關(guān)于可用性的計(jì)算

　　通常在一般情況下，數(shù)據(jù)中心行業(yè)用于計(jì)算可用性的公認(rèn)的公式其實(shí)并未真實(shí)準(zhǔn)確的反映數(shù)據(jù)中心操作運(yùn)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際停機(jī)時(shí)間。整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)也承認(rèn)這一事實(shí)。但是，與之其可能用于支持關(guān)鍵負(fù)載的總時(shí)間量相比，該行業(yè)通常并沒(méi)有任何其他方法來(lái)計(jì)算設(shè)備“用于服務(wù)”的時(shí)間量。

　　業(yè)界普遍接受的用于計(jì)算可用性的公式如下：

　　Ai = MTBF / (MTBF + MTTR)

　　其中，Ai是固有的或隱含的可用性，MTBF是平均故障間隔時(shí)間，而MTTR是平均修復(fù)時(shí)間。

　　此公式的目的是為了使設(shè)備的所有者能夠就其UPS系統(tǒng)達(dá)到其使用壽命期限，并將停止服務(wù)的時(shí)間量建立一個(gè)合理的期望值。但是，根據(jù)伊頓公司的一份名為《最大化UPS可用性》的白皮書(shū)準(zhǔn)確地說(shuō)明了使用這種方法所存在的諸多問(wèn)題。最重要的是，這種方法未能將機(jī)械設(shè)備在檢查、一般性維護(hù)、故障排除、等待技術(shù)員到達(dá)或等待零件裝運(yùn)期間實(shí)施關(guān)閉的時(shí)間包括在內(nèi)。因此，UPS設(shè)備實(shí)際的服務(wù)時(shí)間將進(jìn)一步下降，而其停機(jī)中斷的實(shí)際時(shí)間量遠(yuǎn)大于該公式所計(jì)算得出的值。在大多數(shù)情況下，對(duì)于數(shù)據(jù)中心的所有者、設(shè)施管理人員和維護(hù)提供者而言，想要真實(shí)準(zhǔn)確的計(jì)算出某款特定設(shè)備的實(shí)際服務(wù)時(shí)間量的確是相當(dāng)困難的，無(wú)論該設(shè)備是否是在運(yùn)行中。存在這種困難的原因就在于設(shè)備本身并不能記錄服務(wù)于企業(yè)業(yè)務(wù)的開(kāi)始/停止時(shí)間，這其中缺乏在實(shí)際執(zhí)行工作任務(wù)時(shí)向企業(yè)組織報(bào)告的能力。由此所導(dǎo)致的結(jié)果便是：精確確定的一款設(shè)備的服務(wù)時(shí)間段與一款設(shè)備實(shí)際執(zhí)行其預(yù)期工作的時(shí)間段方面存在巨大差距。

　　而靜態(tài)UPS系統(tǒng)的制造商們解決可用性問(wèn)題的一種方式便是通過(guò)UPS中的一個(gè)靜態(tài)旁路，將第二電源并入到方程式中。通過(guò)這樣的方式，上面的計(jì)算方程公式就變成雙電源。主電源(整流器，電池和逆變器)的可用性現(xiàn)在得以能夠與一個(gè)靜態(tài)旁路的MTBF和MTTR耦合。在以下兩種情況下，這種解決方案是非常不錯(cuò)的：您企業(yè)的靜態(tài)交換機(jī)開(kāi)關(guān)必須傳輸，而備份電源(實(shí)用程序)必須可用。因此，盡管現(xiàn)在隱含可用性更大，但實(shí)際的可用性則是相同的。如果UPS脫機(jī)，無(wú)論工作負(fù)載是否來(lái)自旁路，UPS實(shí)際上都是不可用的。

　　關(guān)于操作的可用性

　　關(guān)于可用性的真正的衡量方法是操作的可用性，在這種測(cè)量方法中，一款系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的總時(shí)間被表示為其所需要的總時(shí)間的百分比。

　　AO =正常運(yùn)行時(shí)間/運(yùn)行周期

　　該公式考慮了所有可能造成服務(wù)中斷或造成設(shè)備恢復(fù)使用延遲的因素。這些因素可以包括從等待技術(shù)人員的到來(lái);到等待設(shè)備零件的配備等等方方面面。這個(gè)公式衡量了企業(yè)客戶實(shí)際經(jīng)歷的停機(jī)時(shí)間，無(wú)論這類(lèi)停機(jī)時(shí)間是計(jì)劃內(nèi)的還是計(jì)劃外的。

　　盡管估計(jì)一款設(shè)備在發(fā)生故障失敗之前能夠正常運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間(MTBF)，以及對(duì)其實(shí)施修復(fù)需要花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間(MTTR)固然是很好的，但這樣做的話就不能為一旦一款開(kāi)始投入服務(wù)可能發(fā)生怎么的狀況提供切合實(shí)際的期望�，F(xiàn)在，考慮到構(gòu)成典型的關(guān)鍵任務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施(例如，并聯(lián)開(kāi)關(guān)設(shè)備、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)設(shè)備和發(fā)電機(jī))的所有附加組件，故而一款關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的可用性的計(jì)算變得非常困難也是相當(dāng)明顯的了。

