令和5年度 春期 ITサービスマネージャ試験 午後I問題 問1 AIによる動的しきい値監視でのシステム監視改善

マネジメントサービスマネジメント

この問題は2023(R5)春 ITサービスマネージャ 午後Iに出題されたものです。出題時点の法令・制度に基づく内容のため、現行の内容と一致しない場合があります。

本ページの問題文・選択肢は、原本の体裁を Web 表示用に正規化しています(改行・記号・数式・図表参照の調整)。設問の趣旨および正解に影響する変更は加えていません。

学習ガイド

生産システムのCPU監視を、固定しきい値から曜日・時間帯別の動的しきい値へ変更する事例です。過去データの平均に5ポイントを加える計算を確認し、休業日を学習対象から除く理由を整理します。監視負担の軽減と、対応時間の確保を分けて読み解きます。本文・表・図の根拠を行き来し、用語だけを暗記するのではなく、短い記述にも判断の理由を残して解答する手順を示します。

この記事で押さえる論点

  • 固定しきい値の監視が抱える運用負担と業務影響の両面を整理する
  • 4週間分の平均値と指定する割合からRソフトのしきい値を計算できる
  • 除外日設定を怠ると学習結果のしきい値が下がる因果関係を記述する
  • CPU使用率の推移から業務影響有インシデントの兆候を捉える観点を説明する

問題本文

問 1 AIを使ったシステム監視の改善に関する次の記述を読んで,設問に答えよ。

W社は,中堅の自動車部品製造会社である。W社は,土曜日,日曜日及び年末年始を休業日としており,休業日以外の日を勤務日としている。W社の従業員は,勤務日の9時から18時まで勤務している。W社の生産部は,生産活動に関わる計画及び管理を行っている。W社の情報システム部は,生産システムなどのアプリケーションシステムの開発と運用を行っている。

生産システムは,24時間365日稼働しており,生産部の従業員が利用している。生産部の従業員は,生産システムを使って,表1に示す生産支援業務を行っている。

表1 生産支援業務の内容
図の説明テキスト
生産支援業務 業務内容 実施予定時間帯
週次生産計画 製品の在庫状況と販売計画などから翌週の生産計画を日別に作成する。 毎週木曜日の 10 時から 12 時まで
日次生産計画 週次生産計画を基に前日までの生産実績などから翌稼働日の生産計画を更新する。 月曜日〜金曜日の 13 時から 14 時まで
資料作成 毎週月曜日に実施する生産活動全般に関わる会議の資料を作成する。 毎週金曜日の 15 時から 18 時まで

〔システム監視の概要〕

情報システム部の監視チームは,監視システムを使って,複数の業務サーバの監視を行っている。監視システムの主な機能を表2に示す。

表2 監視システムの主な機能
図の説明テキスト
機能名 機能概要
メッセージ監視 ログファイルに出力されたメッセージから,指定した条件に合致したメッセージを監視画面に出力する。
リソース監視 監視対象サーバに対して,1 分間隔で CPU 使用率を測定し,測定結果を基に,10 分間隔で直近の測定結果 10 個分の CPU 使用率の平均値を算出し,データとして記録する。算出した値が対象サーバに対して設定したしきい値を超過した場合,算出した値としきい値を超過した旨のメッセージを監視画面に出力する。

生産システムの業務サーバの監視では,対象サーバに対するリソース監視機能のしきい値を,80%と設定している。生産支援業務を行う時間帯は,生産支援業務を行っていない時間帯に比べて,CPUの負荷が高いことが判明した。生産支援業務を行っていて,生産システムの利用が一時的に増加すると,CPU使用率がしきい値を超過する事象(以下,しきい値超えという)が発生していることが分かった。2022年4月第3週に発生した,しきい値超えの発生件数を表 3に示す。

