デュプレックスシステムとは

でゅぷれっくすしすてむ

処理を行う主系(現用系)と、故障に備える待機系の2組でシステムを構成し、主系が故障したときに待機系に切り替えて処理を続ける冗長化の方式。待機系の準備の度合いによって、ホットスタンバイ、ウォームスタンバイ、コールドスタンバイに分けられる。

「デュプレックスシステム」は、1分野の2問の練習問題に出てきます(システム構成と信頼性設計など)。

デュアルシステムとの違い

デュアルシステムは2組で同じ処理を同時に行い、結果を照合します。デュプレックスシステムでは、通常は主系だけが処理を行い、待機系は主系の故障に備えて待っています。デュアルシステムは誤りの検出と切り替えの速さに優れる一方、2組を常に動かすので費用が大きくなります。デュプレックスシステムは費用を抑えやすい代わりに、切り替えの間は処理が止まり、切り替えの直前の処理が失われることもあります。

ホット・ウォーム・コールドスタンバイ

ホットスタンバイは、待機系を起動しておき、主系のデータを常に待機系にも反映しておく方式で、短い時間で切り替えられます。コールドスタンバイは、待機系を止めておくか別の仕事に使っておき、故障してから起動やデータの復元を行う方式で、切り替えに時間がかかる代わりに費用を抑えられます。ウォームスタンバイはその中間で、待機系は起動しているものの、処理を引き継ぐ前にアプリケーションの起動やデータの反映などの準備が要ります。どれを選ぶかは、許される停止時間と費用で決めます。

切り替えの仕組みと注意点

主系が故障したことは、主系と待機系の間で定期的に信号をやり取りするハートビートなどで検出し、自動で待機系に処理を移します(フェールオーバ)。通信の障害で互いに相手が止まったと判断し、両方が主系として動いてしまう状態(スプリットブレイン)を防ぐため、第三の監視の仕組みを用意することがあります。また、待機系が正しく引き継げるかは、定期的に切り替えの試験をして確かめておく必要があります。

デュプレックスシステムの練習問題に挑戦

半導体工場の製造実行システム(MES)のサーバを、主系(現用系)と待機系からなるデュプレックスシステムにする。待機系をホットスタンバイにしたときの特徴として、適切なものはどれか。

A待機系を起動した状態で待機させ、主系のデータを常に待機系にも反映しておくので、主系が故障したときに短い時間で切り替えられる
B待機系の電源を切っておき、主系が故障してから起動してデータを復元するので、切り替えに時間がかかる代わりに、待機中の電力や費用を抑えられる
C主系と待機系で同じ処理を同時に行い、結果を照合しながら運転する

答えと解説を見る

正解：A. 待機系を起動した状態で待機させ、主系のデータを常に待機系にも反映しておくので、主系が故障したときに短い時間で切り替えられる

ホットスタンバイは、待機系を起動した状態にしておき、主系のデータを常に待機系にも反映しておく方式で、主系が故障したときに短い時間で処理を引き継げます。MESが止まると、ロットの進め方の指示や装置へのレシピの指定、製造の履歴の記録ができなくなるので、一般に短い時間で切り替えられる構成が選ばれます。待機系を止めておき、故障してから起動する方式はコールドスタンバイで、両者の中間(起動はしているが処理の引き継ぎに準備が要る)をウォームスタンバイと呼びます。2組で同じ処理を同時に行って照合するのは、デュアルシステムです。

よくある質問

デュプレックスシステムの待機系は何もしていないのですか?

コールドスタンバイの場合は、待機系を止めておくか、急がないバッチ処理などの別の仕事に使っていることがあります。主系が故障すると、その仕事を止めて主系の処理を引き継ぎます。ホットスタンバイでは、待機系は主系のデータを受け取り続けて、すぐに引き継げる状態で待っています。

デュプレックスシステムの稼働率はどう計算しますか?

主系と待機系のどちらかが動けば処理を続けられるとみなせば、並列の式 1 − (1 − a)² で概算できます。ただし、実際には切り替えの装置や切り替えにかかる時間、両方に共通する故障の原因(電源や設置場所など)があるので、この式の値ほどは高くなりません。

解説の中の「デュプレックスシステム」

主系と待機系に分けて、故障時に切り替える方式はデュプレックスシステムです。
デュアルシステムの説明として、適切なものはどれか。

「デュプレックスシステム」が出てくる問題(2問)

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