ในวิศวกรรมความน่าเชื่อถือคำว่าความพร้อมใช้งานมีความหมายดังต่อไปนี้:

• ระดับที่ระบบระบบย่อยหรืออุปกรณ์อยู่ในสถานะที่พร้อมใช้งานและยืนยันได้ตามที่กำหนดไว้ ณ จุดเริ่มต้นของภารกิจ เมื่อมีการเรียกใช้ภารกิจในเวลาที่ไม่แน่นอน กล่าวคือ เป็นเวลาสุ่ม
• ความน่าจะเป็นที่อุปกรณ์จะทำงานได้อย่างน่าพอใจ ณ จุดเวลาใดเวลาหนึ่ง เมื่อใช้งานภายใต้เงื่อนไขที่ระบุ ในสภาพแวดล้อมการสนับสนุนที่เหมาะสมที่สุด

โดยปกติแล้ว ระบบ ที่มีความพร้อมใช้งานสูงอาจระบุไว้ที่ 99.98%, 99.999% หรือ 99.9996% ส่วนความไม่พร้อมใช้ งานนั้น จะเท่ากับ 1 ลบด้วยความพร้อมใช้งาน

การแสดงถึงความพร้อมใช้งาน ( A ) ที่ง่ายที่สุดคือ อัตราส่วนของค่าเฉลี่ยของเวลาที่ระบบพร้อมใช้งานต่อผลรวมของค่าเฉลี่ยของเวลาที่ระบบเปิดและปิด (ซึ่งส่งผลให้ได้ "ระยะเวลาทั้งหมด" Cของช่วงเวลาการสังเกต)

${\displaystyle A={\frac {E[\mathrm {uptime} ]}{E[\mathrm {uptime} ]+E[\mathrm {downtime} ]}}={\frac {E[\mathrm {uptime} ]}{C}}}$

สมการอีกสมการหนึ่งสำหรับความพร้อมใช้งาน ( A ) คือ อัตราส่วนของเวลาเฉลี่ยก่อนเกิดความล้มเหลว (MTTF) และเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) หรือ

${\displaystyle A={\frac {MTTF}{MTTF+MTTR}}={\frac {MTTF}{MTBF}}}$

ถ้าเรากำหนดฟังก์ชันสถานะดังนี้ ${\displaystyle X(t)}$

${\displaystyle X(t)={\begin{cases}1,&{\text{ฟังก์ชันระบบ ณ เวลา }}t\\0,&{\text{การบำรุงรักษา}}\end{cases}}}$

ดังนั้น ความพร้อมใช้งานA ( t ) ณ เวลาt  > 0 จึงแสดงโดย

${\displaystyle A(t)=\Pr[X(t)=1]=E[X(t)].\,}$

ความพร้อมใช้งานเฉลี่ยจะต้องถูกกำหนดบนช่วงของเส้นจำนวนจริง หากเราพิจารณาค่าคงที่ใดๆความพร้อมใช้งานเฉลี่ยจะแสดงได้ดังนี้ ${\displaystyle c>0}$

${\displaystyle A_{c}={\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt.}$

ความพร้อมใช้งานที่จำกัด (หรือสภาวะคงที่) แสดงโดย^{[ 1 ]}

${\displaystyle A=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}.}$

การจำกัดความพร้อมใช้งานเฉลี่ยยังถูกกำหนดในช่วงเวลาดังนี้ ${\displaystyle [0,c]}$

${\displaystyle A_{\infty }=\lim _{c\rightarrow \infty }A_{c}=\lim _{c\rightarrow \infty }{\frac {1}{c}}\int _{0}^{c}A(t)\,dt,\quad c>0.}$

ความพร้อมใช้งาน คือ ความน่าจะเป็นที่อุปกรณ์จะอยู่ในสถานะที่ใช้งานได้และพร้อมใช้งานเมื่อเริ่มภารกิจ เมื่อมีการเรียกใช้ภารกิจในเวลาใดเวลาหนึ่ง และโดยทั่วไปจะนิยามว่า เวลาใช้งานหารด้วยเวลาทั้งหมด (เวลาใช้งานบวกเวลาหยุดทำงาน)

สมมติว่าส่วนประกอบอนุกรมประกอบด้วยส่วนประกอบ A, B และ C สูตรต่อไปนี้จึงใช้ได้:

ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบอนุกรม = (ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ A) x (ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ B) x (ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ C) ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ดังนั้น ความพร้อมใช้งานโดยรวมของส่วนประกอบหลายชิ้นในชุดเดียวกันจึงต่ำกว่าความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบแต่ละชิ้นเสมอ

