ITサービスマネージャ 2021年 午後1 問03
データセンタのファシリティマネジメントに関する次の記述を読んで、設問1～3に答えよ。
電子機器部品メーカの情報システム子会社であるW社は、自社データセンタ（以下、DCという）で、自社業務に使用する各システムを稼働させている。
DCにはコンピュータ室が2室あり、それぞれのコンピュータ室にはラックが設置され、サーバが収容されている。DCには、ファシリティマネジメント部（以下、FM部という）とシステム運用部があり、事務室で執務している。FM部は、24時間のシフト体制で担当者が2名常駐し、DC設備の監視と管理を行っている。システム運用部は、24時間のシフト体制でオペレータが4名常駐し、システムの運用と管理を行っている。
〔DCの電力供給設備〕
DCは、常用電源として電力会社から電力供給を受けている。電力会社からの電力供給に異常が発生した場合に備え、予備電源として自家発電設備（以下、自家発という）を設置している。
電力会社からの電力供給で瞬断が発生した場合や、自家発による電力供給に切替えを行う場合には、コンピュータ室への電力供給が一時的に停止する。これに備えて、蓄電池を持つUPSをラックに接続して、UPSからラックに電力供給を行っている。UPSからラックなどの電力負荷機器に連続給電できる時間（以下、停電補償時間という）は、負荷の容量に応じて変動する。
UPSは、一部を冗長構成にするための予備のUPSを含めて、7台設置している。UPSで機器故障が発生した場合は、無瞬断切替え装置によって自動的に予備のUPSからの電力供給に切り替わる。
また、近年のラック内機器の高集積化に伴う発熱量増加を受けて、コンピュータ室に設置している空調機が全て停止することを防ぐために、一部の空調機もUPSに接続して、UPSから空調機に電力供給を行うこととしている。
DCの電力供給設備と電力負荷機器を図1に示す。
〔電力供給設備の課題〕
(1) 自家発の課題
自家発は、出力容量7,500kVAの電力供給能力があるが、W社の事業拡大に伴い計画された2021年度のサーバ機器増強計画に基づき、電力供給設備の増強の必要性有無を検討した。その結果、サーバ機器を計画どおりに増強すると、（ア）自家発の供給電力が不足することが分かり、自家発の増強を計画した。
2021年度のサーバ機器増強計画を表1に示す。
(2) UPSの停電補償時間の課題
電力会社からの電力供給が一定時間停止した場合、自家発が自動で起動する。自家発の機器故障などで自動起動に失敗した場合は、FM部の担当者が自家発を手動で起動する必要がある。2018年に自家発を設置したとき、“電力会社からの電力供給停止から、自家発を手動で切り替えて電力の供給が開始されるまでの時間”（以下、自家発切替え時間という）を測定したところ、測定結果は5分であった。
UPSは、電力負荷機器の消費電力及び自家発切替え時間を基に選定した。ここで、1kWの消費電力の電力負荷機器には、1.25kVAの出力容量のUPSが必要であるとして検討した。選定の結果、UPS-A、UPS-B、UPS-C、UPS-D及びUPS-Eの5台は、UPSタイプ①のUPSを、UPS-F及びUPS-Gの2台は、UPSタイプ②のUPSの採用を決定し、設置した。それぞれのタイプ別の停電補償時間は、表2、3のとおりである。
2020年2月に自家発の手動起動のテストを実施したところ、FM部担当者によっては手動起動に最大20分掛かることが分かった。FM部は、自家発切替え時間の短縮を目的にFM部担当者の訓練を行うこととした。同時に、UPSの停電補償時間に問題がないかを確認するために、表1の2021年度のサーバ機器増強計画どおりに機器を増強した場合の必要な停電補償時間を20分とする条件で検討した。そこで、予備のUPS機器を除いたUPS-A、UPS-B、UPS-E、UPS-Fを対象に検討した結果、これらのUPSでは、（イ）必要な停電補償時間を満たせなくなる時期が来ることから、FM部は、UPS更新計画を策定することとした。
〔UPSの増設〕