表3 2022年4月第3週に発生したしきい値超えの発生件数
図の説明テキスト

単位 件数

時間帯 1) 11日 月曜日 12日 火曜日 13日 水曜日 14日 木曜日 15日 金曜日
10時〜11時 0 1 1 2 0
11時〜12時 1 0 0 2 0
13時〜14時 2 2 2 2 2
14時〜15時 1 0 1 1 1
15時〜16時 0 1 0 0 2
16時〜17時 1 0 1 0 2
17時〜18時 0 0 0 1 2

注記1 表示されていない時間帯の件数は,0件である。
注記2 しきい値超えが2件発生している時間帯では,1件目のしきい値超えが発生した次の平均値算出時刻である10分後に2件目のしきい値超えが発生している。
注 1) 例えば,10時〜11時とは,10:01〜11:00が該当する時間帯である。

しきい値超えが発生した場合は,イベント記録簿に,発生時刻,対象サーバ及びメッセージ内容(以下,これらをイベント情報という)を記録する作業が必要であり,運用業務工数の多さが,監視チームの負担となっていた。しきい値超えが発生して次の平均値算出時刻である 10 分後に再びしきい値超えが発生した場合,監視チームはインシデントと判断し,インシデント対応プロセスを開始する。インシデント対応に時間を要する場合は,CPU使用率が 90%以上となって,生産システムの利用者に業務影響を及ぼすインシデント(以下,業務影響有インシデントという)になる前に,利用者に連絡し,業務量を一時的に抑制してもらう。表 3 の場合,合計で 10 件のインシデントが発生していた。インシデントに当たらない場合は,利用者への連絡などは行わずに対応完了としている。

〔システム監視の改善〕

情報システム部の ITサービスマネージャ Y氏は,監視チームの負担について改善方法を考えた。しきい値を現在の80%から90%に変更する案を検討したが,インシデントが発生した際の業務への影響を最小限にするための対応を考慮すると(ア)現実的な改善策とはならなかった。Y氏は,改善策として,“監視システムの制約から,サーバごとに,CPU使用率を全ての時間帯で,同じしきい値で監視している点を改善する必要がある。”と考えた。そこで,他社の事例を参考に,“AIを用いて,過去のCPU使用率の傾向を学習し,曜日や時間帯に合わせた最適なしきい値で監視する機能(以下,動的しきい値監視という)”を有するアプリケーションソフトウェアを導入し,検証することにした。Y氏は,機能や価格を調査した結果,R社の動的しきい値監視ソフトウェア(以下,Rソフトという)を選定した。Rソフトでは,曜日別,かつ,10分間隔など設定した間隔(以下,測定時間帯という)別にしきい値を設定することができる。Y氏は,Rソフト導入後に監視システムのリソース監視機能の使用を停止し,監視システムのメッセージ監視機能とRソフトとで分担してシステム監視を行うこととした。

Rソフトの主な機能を表4に示す。

表4 Rソフトの主な機能
図の説明テキスト
項番 主な機能 設定内容
1 過去 4 週間分の CPU 使用率などに基づいて自動で計算したしきい値を,前日の 13 時に自動で設定する。具体的には,4 週間分の同じ曜日,及び同じ“測定時間帯”の値の平均値に“指定する割合”を加算した値をしきい値として設定する。設定されたしきい値が“指定する基準値”を超える時間帯がある場合 1),しきい値設定の警告が表示される。 ・“測定時間帯”は 10 分単位とする。
・“指定する割合”は 5%ポイント 3)とする。
・“指定する基準値”は 80%とする。
2 監視対象サーバに対して,1分間隔でCPU使用率を測定し,測定結果を基に,10 分間隔で直近の測定結果 10 個分の CPU 使用率の平均値を算出する。算出された値が,しきい値を超過した場合,イベント情報,及び設定されたしきい値をRソフトに記録し,監視システムのメッセージ監視機能に通知を行う。 2)
3 日単位で除外日を指定することができる。除外日を指定した場合,項番 1 で 4 週間分の CPU 使用率を自動で計算するときに,除外日のデータを対象としない。