ในทางกลับกัน สูตรต่อไปนี้ใช้ได้กับส่วนประกอบแบบขนาน:

ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบคู่ขนาน = 1 - (1 - ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ A) X (1 - ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ B) X (1 - ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ C) ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ดังนั้น หากคุณมีส่วนประกอบคู่ขนาน N ชิ้น โดยแต่ละชิ้นมีความพร้อมใช้งาน X แล้ว:

ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบคู่ขนาน = ^{[ 3 ]}${\displaystyle 1-(1-X)^{N}}$

การใช้ส่วนประกอบแบบขนานสามารถเพิ่มความพร้อมใช้งานของระบบโดยรวมได้อย่างมาก^{[ 2 ]} ตัวอย่างเช่น หากโฮสต์แต่ละตัวของคุณมีความพร้อมใช้งานเพียง 50% การใช้โฮสต์ 10 ตัวแบบขนานจะทำให้คุณสามารถบรรลุความพร้อมใช้งาน 99.9023% ได้^{[ 3 ]}

โปรดทราบว่าความซ้ำซ้อนไม่ได้นำไปสู่ความพร้อมใช้งานที่สูงขึ้นเสมอไป ในความเป็นจริง ความซ้ำซ้อนจะเพิ่มความซับซ้อน ซึ่งจะลดความพร้อมใช้งานลง ตามที่ Marc Brooker กล่าวไว้ เพื่อให้ได้ประโยชน์จากความซ้ำซ้อน ต้องแน่ใจว่า: ^{[ 4 ]}

1. คุณจะได้รับผลลัพธ์ที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในด้านความพร้อมใช้งานโดยรวมของระบบของคุณ
2. ส่วนประกอบสำรองของคุณอาจล้มเหลวโดยอิสระจากกัน
3. ระบบของคุณสามารถตรวจจับส่วนประกอบสำรองที่ยังอยู่ในสภาพดีได้อย่างน่าเชื่อถือ
4. ระบบของคุณสามารถขยายและเพิ่มส่วนประกอบสำรองได้อย่างน่าเชื่อถือ

แผนภาพบล็อกความน่าเชื่อถือหรือการวิเคราะห์แผนผังความผิดพลาดถูกพัฒนาขึ้นเพื่อคำนวณความพร้อมใช้งานของระบบหรือสภาวะความล้มเหลวในการทำงานภายในระบบ โดยคำนึงถึงปัจจัยหลายประการ เช่น:

• แบบจำลองความน่าเชื่อถือ
• แบบจำลองความสามารถในการบำรุงรักษา
• แนวคิดการบำรุงรักษา
• ความซ้ำซ้อน
• สาเหตุทั่วไปของความล้มเหลว
• การวินิจฉัยโรค
• ระดับการซ่อมแซม
• สถานะการซ่อมแซม
• ความล้มเหลวที่แฝงตัวอยู่
• ความครอบคลุมของการทดสอบ
• เวลาปฏิบัติการ ภารกิจ และสถานะของระบบย่อยที่ใช้งานอยู่
• ด้านโลจิสติกส์ เช่น ระดับสต็อกอะไหล่ที่คลังสินค้าต่างๆ เวลาในการขนส่ง เวลาในการซ่อมแซมที่แผนกซ่อมต่างๆ ความพร้อมของกำลังคน และอื่นๆ
• ความไม่แน่นอนในพารามิเตอร์

นอกจากนี้ วิธีการเหล่านี้ยังสามารถระบุรายการที่สำคัญที่สุดและรูปแบบความล้มเหลวหรือเหตุการณ์ที่ส่งผลกระทบต่อความพร้อมใช้งานได้อีกด้วย

ความพร้อมใช้งานโดยธรรมชาติ (A _i ) ^{[ 5 ]} ความน่าจะเป็นที่รายการจะทำงานได้อย่างน่าพอใจ ณ จุดเวลาที่กำหนดเมื่อใช้ภายใต้เงื่อนไขที่ระบุในสภาพแวดล้อมการสนับสนุนที่เหมาะสม ไม่รวมเวลาโลจิสติกส์ เวลาหยุดทำงานที่รอคอยหรือการบริหาร และเวลาหยุดทำงานเพื่อการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน แต่รวมถึง เวลาหยุดทำงาน เพื่อการบำรุงรักษาเชิงแก้ไขความพร้อมใช้งานโดยธรรมชาติโดยทั่วไปได้มาจากการวิเคราะห์การออกแบบทางวิศวกรรม:

