム機能構成情報 10は、構成機器、構成機器間の繋がり、構成機器の処理プ口セスを含む。処理性能関連情報 11は、入力のトランザクションの到着数の変動、構成機器の処理性能、各ノードにおける出力の分岐の確率、各サーバの処理性能の C PU数依存性、各サーバ群の処理性能のサーバ台数依存性を含む。信頼性関連情報 12は、構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの故障率、構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの使命、構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの使命時間、共通原因故障要因を含む。コスト関連情報 13は、構成機器 (またはサブシステム)の設備費、システム停止損害額、システム停止時間、構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの損害額を含む。システム設計基準情報 14は、基本システム案、処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値、コストの許容範囲を含む。

[0025] 図 6は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおけるデータ処理演算部 3の処理内容を示すフローチャートである。このデータ処理演算部 3 では、データ入力部 2から入力データを受け取り、処理性能評価部 21で処理性能の設計基準値を満たすシステム案の作成を行う（S21)。次に、作成された処理性能の設計基準値を満たすシステム案に基づヽて、信頼性評価部 22で故障確率の設計基準値を満たすシステム案の作成を行う（S22)。

[0026] 次に、作成された処理性能と故障確率の設計基準値を満たすシステム案に対して、コスト評価部 23でコスト評価を行い（S23)、コスト判定部 24でコストが許容範囲のシステム案ができたかを判定する（S24)。システム案データ格納部 25には、処理性能評価部 21、信頼性評価部 22およびコスト評価部 23で作成されたシステム案のデータを格納し、これらの各部に出力して利用や参照できるようになつている。また、データ入力部 2も処理性能評価部 21、信頼性評価部 22およびコスト評価部 23に入力データを出力して利用や参照できるようになつている。

[0027] コスト判定部 24の判定でシステム案ができな力つた場合は、再設定部 26により、システム設計基準情報 14のコストの許容範囲、故障確率の設計基準値、処理性能の設計基準値もしくは基本システム案を再設定し、システム機能構成情報 10、処理性能関連情報 11、信頼性関連情報 12、コスト関連情報 13も再設定して、再びステップ S21〜ステップ S 24に至る処理を行う。このステップ S 21〜ステップ S 24を処理性能および故障確率の設計基準値とコストの許容範囲とを満たすシステム案ができるまで繰り返す。

[0028] コスト判定部 24の判定でシステム案ができた場合は、処理性能および故障確率の設計基準値とコストの許容範囲を満たすシステム案ができたことになり、データ出力部 4にシステム案を出力する。

[0029] 図 7は、本発明の実施の形態に係わる ITシステムの設計支援システムにおける処理性能評価部 21の処理内容を示すフローチャートである。この処理性能評価部 21 では、データ入力部 2からの入力データに基づ、て基本システム案のモデルを作成し (S30)、離散型シミュレーションを行いシステム処理性能の評価を行う（S31)。次に、システム処理性能が設計基準値を満たすかを判定し (S32)、システム処理性能が設計基準値を満たさなヽ場合は、シミュレーション結果カゝらシステムのボトルネック部分を抽出し改善案を検討する (S33)。

[0030] そして、ステップ S30に戻って改善案のモデルを作成し、ステップ S30〜ステップ S 32に至る一連の作業を行い、システム処理性能が設計基準値を満たすまで繰り返す。

[0031] ステップ S32でシステム処理性能が設計基準値を満たす場合は、そのシステム案をシステム案データ Aとして採択し (S 34)、システム案データ格納部 25にシステム案データ Aを格納する。その後に、信頼性評価部 22の処理に進むことになる。

[0032] 図 8は、本発明の実施の形態における処理性能評価部 21で作成されたシステム案のモデルの一例を示すモデル図である。図 8に示すモデル図の一例は、インターネット 40、 LAN (Local Area Network) 41〜47、 FW(Fire Wall) 48〜51、 Webサーバ 52〜59、 AP (Application)サーバ 60〜61、 DB (Data Base)サーバ 62〜64で構成される基本システム案をモデルィ匕したものである。

[0033] V、ま、システム処理性能の設計基準値を 8000件 Z分、 FWのトランザクションの処理性能を 6000件 Z分 Z台、 Webサーバのトランザクションの処理性能を 3000件 Z 分 Z台、 APサーバのトランザクションの処理性能を 2000件 Z分 Z台、 DBサーバのトランザクションの処理性能を 18000件 Z分 Z台、 LANの処理性能を 12000件 Z 分 Z台とする。処理性能評価部 21では、これらを入力データとして、離散型シミュレーシヨンを行いシステム処理性能の評価を行うことになる。