W社は、電子機器部品にセンサや通信モジュールを取り付けることで、リアルタイムで稼働状況データを収集するIoTシステム（以下、Tシステムという）を2022年4月に稼働させることになった。Tシステムのサーバ機器は複数必要であり、ラック1及びラック3に分散して収容する。Tシステムが求める高い可用性を実現するために、UPSの冗長性を強化することとした。そこで、メンテナンスなどで一方のUPSを停止したときに、他方のUPSで障害が発生したときに備えて、電力供給を継続するために、（ウ）予備のUPSを1台増設することを計画した。
〔空調機障害の発生〕
FM部では、空調機で障害が発生した場合は、表4に示す空調機停止時の影響度判定と対応に従って、対応を行うこととしている。
2020年10月11日23時頃、ラック1内の温度が上昇し、ラック1に収容されている、社内向けの勤怠管理システムを運用するサーバ（以下、サーバ1という）が停止した。勤怠管理システムを使ったサービスは、10月11日0時から10月12日8時までが計画停止時間帯であったので、サーバ停止による業務への影響は発生しなかった。
今回のラック1内の温度上昇は、電力会社からの電力供給で瞬断が発生し、空調機1が停止したことが原因であった。空調機2は保守作業中で使用できず、空調機1の正常性確認を行ったことで再稼働するまで50分掛かったので、ラック1の温度が上昇した。幸い、停止したサーバはサーバ1だけであった。10月11日22時30分に発生した空調機障害の対応経緯を、表5に示す。
10月12日8:00に勤怠管理システムのオンライン処理が開始しなかったのは、前日の23:00にサーバ1が停止した際に発生したファイルの内容に関する不具合が原因であった。勤怠管理システムの担当者のY氏は、10月12日8:00に出社したデータベースの技術者に異常終了について相談した結果、サーバ停止の状況によってはファイルの内容に不具合が発生することがあることを伝えられ、問題の原因が判明し、復旧対応を行った。
FM部は、空調機2の保守作業中に空調機1が停止したことは大きな問題と捉え、（エ）空調機停止の再発防止策を検討することとなった。また、表5の対応を振り返り、サーバ停止を検知した時点で、関係者を巻き込んで組織的な対応を行うべきであったことから、今後は影響度を高として対応することとし、（オ）表4の判定基準を見直すことにした。
設問1：〔電力供給設備の課題〕について、(1)、(2)に答えよ。
ここで、遮断状態の空調機は稼働していないものとする。また、1kWの消費電力の電力負荷機器には、1.25kVAの出力容量の電力供給設備が必要であるとする。
設問1（1）
問題文を見る本文中の下線（ア）について、表1のサーバ機器増強計画に従って機器を増強した場合、自家発の供給電力不足が発生する年月を答えよ。
模範解答
2021年12月
解説
解答の導き方
自家発の供給電力が不足するのは、稼働中の電力負荷機器とサーバ機器の増強分を合わせた必要容量が、自家発の出力容量を超える時期です。
まず、図1で遮断状態の空調機は稼働していないものとして、現在の負荷を確認します。稼働しているのは、空調機1、空調機3、ラック1、ラック2、ラック3です。それぞれの消費電力を合計すると、次のとおりです。
問題文には「1kWの消費電力の電力負荷機器には、1.25kVAの出力容量の電力供給設備が必要」とあります。したがって、現在の負荷に必要な容量は次のとおりです。
表1の増強計画は、各時期に追加する消費電力です。追加分を累積して現在の負荷に加え、必要容量を計算します。
自家発の出力容量は「7,500kVA」です。2021年10月までは必要容量がこれを超えませんが、12月には必要容量が7,625kVAとなり、出力容量を超えます。したがって、供給電力不足が発生するのは2021年12月です。
誤りやすいポイント
- 空調機2と空調機4は予備の空調機です。遮断状態の機器も稼働中として合計すると、現在の負荷を過大に見積もってしまいます。