1. ผลกระทบของชิ้นส่วนที่ซ่อมแซมได้ต่อความพร้อมใช้งานของระบบที่ชิ้นส่วนนั้นทำงานอยู่ จะเท่ากับเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) / (MTBF + เวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม (MTTR))
2. ผลกระทบของชิ้นส่วนที่ไม่สามารถซ่อมแซมได้ (แต่สามารถปรับปรุงใหม่หรือผลิตใหม่ได้) ต่อความพร้อมใช้งานของระบบที่ชิ้นส่วนนั้นทำงานอยู่ จะเท่ากับเวลาเฉลี่ยก่อนเกิดความล้มเหลว (MTTF) / (MTTF + เวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม MTTR)

โดยอิงจากปริมาณที่อยู่ภายใต้การควบคุมของผู้ออกแบบ

ความพร้อมใช้งานที่บรรลุผล (Aa) ^{[ 6 ]} ความน่าจะเป็นที่รายการจะทำงานได้อย่างน่าพอใจ ณ จุดเวลาที่กำหนดเมื่อใช้ภายใต้เงื่อนไขที่ระบุในสภาพแวดล้อมการสนับสนุนในอุดมคติ (เช่น บุคลากร เครื่องมือ อะไหล่ ฯลฯ พร้อมใช้งานทันที) ไม่รวมเวลาโลจิสติกส์และเวลาหยุดทำงานที่รอคอยหรือการบริหารจัดการ รวมถึงเวลาหยุดทำงานสำหรับการบำรุงรักษาเชิงป้องกันและแก้ไข

ความพร้อมใช้งานในการปฏิบัติงาน (Ao) ^{[ 7 ]} ความน่าจะเป็นที่รายการจะทำงานได้อย่างน่าพอใจ ณ จุดเวลาที่กำหนดเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมการทำงานและการสนับสนุนจริงหรือสมจริง ซึ่งรวมถึงเวลาโลจิสติกส์ เวลาพร้อมใช้งาน และเวลาหยุดทำงานที่รอหรือบริหารจัดการ รวมถึงเวลาหยุดทำงานเพื่อการบำรุงรักษาเชิงป้องกันและเชิงแก้ไข ค่านี้เท่ากับเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว ( MTBF ) หารด้วยเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวบวกกับเวลาหยุดทำงานเฉลี่ย (MDT) มาตรการนี้ขยายคำจำกัดความของความพร้อมใช้งานไปยังองค์ประกอบที่ควบคุมโดยนักโลจิสติกส์และผู้วางแผนภารกิจ เช่น ปริมาณและความใกล้ชิดของอะไหล่ เครื่องมือ และกำลังคนกับรายการฮาร์ดแวร์

โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติม ใน ส่วนวิศวกรรมระบบ

หากเราใช้อุปกรณ์ที่มีค่าเฉลี่ยเวลาในการใช้งานจนถึงจุดที่ชำรุด (MTTF) 81.5 ปี และค่าเฉลี่ยเวลาในการซ่อมแซม (MTTR) 1 ชั่วโมง:

MTTF (เวลาเฉลี่ยในการเกิดความเสียหาย) ในหน่วยชั่วโมง = 81.5 × 365 × 24 = 713940 (นี่คือพารามิเตอร์ด้านความน่าเชื่อถือและมักมีความไม่แน่นอนสูง!)

ความพร้อมใช้งานโดยธรรมชาติ (Ai) = 713940 / (713940+1) = 713940 / 713941 = 99.999860%

ความไม่พร้อมใช้งานโดยธรรมชาติ= 1 / 713940 = 0.000140%

เวลาหยุดทำงานเนื่องจากอุปกรณ์ (ชั่วโมงต่อปี) = 1/อัตรา = 1/MTTF = 0.01235 ชั่วโมงต่อปี

ความพร้อมใช้งานได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในเอกสารทางวิชาการเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองเชิงสุ่มและการบำรุงรักษาที่เหมาะสม Barlow และ Proschan [1975] นิยามความพร้อมใช้งานของระบบที่ซ่อมแซมได้ว่า "ความน่าจะเป็นที่ระบบจะทำงานได้ ณ เวลา t ที่กำหนด" Blanchard [1998] ให้คำนิยามเชิงคุณภาพของความพร้อมใช้งานว่า "การวัดระดับของระบบที่อยู่ในสถานะที่ใช้งานได้และพร้อมใช้งานเมื่อเริ่มต้นภารกิจ เมื่อมีการเรียกใช้ภารกิจ ณ จุดเวลาสุ่มที่ไม่ทราบ" คำนิยามนี้มาจาก MIL-STD-721 Lie, Hwang และ Tillman [1977] ได้พัฒนาแบบสำรวจที่สมบูรณ์พร้อมกับการจำแนกประเภทความพร้อมใช้งานอย่างเป็นระบบ