[0034] 図 9は、この場合の処理性能評価部 21でのシミュレーションでシステム処理性能のトランザクションの到着数に対する依存性の結果を示すグラフである。図 9に示すように、システム処理性能は 4000件 Z分で飽和し、システム処理性能の設計基準値である 8000件 Z分に達しない。これは、トランザクションの処理性能が 2000件 Z分 Z 台の APサーバが 2台しかな!/、からである。

[0035] 図 10は、図 8に示したモデル図に処理性能評価部 21での処理性能ボトルネック抽出処理 (S33)で抽出したボトルネック部分を斜線部で重ねて表示したモデル図である。図 10に示すように、 APサーバ 60、 61がボトルネックとなっていることが分力る。

[0036] そこで、 APサーノ 60、 61のトランザクションの処理性能を 2000件 Z分 Z台力それ以上に増やして改善し、再度、処理性能評価部 21でのシミュレーションでシステム処理性能のトランザクションの到着数に対する依存性の結果を得ることになる。例えば、 APサーバ 60、 61のトランザクションの処理性能を 2000件 Z分 Z台力 4000件 Z分 Z台に増やした改善案とする。

[0037] 図 11は、その場合の処理性能評価部 21でのシミュレーションでシステム処理性能のトランザクションの到着数に対する依存性の結果のグラフである。この場合、トランザクシヨンの処理性能が 4000件 Z分 Z台の APサーバが 2台となるので、システム処理性能は 8000件 Z分で飽和する力システム処理性能の設計基準値である 8000 件 Z分を達成できている。従って、システム案データ Aとして採択し、システム案データ格納部 25に格納することになる。

[0038] このように、システム案において、 APサーバ 60、 61のトランザクションの処理性能を 4000件 Z分 Z台に変えるわけであるが、その場合、改善案としては 3つの考え方がある。まず、 1つ目の考え方は単純に APサーバを 4000件 Z分 Z台以上の処理性能のものに変更するものである。

[0039] 2つ目の考え方は、図 8のシステム案のモデル図の APサーバを何台かのサーバが集合したサーバ群とみなして、 1つのサーバ群当たりの処理性能を 4000件 Z分以上のものに変更するものである。例えば、図 12に示したように、 1台当たりの処理性能が 1000件 Z分のサーバ 70〜73の 4台を用意して、 1つの APサーバ群とする。

[0040] 3つ目の考え方は、図 8に示したシステム案のモデル図の APサーバ 60、 61をいくつかの CPUが集合したマルチ CPUサーバとみなして、 1つのサーバ当たりの処理性能を 4000件 Z分以上のものに変更するものである。例えば、図 13に示したように、 1 CPU当たりの処理性能が 1000件 Z分の CPU74〜77の 4個の CPUからなる APサーバを用意する。

[0041] 本発明の実施の形態では、システム案データとして、これら 3つの考え方のシステム案をシステム案データ格納部 25に格納することにより、信頼性評価部 22でいずれの選択もできるようにする。システム案データとしては、システム案の各サーバについて、これら 3つの考え方のシステム案を選択できるようにしている。それによつて、各サーバ部分の処理性能をほとんど変えずに、サーバ台数や CPU数を変更できるので、システム処理性能の設計仕様値を維持しながら、システムの故障確率を変更することができる。

[0042] ここで、図 12は、 1つのサーバ群あたりの処理性能はサーバ台数に比例するとした場合の一例であるが、一般的には 1つのサーバ群あたりの処理性能は、種々の要因によって、サーバ台数が多くなると共に増加が鈍くなつて比例しなくなることが知られている。そこで、この場合には、各サーバ群に対して、図 14に示したような 1つのサーバ群あたりの処理性能のサーバ台数依存性のデータを参照して、各サーバ群の処理性能に必要なサーバ台数のより現実的な値を決定する。

[0043] また、図 13は、 1台のマルチ CPUサーバの処理性能は CPU数に比例するとした場合の一例であるが、一般的には、 1台のマルチ CPUサーバあたりの処理性能は、種々の要因によって、 CPU数が多くなると共に増加が鈍くなつて比例しなくなることが知られている。そこで、この場合には、各サーバに対して、図 15に示したような 1台のサーバあたりの処理性能の CPU数依存性のデータを参照して、各サーバの処理性能に必要な CPU数のより現実的な値を決定する。