- 表1の消費電力は各時期の追加分です。各月の値をそのまま現在の負荷に加えるのではなく、追加分を累積して計算します。
- 消費電力の合計はkW、自家発の出力容量はkVAです。比較する前に、問題文の条件に従ってkWをkVAに換算します。
- 2021年10月の必要容量は7,375kVAで、7,500kVAを超えていません。不足が生じる最初の時期を答えます。
FAQ
Q: なぜ空調機1と空調機3だけを負荷に含めるのですか？
A: 図1では、空調機2と空調機4が遮断状態です。設問の条件により、遮断状態の空調機は稼働していないものとして扱います。
A: 図1では、空調機2と空調機4が遮断状態です。設問の条件により、遮断状態の空調機は稼働していないものとして扱います。
Q: 2021年12月の必要容量はどのように計算しますか？
A: 現在の負荷5,200kWに、2021年12月までの追加分900kWを加え、1.25を掛けます。です。
A: 現在の負荷5,200kWに、2021年12月までの追加分900kWを加え、1.25を掛けます。です。
Q: 2021年10月ではなく、2021年12月が不足発生時期なのはなぜですか？
A: 2021年10月の必要容量は7,375kVAで、自家発の出力容量7,500kVA以内です。2021年12月に初めて7,500kVAを超えます。
A: 2021年10月の必要容量は7,375kVAで、自家発の出力容量7,500kVA以内です。2021年12月に初めて7,500kVAを超えます。
関連キーワード: 消費電力、電力容量、負荷積算、容量換算
設問1（2）
問題文を見る本文中の下線（イ）について、必要な停電補償時間を満たせなくなる時期はいつか。UPSのタイプ別に年月を答えよ。
模範解答
UPSタイプ①：2022年2月
UPSタイプ②：2021年8月
解説
解答の導き方
必要な停電補償時間は「20分」です。したがって、各UPSに接続された負荷から必要な出力容量を求め、その容量に対応する停電補償時間が20分未満になる時期を確認します。
まず、図1の接続関係と本文のUPSのタイプ分けから、検討対象の負荷を整理します。UPS-Aはラック1、UPS-Bはラック2、UPS-Eは空調機3・空調機4、UPS-Fはラック3に接続されています。UPS-A、UPS-B、UPS-EはUPSタイプ①、UPS-FはUPSタイプ②です。空調機4は予備で、設問では遮断状態の空調機は稼働していないものとするため、UPS-Eの負荷は稼働中の空調機3の600kWです。
次に、本文の「1kWの消費電力の電力負荷機器には、1.25kVAの出力容量のUPSが必要」という条件を使い、消費電力を出力容量に換算します。つまり、消費電力に1.25を掛けてUPSの出力容量を求めます。
UPSタイプ①では、表2から出力容量が2,000kVAを超え2,500kVA以下なら、停電補償時間は20分です。2,500kVAを超えると15分となり、必要な20分を満たしません。
- UPS-Aはラック1の1,600kWを受け持ちます。表1では、2021年10月に100kW、2022年3月に900kWがラック1に追加されます。2021年10月の増強後は1,700kWで、必要な出力容量は2,125kVAです。この時点では停電補償時間は20分です。2022年3月の増強後は合計2,600kW、必要な出力容量は3,250kVAとなり、停電補償時間は15分です。
- UPS-Bはラック2の1,800kWを受け持ちます。2022年2月に600kWが追加されるまでは、必要な出力容量は2,250kVAで、停電補償時間は20分です。追加後は合計2,400kW、必要な出力容量は3,000kVAとなり、停電補償時間は15分です。
- UPS-Eは稼働中の空調機3の600kWを受け持ちます。必要な出力容量は750kVAで、サーバ機器増強計画による負荷の追加もないため、表2では停電補償時間が30分です。
UPS-Aが必要な停電補償時間を満たせなくなるのは2022年3月ですが、UPS-Bはそれより前の2022年2月に満たせなくなります。したがって、UPSタイプ①で最初に条件を満たせなくなる時期は2022年2月です。