　　項(xiàng)目概況

　　使用Euro-Diesel柴油動(dòng)態(tài)UPS上提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使得計(jì)算每款系統(tǒng)中的每個(gè)模塊的運(yùn)行可用性成為了可能。 在這個(gè)例子中，我們使用了由E1 Dynamics INC.公司在美國(guó)打造的第一個(gè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。 這個(gè)為美國(guó)聯(lián)邦政府所開(kāi)展的項(xiàng)目包括兩個(gè)階段。第一階段涉及在2009年9月委托的一款單一的2,000kVA / 1,600kW柴油旋轉(zhuǎn)式UPS系統(tǒng)(DRUPS)模塊;第二階段，是在2011年8月委托的冗余2,000kVA / 1,600kW DRUPS。該系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)為易于擴(kuò)展， 使得添加第二模塊的更容易。

　　DRUPS：操作可用性

　　在DRUPS的正常操作運(yùn)營(yíng)期間，工作負(fù)載通過(guò)一個(gè)連接到DRUPS交流發(fā)電機(jī)的扼流圈進(jìn)入。 對(duì)于被認(rèn)為“受保護(hù)”的工作負(fù)載，交流發(fā)電機(jī)應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)的。 交流發(fā)電機(jī)有兩個(gè)電源：第一個(gè)是公用供電公司，第二個(gè)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。 其中一個(gè)或另一個(gè)必須可用于交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

　　這便是可以計(jì)算實(shí)際可用性的領(lǐng)域了。該款Euro-Diesel No-Break KS具備在交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)期間，跟蹤確切時(shí)間的獨(dú)特能力。在這段時(shí)間內(nèi)，工作負(fù)載受到保護(hù)。使用這些數(shù)據(jù)，我們能夠計(jì)算操作可用性。

　　通過(guò)上面的示例，很容易計(jì)算出操作的可用性。2014年，DRUPS B的在線服務(wù)支持負(fù)載時(shí)長(zhǎng)達(dá)8,752.1小時(shí)。2014年的總時(shí)間為8,760小時(shí)。通過(guò)這些數(shù)字可以計(jì)算得出99.91%的操作可用性。換句話說(shuō)，該款DRUPS一年內(nèi)的總離線時(shí)間共計(jì)為7.9小時(shí)。這個(gè)數(shù)字是所有維護(hù)、修理、診斷和緊急服務(wù)時(shí)間的總和。

　　當(dāng)對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查時(shí)，設(shè)備的整個(gè)生命周期中的操作可用性開(kāi)始變得明顯。DRUPS B于2009年9月投產(chǎn)。我們的數(shù)據(jù)收集于5個(gè)月后開(kāi)始。截至2016年6月，該款設(shè)備在線運(yùn)行時(shí)間總計(jì)達(dá)55,400小時(shí)，其中總的運(yùn)行小時(shí)數(shù)為55,536。操作可用性為99.76% ——即一年的維護(hù)，診斷，故障排除和維修停機(jī)時(shí)間僅為21小時(shí)。

　　意外停機(jī)時(shí)間

　　進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)觀察，我們可以查找異常，以便幫助我們確定設(shè)備的生命周期問(wèn)題，操作問(wèn)題或服務(wù)相關(guān)事件。2014年DRUPS A就經(jīng)歷過(guò)這樣的事件。該設(shè)備停用服務(wù)時(shí)長(zhǎng)總共為153小時(shí)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的制造商被要求讓設(shè)備離線以執(zhí)行工廠召回。之后該DRUPS才恢復(fù)了服務(wù)。

　　這種類(lèi)型的事件將不會(huì)對(duì)使用MTBF和MTTR的理論上的可用性產(chǎn)生任何影響。其不是公式的一部分。使用操作可用性作為度量，可以計(jì)算其影響。此外，加上153小時(shí)到總小時(shí)數(shù)(8,572.1 + 153)，產(chǎn)生了99.84%的操作可用性。將該值與模塊B相比較，可以確定DRUPS可能離線的總時(shí)間的良好基線。

　　總結(jié)

　　操作可用性是一個(gè)重要的指標(biāo)，可以評(píng)估在關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用中所使用的不同技術(shù)。當(dāng)對(duì)一種技術(shù)與另一種技術(shù)進(jìn)行比較時(shí)，重要的是要考慮所有受到技術(shù)變化影響的領(lǐng)域。DRUPS的更大容量使得與靜態(tài)UPS系統(tǒng)的直接比較變得復(fù)雜。一款2,000kVA / 1,600kW DRUPS缺少任何靜態(tài)等值，通常需要兩個(gè)或三個(gè)靜態(tài)單元來(lái)執(zhí)行同樣的工作任務(wù)。由于設(shè)備數(shù)量的增加，會(huì)使得維護(hù)事件和發(fā)生停機(jī)中斷的數(shù)量受到負(fù)面影響。類(lèi)似地，在上述該示例中，DRUPS位于減音罩之外。其不需要空調(diào)、溢出遏制、電池維護(hù)等，也無(wú)需一個(gè)物理建筑以承載容納和保護(hù)設(shè)備。而當(dāng)測(cè)量關(guān)鍵任務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的可用性時(shí)，所有這些因素都應(yīng)該考慮在內(nèi)。

　　關(guān)于作者

　　本文作者Brian Olsen是E1 Dynamics公司美國(guó)東部區(qū)域市場(chǎng)銷(xiāo)售經(jīng)理，該公司是Euro-Diesel S.A.制造的柴油旋轉(zhuǎn)式UPS系統(tǒng)(DRUPS)的北美經(jīng)銷(xiāo)商。公司專注于全球業(yè)務(wù)發(fā)展，Brian致力于為大型復(fù)雜任務(wù)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供執(zhí)行監(jiān)督。他曾供職于北美最大的數(shù)據(jù)中心業(yè)主，工程師和設(shè)施管理人員合作共事。