[0044] 次に、図 16は、本発明の実施の形態における信頼性評価部 22の処理内容を示すフローチャートである。信頼性評価部 22は、フォールトツリーを作成し (S80)、フォールトッリ一を論理式に変換し (S81)、システム故障確率を計算し (S82)、システム故障確率が設計基準を満たすか否かを判定し (S83)、システム故障確率が設計基準を満たさない場合は重要度の分析を行ってステップ S80に戻り（S84)、システム故障確率が設計基準を満たす場合はシステム案データ Bとして採択する（S85)。

[0045] まず、処理性能評価部 21で作成された処理性能の設計基準値を満たすシステム案に基づいて、対象とするシステムの機能停止、運用または動作上の好ましくない事象を頂上事象とし、要因をそれ以上求めることができない事象を基本事象として、頂上事象から基本事象へ階層的に事象と要因の関係として展開して論理記号で結合したフォールトツリー構造を図的に入力または編集および双方を実行し作成する（S8 0)。

[0046] 次に、ステップ S80で得られたフォールトツリーデータをブール代数による論理式に変換し (S81)、ブール代数に基本事象の故障確率を代入し、頂上事象の故障確率を計算する（S82)。そして、システム故障確率が設計基準値を満たすかを判定する（ S83)。この判定で、システム故障確率が設計基準値を満たさない場合は、求められた頂上事象の故障確率に個々の基本事象がどの程度影響を与えるかを解析して、基本事象の故障確率を変動させることで頂上事象の故障確率の寄与度を計算し改善案を検討する（S84)。そして、ステップ S80に戻って改善案のフォールトツリー構造を作成する。つまり、ステップ S80〜ステップ S83に至る一連の作業をシステム故障確率が設計基準値を満たすまで繰り返す。

[0047] ステップ S83の判定で、システム故障確率が設計基準値を満たす場合は、そのシステム案をシステム案データとして採択し (S85)、システム案データ格納部 25にシステム案データ Bを格納する。そして、その後に、コスト評価部 23の処理に進むことになる。

[0048] 図 17に、図 8に示したシステム案に関して、頂上事象をシステム機能停止とした場合に、信頼性評価部 22のフォールトツリー作成処理 (S80)で作成されたフォルトッリ一の一例を示す。ここで、 OR事象は、その下位事象の何れか一つが機能喪失するとその上位事象も機能喪失する事象であり、その機能喪失確率 qはブール代数によつて、数 1式によって算出される。数 1式中、 qjは下位事象 jの機能喪失確率、 Nは下位事象の総数である。

[数 1]

[0049] また、 AND事象は、その下位事象のすべてが機能喪失するとその上位事象も機能喪失する事象であり、その機能喪失確率 qはブール代数によって、数 2式によって算出される

[数 2]

[0050] フォールトツリー変換処理（S81)では、図 17のフォールトツリーと数 1式と数 2式とを用いて、ブール代数による論理式に変換する。次に、システム故障確率計算処理 (S 82)で、基本事象の故障確率を代入し、頂上事象の故障確率を計算する。

[0051] いま、システムの故障確率の設計基準値を年あたりで 1. O X 10^_4、 FWの年当たりの故障確率 = 3. 48 X 10^_2 (月当たりで 3. 0 X 10^_3)、 Webサーバの年当たりの故障確率 = 3. 48 X 10_² (月当たりで 3. 0 X 10^_3)、 APサーバの年当たりの故障確率 = 3. 48 X 10_² (月当たりで 3. 0 X 10^_3)、 DBサーバの年当たりの故障確率 = 3. 4 8 X 10_² (月当たりで 3. 0 X 10—3)とする。

[0052] 信頼性評価部 22では、これらを入力データとして、システムの故障確率を計算することになる。

[0053] 図 17は、この場合の信頼性評価部 22で作成されたフォルトツリーとシステムの故障確率の計算結果の一例を示す説明図である。この場合、システムの年当たりの故障確率は 1. 25 X 10—³となり、システムの故障確率の設計基準値を越えている。そこで、信頼性評価部 22の重要度分析処理 (S84)で、頂上事象の故障確率に個々の基本事象がどの程度影響を与えるかを解析すると、 APサーバの寄与度が最も高いことが分かるので、 APサーバの改善案を検討する。