UPSタイプ②のUPS-Fは、ラック3の600kWを受け持ちます。表1ではラック3に、2021年5月に300kW、8月に300kW、12月に200kWが追加されます。5月の増強後は合計900kWで、必要な出力容量は1,125kVAです。表3では停電補償時間が24分なので、20分を満たします。8月の増強後は合計1,200kW、必要な出力容量は1,500kVAとなり、表3では停電補償時間が12分です。この時点で20分を満たさなくなるため、UPSタイプ②の時期は2021年8月です。
誤りやすいポイント
- 消費電力のkWを、そのままUPSの出力容量のkVAとして扱わないようにします。必ず1.25を掛けて換算します。
- 増強計画の数値は、その月に追加される量です。ラックごとに、それ以前の追加分も含めて累積します。
- 必要な停電補償時間は20分です。表の停電補償時間がちょうど20分なら条件を満たし、20分未満になった時点で条件を満たさなくなります。
- タイプ①ではUPS-AだけでなくUPS-Bも確認します。タイプごとの時期は、対象となるUPSのうち、最初に条件を満たせなくなる時期で判断します。
FAQ
Q: 2021年8月のUPS-Fは、なぜ20分を満たさないのですか？
A: 8月の増強後のラック3の負荷は1,200kWです。これを出力容量に換算すると1,500kVAとなり、表3で対応する停電補償時間は12分です。
A: 8月の増強後のラック3の負荷は1,200kWです。これを出力容量に換算すると1,500kVAとなり、表3で対応する停電補償時間は12分です。
Q: UPS-Eの負荷に空調機4を加えないのはなぜですか？
A: 空調機4は予備であり、設問では遮断状態の空調機は稼働していないものとされているためです。稼働中の空調機3の負荷だけを計算します。
A: 空調機4は予備であり、設問では遮断状態の空調機は稼働していないものとされているためです。稼働中の空調機3の負荷だけを計算します。
Q: UPS-Aも条件を満たせなくなるのに、タイプ①の時期が2022年3月ではないのはなぜですか？
A: UPS-Bが2022年2月に先に条件を満たせなくなるためです。タイプ①の時期は、タイプ①に属する対象UPSのうち、最も早い時期で判断します。
A: UPS-Bが2022年2月に先に条件を満たせなくなるためです。タイプ①の時期は、タイプ①に属する対象UPSのうち、最も早い時期で判断します。
関連キーワード: UPS、停電補償時間、出力容量、負荷容量、冗長構成
設問2：
問題文を見る〔UPSの増設〕について、本文中の下線（ウ）の対応を実施した場合、増設したUPSをどの電力負荷機器と接続すべきか。25字以内で答えよ。
模範解答
ラック3（に収容するTシステムのサーバ機器）
解説
解答の導き方
-
まず、増設するUPSの役割を確認します。本文では、Tシステムの高い可用性を実現するため、「一方のUPSを停止したときに、他方のUPSで障害が発生したときに備えて」予備のUPSを増設するとしています。つまり、既存の予備UPSだけでは足りない負荷側に、追加の予備UPSを割り当てる必要があります。
-
Tシステムのサーバ機器は「ラック1及びラック3に分散して収容する」とあります。そのため、ラック1とラック3の両方が、Tシステムを構成するサーバ機器の収容先です。
-
図1のUPS構成を比べると、ラック1はUPS-Aから給電され、UPS-CとUPS-Dの予備系統からも無瞬断切替え装置を介して給電できる構成です。一方、ラック3はUPS-Fから給電され、その予備はUPS-Gです。したがって、UPS-CとUPS-Dの予備系統があるラック1側よりも、予備がUPS-Gだけのラック3側に追加の予備UPSを割り当てるのが適切です。
このため、増設したUPSは、Tシステムのサーバ機器を収容するラック3に接続します。
誤りやすいポイント
