Ausfallzeit

Die Verfügbarkeit eines technischen Systems ist die Wahrscheinlichkeit oder das Maß, dass das System bestimmte Anforderungen zu bzw. innerhalb eines vereinbarten Zeitrahmens erfüllt, und ist somit eine Eigenschaft des Systems. Sie ist ein Qualitätskriterium/Kennzahl eines Systems.

$\mathrm{Verf\ddot{u}gbarkeit} = \frac{\mathrm{Gesamtzeit}-\mathrm{Gesamtausfallzeit}}{\mathrm{Gesamtzeit}}$

Anwendung

Bei größeren, komplexen technischen Systemen (z.B. Elektrizitätsversorgung) versteht man unter Verfügbarkeit das Verhältnis der Zeit innerhalb eines vereinbarten Zeitraums, in der das System für seinen eigentlichen Zweck operativ zur Verfügung steht (Betriebszeit, operation time), zu der vereinbarten Zeit. Die Betriebszeit kann bei einem technischen System durch regelmäßige Wartung und durch Fehler/Schäden sowie Reparaturen zu deren Beseitigung begrenzt sein. Die Verfügbarkeit wird hierbei üblicherweise in Prozent angegeben.

Bei Computersystemen (z.B. DSL, Online-Brokering) wird die Verfügbarkeit in "Dauer der Uptime pro Zeiteinheit" gemessen und in Prozent angegeben. (Die Verfügbarkeit ist auch dann nicht mehr gegeben, wenn die Antwortzeit eines Systems eine bestimmte Kenngröße überschreitet.) Als Zeiteinheiten werden typischerweise Minuten, Stunden, Tage, Monate, Quartale oder Jahre verwendet.

Die Verfügbarkeit als Eigenschaft eines Systems wird daher in dem Vertrag (Service Level Agreement, SLA) zwischen dem Systembetreiber und dem Kunden festgeschrieben. Dort können auch die Folgen (z.B. Konventionalstrafen) bei Nichteinhaltung der Verfügbarkeit geregelt sein.

Die Verfügbarkeit hat je nach Vereinbarung große Auswirkungen auf die Anforderungen bzgl. Ausfall und Wartbarkeit des Systems.

Für ein System, das 12 Stunden am Tag, an 5 Wochentagen, in 52 Wochen im Jahr (12*5*52) zur Verfügung steht (3120 Stunden), bedeutet dies in Stunden:

Verfügbarkeit	Minimale erwartete Betriebszeit	Maximale erlaubte Ausfallzeit	Restzeit
99%	3088,8	31,2	5640
99,5%	3104,4	15,6	5640
99,7%	3110,64	9,36	5640
99,9%	3116,88	3,12	5640
99,95%	3118,44	1,56	5640
100%	3120	0	5640

Ausgehend von 365 Tagen im Jahr steht hier eine Restzeit von 5640 Stunden oder 235 Tagen z.B. zur Wartung des Systems zur Verfügung, ohne dass die Verfügbarkeit leiden muss.

Für ein System, das 24 Stunden am Tag, an 7 Wochentagen, 365 Jahrestagen (24*365) zur Verfügung steht (8760 Stunden), bedeutet dies:

Verfügbarkeit	Minimale erwartete Betriebszeit	Maximale erlaubte Ausfallzeit	Restzeit
99%	8672	88	0
99,5%	8716	44	0
99,7%	8734	26	0
99,9%	8751	9	0
99,95%	8755	5	0
100%	8760	0	0

Hier steht keine Restzeit mehr zur Verfügung. Die Wartung muss daher in der erlaubten Ausfallzeit erfolgen.

Zur Optimierung der Verfügbarkeit kann man unter anderem den Verfügbarkeitsverbund einsetzen.

Kennzahlen der Verfügbarkeit sind

• maximale Dauer eines einzelnen Ausfalls (Verfügbarkeit: Ausfallzeit im Jahresdurchschnitt, auch Verfügbarkeitsklasse),
• Zuverlässigkeit (Fähigkeit, über einen gegebenen Zeitraum hinweg unter bestimmten Bedingungen korrekt zu arbeiten),
• Fehlersicherer Betrieb (Robustheit gegen Fehlbedienung, Sabotage und höhere Gewalt),
• System- und Datenintegrität,
• Wartbarkeit (verallgemeinernd: Benutzbarkeit überhaupt),
• Reaktionszeit (wie lange dauert es, bis das System eine spezielle Aktion ausgeführt hat),
• Mean Time to Repair (MTTR, mittlere Dauer der Wiederherstellung nach einem Ausfall),
• Mean Time between Failure (MTBF, mittlere Betriebszeit zwischen zwei auftretenden Fehlern ohne Reparaturzeit),
• Mean Time to Failure (MTTF, siehe MTBF, wird jedoch bei Systemen / Komponenten verwendet die nicht repariert, sondern ausgetauscht werden).

Beispiel

Bahnsysteme repräsentieren eines von vielen Beispielen zur praktischen Anwendung der formalen Definition. Dank spurgebundener Verkehrsführung besteht gerade hier ein besonders hohes Automatisierungspotenzial. Anforderungen an das betreffende System werden beispielsweise formuliert in

• Nahverkehrsplänen auf Länder- oder Kommunalebene,
• Fahrplänen,
• (bewusst oder unbewusst) der Erwartungshaltung des Kunden.

Gerade bei Bahnsystemen sind wichtige Komponenten der Verfügbarkeit zu unterscheiden, nämlich

• im Kopf (Merkbarkeit des Fahrplans),
• in Relationen (Stetigkeit mehrerer sich überlagernder Linien),
• in der Natur (barrierefreier Zu- und Abgang),
• Fehlertoleranz (vor allem das Informationswesen und speziell die Anschlussverwaltung im Falle von Baustellen, Umleitungen / Ersatzverkehren, Verspätungen und Ausfällen).

In Bezug darauf existierien technische Strategien zur Maximierung der Verfügbarkeit:

• Ganztägig / -wöchentlich einheitliche Minutenzeiten, z. B. auf zahlreichen Strecken der Deutschen Bahn.
• Linien gemeinsamer Teilstrecke sollten sich so ergänzen, dass sie durch zufällig ohne Fahrplankenntnis eintreffende Fahrgäste gleichmäßig ausgelastet sind.
• Barrierefreiheit, vornehmlich in Haltestellen. Überlegungen dazu finden beispielsweise in Karlsruhe statt, siehe dazu in den Weblinks.
• Fahrgastinformation in Echtzeit, d. h. im laufenden Betrieb über den Wunschfahrplan hinausgehend.

Kurzformel: Zur rechten Zeit am rechten Ort

Siehe auch

• Bioverfügbarkeit
• Hochverfügbarkeit

Literatur

• J. Börcsök: Elektronische Sicherheitssysteme. Hardwarekonzepte, Modelle und Berechnung. Heidelberg 1998 / 2004
• Peter S. Weygant: Clusters for High Availability. Hewlett-Packard Professional Books / Prentice Hall PTR, 1996, ISBN 0-13-494758-4