[0054] その際に、処理性能評価部 21で採択され、システム案データ格納部 25に格納されたシステム案データを利用する。この一例では、 APサーバを何台かのサーバが集合したサーバ群とみなして、 1つのサーバ群あたりの処理性能を 4000件 Z分を維持しながら、 1台あたりの処理性能が 2000件 Z分のサーバ 2台を用意して 1つの APサーバ群とする。サーバ 1台の年当たりの故障確率 = 3. 48 X 10—²は変わらないとして、改善案のシステム故障確率計算部 42でシステムの故障確率を計算した結果は図 18 の通りである。

[0055] この場合、システムの年当たりの故障確率は 4. 49 X 10_⁵となり、システムの故障確率の設計基準値である年当たり 1. 0 X 1CT⁴以下となっている。この場合は、システム案データ Bとして採択し、システム案データ格納部 25に格納する。

[0056] なお、改善案の作成にあたって、 1つのサーバ群あたりの処理性能がサーバ台数が多くなると共に増加が鈍くなつて比例しなくなる場合には、前述したように、図 14に示したような 1つのサーバ群あたりの処理性能のサーバ台数依存性のデータを参照して、サーバ群の処理性能に必要なサーバ台数のより現実的な値を決定する。この一例では、改善案として 1台あたりの処理性能が 1000件 Z分のサーバを用意して、 1つの APサーバ群とすることも考えられる。その場合は 1つのサーバ群あたりの処理性能を 4000件 Z分を維持するには、図 14からサーバが 5台必要なことが分かる。

[0057] 図 19は、本発明の実施の形態におけるコスト評価部 23の処理内容を示すフローチヤートである。コスト評価部 23は、設備費の評価をするかどうかを選択する設備費評価選択処理 (S90)と、設備費の評価を行う設備評価処理 (S91)と、営業損害額の評価をするかどうかを選択する営業損害額評価選択処理 (S92)と、営業損害額の評価を行う営業損害額評価処理 (S93)と、設備損害額の評価をするかどうかを選択する設備損害額評価選択処理 (S94)と、設備損害額の評価をするかどうかを選択する設備損害額評価処理 (S95)と、コスト総和を評価するコスト総和評価処理 (S96)を有している。

[0058] 設備費を評価することを選択した場合には (S90)、処理性能評価部 21と信頼性評価部 22とで作成された処理性能と故障確率との設計基準値を満たすシステム案に対して、コスト関連情報 13の構成機器 (またはサブシステム)の設備費の総和を計算する（S91)。そして、営業損害額評価選択処理 (S92)に進む。設備費評価選択処理 (S90)で設備費を評価することを選択しな!ヽ場合は、設備費評価処理 (S91)をバィパスして、営業損害額評価選択処理 (S92)に進み、営業損害額を評価するか否かを選択する。

[0059] 次に、営業損害額評価選択処理 (S92)で、営業損害額を評価することを選択した場合、処理性能評価部 21と信頼性評価部 22で作成された処理性能と故障確率の設計基準値を満たすシステム案に対して、システム故障確率、コスト関連情報 13のシステム停止損害額およびシステム停止時間を用いて、例えば、数 3式を計算することにより、営業損害額期待値を求める。

[0060] [数 3]

営業損害額期待値 =

システム故障確率 Xシステム停止損害額 X平均システム停止時間次に、設備損害額の評価選択処理 (S94)に進む。また、営業損害額評価選択処理 (S92)で、営業損害額を評価することを選択しない場合は、営業損害額評価処理 (S93)をバイパスし、設備損害額評価選択処理 (S94)に進む。

[0061] そして、設備損害額評価選択処理 (S94)で、設備損害額を評価することを選択した場合には、設備損害額評価処理 (S95)に進む。設備損害額評価処理 (S95)では、処理性能評価部 21と信頼性評価部 22とで作成された処理性能と故障確率の設計基準値を満たすシステム案に対して、信頼性関連情報 12の構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの故障率と構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの使命時間を用いて、構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの故障確率を求め、さらに、コスト関連情報 13の構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの損害額を用いて、例えば、数 4式により、構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの損害額期待値を計算して、構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの損害額期待値の総和を計算することにより、設備損害額期待値を求める。

[0062] [数 4]