การวัดความพร้อมใช้งานแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ประเภทแรกคือช่วงเวลาที่สนใจ และประเภทที่สองคือกลไกที่ทำให้ระบบหยุดทำงานหากช่วงเวลาที่สนใจเป็นสิ่งสำคัญหลัก เราจะพิจารณาความพร้อมใช้งานแบบทันที แบบจำกัด แบบเฉลี่ย และแบบจำกัดเฉลี่ย คำจำกัดความข้างต้นได้รับการพัฒนาโดย Barlow และ Proschan [1975], Lie, Hwang และ Tillman [1977] และ Nachlas [1998] การจำแนกประเภทหลักที่สองสำหรับความพร้อมใช้งานนั้นขึ้นอยู่กับกลไกต่างๆ ที่ทำให้ระบบหยุดทำงาน เช่น ความพร้อมใช้งานโดยธรรมชาติ ความพร้อมใช้งานที่บรรลุได้ และความพร้อมใช้งานในการปฏิบัติงาน (Blanchard [1998], Lie, Hwang และ Tillman [1977]) Mi [1998] ได้นำเสนอผลการเปรียบเทียบความพร้อมใช้งานโดยพิจารณาจากความพร้อมใช้งานโดยธรรมชาติ

การพิจารณาความพร้อมใช้งานในการสร้างแบบจำลองการบำรุงรักษาสามารถพบได้ใน Barlow และ Proschan [1975] สำหรับแบบจำลองการทดแทน, Fawzi และ Hawkes [1991] สำหรับระบบ R-out-of-N ที่มีอะไหล่และการซ่อมแซม, Fawzi และ Hawkes [1990] สำหรับระบบอนุกรมที่มีการทดแทนและการซ่อมแซม, Iyer [1992] สำหรับแบบจำลองการซ่อมแซมที่ไม่สมบูรณ์, Murdock [1995] สำหรับแบบจำลองการบำรุงรักษาเชิงป้องกันตามอายุ, Nachlas [1998, 1989] สำหรับแบบจำลองการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน และ Wang และ Pham [1996] สำหรับแบบจำลองการบำรุงรักษาที่ไม่สมบูรณ์ หนังสือที่ครอบคลุมมากที่สุดเล่มล่าสุดคือหนังสือของ Trivedi และ Bobbio [2017]

ปัจจัยความพร้อมใช้งานถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในวิศวกรรมโรงไฟฟ้าตัวอย่างเช่นNorth American Electric Reliability Corporationได้นำระบบข้อมูลความพร้อมใช้งานการผลิตไฟฟ้า มาใช้ ในปี 1982 ^{[ 8 ]}

• ความน่าเชื่อถือ
• วิศวกรรมความน่าเชื่อถือ
• วิศวกรรมความปลอดภัย
• รายการคุณลักษณะคุณภาพของระบบ
• ระดับการเดินทางปลอม
• การบำรุงรักษาตามสภาพ
• การรายงานข้อผิดพลาด
• ความพร้อมใช้งานสูง
• แรมส์

•  บทความนี้ได้นำเนื้อหาที่เป็นสาธารณสมบัติจากมาตรฐานของรัฐบาลกลาง 1037Cมา ใช้ สำนักงานบริหารบริการทั่วไปเก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 22 มกราคม 2022 (เพื่อสนับสนุนมาตรฐานMIL-STD-188 )
• K. Trivedi และ A. Bobbio, วิศวกรรมความน่าเชื่อถือและความพร้อมใช้งาน: การสร้างแบบจำลอง การวิเคราะห์ และการประยุกต์ใช้ , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, 2017

• หลักการพื้นฐานด้านความน่าเชื่อถือและความพร้อมใช้งาน
• ความน่าเชื่อถือและความพร้อมใช้งานของระบบ
• ความพร้อมใช้งานและวิธีการคำนวณที่แตกต่างกัน
• จะติดตามและปรับปรุงความพร้อมใช้งานทางเทคนิคได้อย่างไร?