- Tシステムのサーバ機器がラック1とラック3に分散することから、増設したUPSも両方のラックに接続すると考えてしまうことがあります。設問はUPSを1台増設する場合の接続先を尋ねているため、既存の予備系統も比較して接続先を判断します。
- UPSの予備台数だけを見るのではなく、どの負荷機器に対する予備なのかを図1の接続関係から確認する必要があります。
- 追加するのはTシステムのサーバ機器そのものではなく、電力供給を継続するための予備UPSです。
FAQ
Q: Tシステムのサーバ機器はラック1にもあるのに、なぜラック3に接続するのですか？
A: 図1では、ラック1側はUPS-CとUPS-Dの予備系統からも給電できる一方、ラック3側の予備はUPS-Gです。追加の予備UPSは、予備系統が少ないラック3側を強化するために接続します。
A: 図1では、ラック1側はUPS-CとUPS-Dの予備系統からも給電できる一方、ラック3側の予備はUPS-Gです。追加の予備UPSは、予備系統が少ないラック3側を強化するために接続します。
Q: 追加したUPSをラック3に接続すると、Tシステムのサーバ機器をすべてラック3に移すのですか？
A: いいえ。Tシステムのサーバ機器はラック1とラック3に分散したままです。増設したUPSは、ラック3に収容するサーバ機器への電力供給を予備として支えます。
A: いいえ。Tシステムのサーバ機器はラック1とラック3に分散したままです。増設したUPSは、ラック3に収容するサーバ機器への電力供給を予備として支えます。
Q: 無瞬断切替え装置と予備UPSの役割は同じですか？
A: 役割は異なります。予備UPSは電力を供給する機器であり、無瞬断切替え装置は、障害時などに給電元を切り替えるための装置です。
A: 役割は異なります。予備UPSは電力を供給する機器であり、無瞬断切替え装置は、障害時などに給電元を切り替えるための装置です。
関連キーワード: UPS、冗長構成、予備電源、無瞬断切替え装置、可用性
設問3：〔空調機障害の発生〕について、(1)、(2)に答えよ。
設問3（1）
問題文を見る本文中の下線（エ）について、空調機1の停止を防ぐために、図1のDCの電力供給設備と電力負荷機器をどのように変更すべきか。30字以内で述べよ。
模範解答
空調機1及び空調機2に接続するUPS装置を設置する。
解説
解答の導き方
-
本文には、ラック1内の温度上昇は「電力会社からの電力供給で瞬断が発生し、空調機1が停止したことが原因であった」とあります。空調機の故障ではなく、電源の瞬断で止まったことがポイントです。
-
図1を見ると、空調機3と空調機4はUPS-E（予備はUPS-C・UPS-D）の無瞬断切替え装置から給電されています。一方、空調機1と空調機2はUPSを経由せず、電力供給系統に直接接続されています。本文では、瞬断時や自家発への切替え時には「コンピュータ室への電力供給が一時的に停止する」とされ、これに備えるのがUPSです。空調機1・2はこの備えがないため、瞬断で停止してしまいます。
-
では、なぜ空調機1だけでなく空調機2もUPSに接続するのでしょうか。図1の注記2のとおり、空調機2は空調機1の予備です。今回のように空調機2が保守作業中のときは空調機1が、逆に空調機1が故障や保守で使えないときは空調機2が、コンピュータ室1の冷却を担います。空調機1だけをUPSに接続すると、空調機2で運転している間に瞬断が起きれば、同じように冷却が止まります。どちらが稼働していても瞬断で止まらないようにするには、両方をUPSから給電できる構成にする必要があります。空調機3・4が予備も含めてUPSに接続されているのと同じ考え方です。
-
したがって、空調機1及び空調機2に接続するUPS装置を設置する、という変更になります。
誤りやすいポイント
- 空調機1が停止したのだから、空調機1だけをUPSに接続すればよいと考えることです。予備の空調機2で運転する場合にも、瞬断時に冷却を続けられるようにする必要があります。