構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの損害額期待値 =

構成機器 (またはサブシステム）と故障モードの故障確率 X

構成機器 (またはサブシステム)と故障モードの損害額

次に、コスト総和評価処理 (S96)に進む。設備損害額評価選択処理 (S94)で、設備損害額を評価することを選択しな!ヽ場合は、設備損害額評価処理 (S95)をバイパスし、コスト総和評価処理（S96)に進む。

[0063] コスト総和評価処理 (S96)では、処理性能評価部 21と信頼性評価部 22で作成された処理性能と故障確率の設計基準値を満たすシステム案に対して、設備費を評価することを選択した場合は設備費評価処理 (S90)で計算した設備費をコストに加え、営業損害額を評価することを選択した場合は営業損害額評価処理 (S91)で計算した営業損害額期待値をコストに加え、設備損害額を評価することを選択した場合は設備損害額評価処理 (S92)で計算した設備損害額期待値をコストに加え、選択した項目の全コストを計算する。

[0064] このように、システム処理性能設計の後に信頼性設計を行、、その後にコスト評価を行うが、その際に、システム案データを相互に参照して利用できるようになつている。システム案データとしては、システム案の各サーバについて、（1)サーバ 1台で所定以上の処理性能を満たすように設定する場合、（2)サーバをサーバ台数が 2台以上の集合したサーバ群とみなして、そのサーバ群に含まれるサーバの処理性能を合計して所定以上の処理性能を満たすように設定する場合、 (3)サーバを CPU数が 2個以上のマルチ CPUサーバとみなして、そのサーバに含まれる CPUの処理性能を合計して所定以上の処理性能を満たすように設定する場合の 3ケースを、信頼性の設計時に選択できるようにしている。

[0065] これによつて、システム信頼性の設計で、処理性能の設計に再度戻ってやり直すことなぐシステム案のシステム処理性能を設計基準値以上に維持しながら、システム案のサーバ台数もしくはサーバ内の CPU数を変更できる。そのため、煩雑な作業を経ること無ぐシステム処理性能の設計仕様値を維持しながら、システムの故障確率の設計仕様値を満たすように、システム案を変更できる。

[0066] 第 1の実施の形態によれば、システム案のサーバ群のサーバ台数の変更に際しては、 1つのサーバ群あたりの処理性能のサーバ台数依存性のデータを参照して、各サーバ群の処理性能に必要なサーバ台数のより現実的な値を決定し、また、システム案のサーバ内の CPU数の変更に際しては、サーバ 1台当たりの処理性能の CPU 数依存性のデータを参照して、各サーバの処理性能に必要な CPU数のより現実的な値を決定するので、設計者の負担を軽減して、システム処理性能の設計仕様と信頼性の設計仕様の両方を満足し、かつコストが許容範囲に収まるような設計ができる

産業上の利用可能性

[0067] 本発明によれば、設計者の負担を軽減して、システム処理性能の設計仕様とシステム信頼性の設計仕様との両方を満足し、かつコストが許容範囲に収まるような設計ができる。

すなわち、システム処理性能の設計の後にシステム信頼性の設計を行!ヽ、その後にコスト評価を行い、その際に、システム案データを相互に参照し利用できるようにしてヽるので、システム信頼性の設計段階でシステム処理性能の設計に再度戻ってやり直す必要がなぐシステム案のシステム処理性能を設計基準値以上に維持しながら、システム案のサーバ台数もしくはサーバ内の CPU数を変更できる。従って、煩雑な作業を経ること無ぐシステム処理性能の設計仕様値を維持しながら、システムの故障確率の設計仕様値を満たすようにシステム案を変更できる。

Claims

請求の範囲

[1] ITシステムの設計に必要なデータを入力する入力データ部と、

前記入力データ部力のデータに基づき処理性能の設計基準値を満たすシステム案を作成する処理性能評価部と、

前記入力データ部力のデータに基づき故障確率の設計基準値を満たすシステム案を作成する信頼性評価部と、

前記処理性能評価部および前記信頼性評価部で作成されたシステム案のコストを評価するコスト評価部と、

前記処理性能評価部および前記信頼性評価部で作成されたシステム案と前記コスト評価部で評価されたコストとを格納する前記システム案データ格納部と、

前記コスト評価部で評価されたコストが許容範囲であるシステム案がある力否かを判定するコスト判定部と、

前記コスト判定部でシステム案がないと判定されたときは処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値およびコスト許容範囲を前記入力データ部に再設定する再設定部とを備えたことを特徴とする ITシステムの設計支援システム。

