問題
問60
同じ装置が複数接続されているシステム構成a~cについて、稼働率が高い順に並べたものはどれか。ここで,―□―は装置を表し,並列に接続されている場合はいずれか一つの装置が動作していればよく、直列に接続されている場合は全ての装置が動作していなければならない。
- a, b, c
- b, a, c
- c, a, b
- c, b, a
[出典：ITパスポート試験 平成28年度春期 問60]
正解
正解は「エ」です。
解説
正解はエの「c, b, a」です。この問題は、システム構成における「稼働率」の考え方を理解しているかが問われています。システムの稼働率は、構成されている装置一つひとつの稼働率と、それらの装置がどのように接続されているか（直列か並列か）によって決まります。 「直列接続」の場合、すべての装置が正常に動作しないとシステム全体が稼働しません。
例えるなら、クリスマスツリーの直列配線された電球のように、一つでも切れると全体が消えてしまいます。そのため、装置が増えるほど稼働率は下がります。 一方、「並列接続」の場合、いずれか一つの装置でも正常に動作していればシステム全体が稼働します。これは、ご家庭のコンセントに複数の家電製品をつなぐようなイメージで、一つの家電が壊れても他の家電は動きます。そのため、並列接続はシステムの冗長性を高め、稼働率を向上させる効果があります。
図cは3つの装置が全て並列に接続されているため、どれか一つが動いていればシステム全体が稼働します。これにより最も稼働率が高くなります。 図aは3つの装置が全て直列に接続されているため、全ての装置が動いていないとシステム全体が稼働しません。そのため、最も稼働率が低くなります。
図bは、2つの並列接続されたブロックが直列に並んだ構成です。並列部分があるため、全て直列の図aよりは稼働率が高くなります。しかし、3つ全てが並列の図cには及びません。 したがって、稼働率が高い順はc、b、aとなります。
ア(a, b, c):
これは稼働率が低い順を示しており、問題の要求と異なります。稼働率の計算や直列・並列接続の特性を正確に理解する必要があります。
イ(b, a, c):
bとcの順序が逆です。並列接続の方が稼働率が高くなるため、cの方がbよりも稼働率が高いです。
ウ(c, a, b):
aとbの順序が逆です。並列接続を含むbの方が、全て直列接続のaよりも稼働率が高くなります。
難易度
この問題の難易度は中程度です。システム構成における直列接続と並列接続の稼働率の考え方を理解していれば解きやすいですが、直感と異なる結果になることもあるため、しっかりと原理を把握しておく必要があります。特に、並列接続が稼働率を向上させる仕組みを理解することが重要です。
用語補足
稼働率：
システムや装置が、故障せずに正常に動作している時間の割合を示す指標です。例えば、100時間のうち90時間正常に動いていれば、稼働率は90%となります。
直列接続：
複数の部品や装置が一本の線のように順番に接続されている状態を指します。システムの場合、直列に接続されたすべての装置が正常に動作しないと、システム全体が機能しません。例えば、複数の電球が直列につながっている場合、どれか一つが切れると他の電球もすべて消えてしまいます。
並列接続：
複数の部品や装置がそれぞれ独立して接続されている状態を指します。システムの場合、並列に接続された装置のいずれか一つでも正常に動作していれば、システム全体が機能します。例えば、家庭のコンセントに複数の家電製品をつなぐ場合、どれか一つの家電が故障しても他の家電は通常通り使えます。
冗長性：
システムの一部が故障しても、予備の部品や機能が代わりを果たすことで、システム全体の稼働を維持できるようにする設計思想です。並列接続は冗長性を高める一般的な方法の一つです。
対策
この問題を解くためのポイントは、直列接続と並列接続の稼働率の特性を正確に理解することです。 – 直列接続: 稼働率は個々の装置の稼働率を掛け合わせるため、装置数が増えるほど稼働率は低下します。 – 並列接続: 稼働率は「1 – (各装置が停止する確率の積)」で計算され、複数の装置があることで稼働率が向上します。 稼働率の基本的な考え方を把握し、各図の構成を直列と並列に分解して考える練習を積むことが対策になります。