- 空調機の復旧手順や連絡体制の見直しを答えることです。この設問が問うているのは、図1の電力供給設備と電力負荷機器の接続の変更です。
- 自家発があるから瞬断にも対応できると考えることです。自家発への切替え時にも電力供給は一時的に止まり、その間を補うのがUPSです。
FAQ
Q: UPSは空調機に接続してもよいのですか？
A: はい。本文では、空調機が全て停止することを防ぐため、一部の空調機もUPSに接続しているとしています。図1でも空調機3・4はUPSから給電されています。
A: はい。本文では、空調機が全て停止することを防ぐため、一部の空調機もUPSに接続しているとしています。図1でも空調機3・4はUPSから給電されています。
Q: 空調機2が保守作業中でなければ、空調機2にUPSは不要ですか？
A: いいえ。空調機2は予備として、空調機1が使えないときに稼働します。そのときの瞬断に備えるため、保守作業の有無とは関係なく空調機2もUPSに接続します。
A: いいえ。空調機2は予備として、空調機1が使えないときに稼働します。そのときの瞬断に備えるため、保守作業の有無とは関係なく空調機2もUPSに接続します。
Q: UPSを設置すれば、停電が長時間続いても空調機は動き続けますか？
A: UPSの蓄電池で給電できる時間には限りがあります。長時間の停電には自家発で対応し、UPSは瞬断や自家発への切替え時の一時的な停止を補う役割です。
A: UPSの蓄電池で給電できる時間には限りがあります。長時間の停電には自家発で対応し、UPSは瞬断や自家発への切替え時の一時的な停止を補う役割です。
関連キーワード: UPS、蓄電池、瞬断、自家発電設備、冗長構成
設問3（2）
問題文を見る本文中の下線（オ）について、表4の判定基準の記述内容をどのように見直すべきか。40字以内で述べよ。
模範解答
表4の影響度高の判定基準に、“又はサーバに異常発生”を追加する。
解説
解答の導き方
-
表4では、影響度「高」の判定基準は「コンピュータ室の温度が、しきい値を超過」です。一方、「一部のラック内の温度が、しきい値を超過」した場合は影響度「中」となり、まずラック内の冷却対応を行い、サーバの異常をオペレータに確認します。
-
今回はラック1内の温度がしきい値を超過したため、当初は影響度「中」として対応しました。しかし、その後サーバ1が停止しました。サーバに異常が発生した段階では、温度の判定だけで影響度を決めるのではなく、サーバの異常も高の判定条件に含める必要があります。
-
影響度「高」では、W社の全社員への障害発生メールの送信や、全社横断の緊急対策チームの立上げなど、組織的な対応を行います。サーバ停止を検知した時点でこの対応につなげるため、影響度「高」の判定基準に「又はサーバに異常発生」を追加します。
誤りやすいポイント
- 温度がしきい値を超えたかどうかだけで判定基準を考えることです。今回の見直しでは、サーバに異常が発生した場合も高と判定できるようにします。
- サーバの異常が判明した後も、表4の「中」の対応であるラック内冷却や個別の確認だけで十分だと考えることです。問題文では、サーバ停止を検知した時点で関係者を巻き込んだ組織的な対応を行うべきだったとしています。
- 影響度「高」の対応内容を判定基準に書くことです。問われているのは対応内容ではなく、影響度「高」とする条件です。
FAQ
Q: サーバに異常が発生した場合、温度が正常でも影響度「高」にできますか？
A: はい。温度のしきい値超過とは別に、サーバの異常発生も高の判定条件に加えるためです。
A: はい。温度のしきい値超過とは別に、サーバの異常発生も高の判定条件に加えるためです。
Q: サーバの異常が起きたら、なぜ影響度「高」とするのですか？
A: サーバ停止を検知した段階で、FM部だけの対応にとどめず、関係者を巻き込んだ組織的な対応を開始するためです。
A: サーバ停止を検知した段階で、FM部だけの対応にとどめず、関係者を巻き込んだ組織的な対応を開始するためです。
関連キーワード: 影響度判定、障害対応、エスカレーション、インシデント管理