[2] 前記処理性能評価部は、前記システム案のシステム処理性能を設計基準値以上に維持しながら、前記システム案に含まれるサーバ 1台に所定以上の処理性能を設定したシステム案データ、または、サーバ台数もしくはサーバ内の CPU数を変えたシステム案データを作成することを特徴とする請求項 1記載の ITシステムの設計支援システム。

[3] 前記処理性能評価部は、前記サーバ群に含まれるサーバ台数を変えたシステム案データを作成する際には、前記サーバ群の処理性能のサーバ台数依存性のデータを参照してサーバ群の合計の処理性能が所定以上になるようにシステム案データを作成し、前記サーバ内の CPU数を変えたシステム案データを作成する際には、サーバの処理性能の CPU数依存性のデータを参照して CPU群の合計の処理性能が所定以上になるように設定するシステム案データを作成することを特徴とする請求項 2 記載の ITシステムの設計支援システム。

[4] 前記信頼性評価部は、前記システム案のシステム処理性能を設計基準値以上に維持しながら、システム案のサーバ台数若しくはサーバ内の CPU数を変えて、システム故障確率を変更してシステム案のシステム故障確率を設計基準値以下にしたシステム案を作成することを特徴とする請求項 2記載の ITシステムの設計支援システム。

[5] 前記コスト評価部は、 ITシステムを構成する各構成機器もしくは各サブシステムの設備費と、システム故障による営業損害額期待値と、システム故障による設備損害額期待値との少なくともいずれか一を計算することを特徴とする請求項 1記載の ITシステムの設計支援システム。

[6] 前記コスト評価部は、 ITシステムを構成する各構成機器もしくは各サブシステムの設備費と、システム故障による営業損害額期待値と、システム故障による設備損害額期待値との少なくともいずれか二を計算し、それらの総和を計算することを特徴とする請求項 1記載の ITシステムの設計支援システム。

[7] ITシステムの設計に必要なデータを入力し、入力したデータに基づき処理性能の設計基準値を満たすシステム案を作成するとともに、入力したデータに基づき故障確率の設計基準値を満たすシステム案を作成し、処理性能の設計基準値を満たすシステム案および故障確率の設計基準値を満たすシステム案のコストを評価し、評価されたコストが許容範囲であるシステム案があるカゝ否かを判定し、コスト許容範囲を満たすシステム案がな！ヽと判定されたときは処理性能の設計基準値、故障確率の設計基準値およびコスト許容範囲を再設定してコスト許容範囲を満たすシステム案を得ることを特徴とする ITシステムの設計支援方法。

[8] 前記システム案のシステム処理性能を設計基準値以上に維持しながら、前記システム案に含まれるサーバ 1台に所定以上の処理性能を設定したシステム案データ、または、サーバ台数もしくはサーバ内の CPU数を変えたシステム案データを作成することを特徴とする請求項 7記載の ITシステムの設計支援方法。

[9] 前記サーバ群に含まれるサーバ台数を変えたシステム案データを作成する際には、前記サーバ群の処理性能のサーバ台数依存性のデータを参照してサーバ群の合計の処理性能が所定以上になるようにシステム案データを作成し、前記サーバ内の CPU数を変えたシステム案データを作成する際には、サーバの処理性能の CPU数依存性のデータを参照して CPU群の合計の処理性能が所定以上になるように設定するシステム案データを作成することを特徴とする請求項 8記載の ITシステムの設計支援方法。

[10] 前記システム案のシステム処理性能を設計基準値以上に維持しながら、システム案のサーバ台数若しくはサーバ内の CPU数を変えて、システム故障確率を変更してシステム案のシステム故障確率を設計基準値以下にしたシステム案を作成することを特徴とする請求項 8記載の ITシステムの設計支援方法。

[11] ITシステムを構成する各構成機器もしくは各サブシステムの設備費と、システム故障による営業損害額期待値と、システム故障による設備損害額期待値との少なくともいずれか一を計算しコスト評価することを特徴とする請求項 7記載の ITシステムの設計支援システム。

[12] ITシステムを構成する各構成機器もしくは各サブシステムの設備費と、システム故障による営業損害額期待値と、システム故障による設備損害額期待値との少なくとも V、ずれか二を計算し、それらの総和を計算しコスト評価することを特徴とする請求項 7 記載の ITシステムの設計支援システム。