關于可用性的計算

通常在一般情況下，數據中心行業用于計算可用性的公認的公式其實并未真實準確的反映數據中心操作運營現場的實際停機時間。整個數據中心行業也承認這一事實。但是，與之其可能用于支持關鍵負載的總時間量相比，該行業通常并沒有任何其他方法來計算設備“用于服務”的時間量。

業界普遍接受的用于計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是平均故障間隔時間，而MTTR是平均修復時間。

此公式的目的是為了使設備的所有者能夠就其UPS系統達到其使用壽命期限，并將停止服務的時間量建立一個合理的期望值。但是，根據伊頓公司的一份名為《最大化UPS可用性》的白皮書準確地說明了使用這種方法所存在的諸多問題。最重要的是，這種方法未能將機械設備在檢查、一般性維護、故障排除、等待技術員到達或等待零件裝運期間實施關閉的時間包括在內。因此，UPS設備實際的服務時間將進一步下降，而其停機中斷的實際時間量遠大于該公式所計算得出的值。在大多數情況下，對于數據中心的所有者、設施管理人員和維護提供者而言，想要真實準確的計算出某款特定設備的實際服務時間量的確是相當困難的，無論該設備是否是在運行中。存在這種困難的原因就在于設備本身并不能記錄服務于企業業務的開始/停止時間，這其中缺乏在實際執行工作任務時向企業組織報告的能力。由此所導致的結果便是：精確確定的一款設備的服務時間段與一款設備實際執行其預期工作的時間段方面存在巨大差距。

而靜態UPS系統的制造商們解決可用性問題的一種方式便是通過UPS中的一個靜態旁路，將第二電源并入到方程式中。通過這樣的方式，上面的計算方程公式就變成雙電源。主電源(整流器，電池和逆變器)的可用性現在得以能夠與一個靜態旁路的MTBF和MTTR耦合。在以下兩種情況下，這種解決方案是非常不錯的：您企業的靜態交換機開關必須傳輸，而備份電源(實用程序)必須可用。因此，盡管現在隱含可用性更大，但實際的可用性則是相同的。如果UPS脫機，無論工作負載是否來自旁路，UPS實際上都是不可用的。

關于操作的可用性

關于可用性的真正的衡量方法是操作的可用性，在這種測量方法中，一款系統在運行時的總時間被表示為其所需要的總時間的百分比。

AO =正常運行時間/運行周期

該公式考慮了所有可能造成服務中斷或造成設備恢復使用延遲的因素。這些因素可以包括從等待技術人員的到來;到等待設備零件的配備等等方方面面。這個公式衡量了企業客戶實際經歷的停機時間，無論這類停機時間是計劃內的還是計劃外的。

盡管估計一款設備在發生故障失敗之前能夠正常運行多長時間(MTBF)，以及對其實施修復需要花費多長時間(MTTR)固然是很好的，但這樣做的話就不能為一旦一款開始投入服務可能發生怎么的狀況提供切合實際的期望。現在，考慮到構成典型的關鍵任務基礎設施(例如，并聯開關設備、自動轉換開關、開關設備和發電機)的所有附加組件，故而一款關鍵任務系統的可用性的計算變得非常困難也是相當明顯的了。

項目概況

使用Euro-Diesel柴油動態UPS上提供的實時數據，使得計算每款系統中的每個模塊的運行可用性成為了可能。 在這個例子中，我們使用了由E1 Dynamics INC.公司在美國打造的第一個項目的數據。 這個為美國聯邦政府所開展的項目包括兩個階段。第一階段涉及在2009年9月委托的一款單一的2,000kVA / 1,600kW柴油旋轉式UPS系統(DRUPS)模塊;第二階段，是在2011年8月委托的冗余2,000kVA / 1,600kW DRUPS。該系統最初設計為易于擴展， 使得添加第二模塊的更容易。

　　DRUPS：操作可用性

在DRUPS的正常操作運營期間，工作負載通過一個連接到DRUPS交流發電機的扼流圈進入。 對于被認為“受保護”的工作負載，交流發電機應該是旋轉的。 交流發電機有兩個電源：第一個是公用供電公司，第二個是柴油發動機。 其中一個或另一個必須可用于交流發電機旋轉。

這便是可以計算實際可用性的領域了。該款Euro-Diesel No-Break KS具備在交流發電機旋轉期間，跟蹤確切時間的獨特能力。在這段時間內，工作負載受到保護。使用這些數據，我們能夠計算操作可用性。

通過上面的示例，很容易計算出操作的可用性。2014年，DRUPS B的在線服務支持負載時長達8,752.1小時。2014年的總時間為8,760小時。通過這些數字可以計算得出99.91%的操作可用性。換句話說，該款DRUPS一年內的總離線時間共計為7.9小時。這個數字是所有維護、修理、診斷和緊急服務時間的總和。

當對較長時間段內的數據進行檢查時，設備的整個生命周期中的操作可用性開始變得明顯。DRUPS B于2009年9月投產。我們的數據收集于5個月后開始。截至2016年6月，該款設備在線運行時間總計達55,400小時，其中總的運行小時數為55,536。操作可用性為99.76% ——即一年的維護，診斷，故障排除和維修停機時間僅為21小時。

意外停機時間

進一步對數據進行檢測觀察，我們可以查找異常，以便幫助我們確定設備的生命周期問題，操作問題或服務相關事件。2014年DRUPS A就經歷過這樣的事件。該設備停用服務時長總共為153小時。柴油發動機的制造商被要求讓設備離線以執行工廠召回。之后該DRUPS才恢復了服務。

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

總結

操作可用性是一個重要的指標，可以評估在關鍵任務應用中所使用的不同技術。當對一種技術與另一種技術進行比較時，重要的是要考慮所有受到技術變化影響的領域。DRUPS的更大容量使得與靜態UPS系統的直接比較變得復雜。一款2,000kVA / 1,600kW DRUPS缺少任何靜態等值，通常需要兩個或三個靜態單元來執行同樣的工作任務。由于設備數量的增加，會使得維護事件和發生停機中斷的數量受到負面影響。類似地，在上述該示例中，DRUPS位于減音罩之外。其不需要空調、溢出遏制、電池維護等，也無需一個物理建筑以承載容納和保護設備。而當測量關鍵任務基礎設施的可用性時，所有這些因素都應該考慮在內。

關于作者

本文作者Brian Olsen是E1 Dynamics公司美國東部區域市場銷售經理，該公司是Euro-Diesel S.A.制造的柴油旋轉式UPS系統(DRUPS)的北美經銷商。公司專注于全球業務發展，Brian致力于為大型復雜任務、關鍵基礎設施提供執行監督。他曾供職于北美最大的數據中心業主，工程師和設施管理人員合作共事。