注 1) 例えば,設定されたしきい値が 85%で,“指定する基準値”が 80%であった場合などである。
注 2) 通知を受けた監視システムは,警告のメッセージを監視画面に出力する。
注 3) %ポイントとは,構成百分比(%)同士の差を示す単位のことである。例えば,60%から 10%ポイント増加した構成百分比は,70%である。

Y氏は,次の理由から表4の項番1,及び項番2の機能を使うことにした。

  • 項番1:曜日や時間帯ごとに,生産システムの利用特性を踏まえたしきい値が設定される。
  • 項番2:監視システムのリソース監視機能に該当する機能がある。

しきい値の設定例を,過去4週間分のCPU使用率の平均値とともに表5に示す。

表5 Rソフトが設定するしきい値の例
図の説明テキスト
曜日と測定時間帯 月曜日 10:31〜10:40 水曜日 13:31〜13:40 金曜日 16:51〜17:00
CPU使用率の平均値 4週間前 51% 67% 74%
CPU使用率の平均値 3週間前 49% 64% 72%
CPU使用率の平均値 2週間前 47% 66% 69%
CPU使用率の平均値 1週間前 45% 67% 73%
設定するしきい値 しきい値 53% a % 77%

〔Rソフトの検証〕

Rソフトを用いたシステム監視を2022年12月1日から開始し,検証期間は4か月とした。

監視を開始して約1か月が経過した1月上旬のある日に,しきい値の超過が多く発生することがあった。調査の結果,AIに学習させる際に,(イ)除外日の設定を考慮する必要があることが分かり,表4の項番3の機能を適用して除外日を設定した。

Y氏は,Rソフトの導入によって,イベント情報,及び設定されたしきい値が記録され,出力できることから,監視チームが行う(ウ)イベント情報を記録する作業の負担を減らすことが可能であると判断した。

〔インシデント発生の未然防止への活用〕

Y氏は,Rソフト導入前の監視チームの運用業務工数について,調査を進めた。調査の過程で,過去に業務影響有インシデントが数回発生していたことが分かった。監視システムのリソース監視データを参照したところ,当該インシデントが発生しなかった日と同じ曜日,同じ時間帯のCPU使用率は50%程度であったが,当該インシデントの発生日は,CPU使用率70%の状態が1時間継続し,その後CPU使用率は80%超に上昇して監視システムがしきい値超えを検知した。CPU使用率は上昇を続け,監視チームは最初のしきい値超えの検知から10分後にインシデント対応プロセスを開始していた。

Y氏は,このような事象に対しては,Rソフトを導入することで,(エ)業務影響有インシデント発生の兆候を早期に発見できると考えた。この場合は,業務量を一時的に抑制してもらうなど利用者の協力を得ることで,業務影響有インシデント発生の未然防止も行うことができると考えた。

設問と解答・解説

設問1

〔システム監視の改善〕について答えよ。

(1)

本文中の下線(ア)について,現実的な改善策とはならなかった理由を,25字以内で答えよ。

模範解答

インシデント対応を行うための時間が減少するから

採点基準(配点 8点)

知識・理解度(内容)(5点)

  • 5: インシデント対応を行うための時間が減少する(不足する)ことに明確に言及している。
  • 3: インシデント対応について言及しているが、業務への影響を最小限にする対応への着目がやや不明確である。
  • 0: インシデント対応を行うための時間が減少することに触れられていない。

論理性(構造)(3点)

  • 3: 現実的な改善策とならない理由として、対応時間の減少が因果関係として論理的に説明されている。
  • 0: 現実的な改善策とならない理由として論理的に成立していない、または業務影響有インシデントが発生することのみを記述している。

解説

AIを使ったシステム監視の改善策に関する問題です。
従来は固定のしきい値だったものを、動的しきい値に変更することで、より早期に異常を検知できる可能性があります。
しかし、単にしきい値を下げるだけの改善策では、警告がより早く発報される分、本来インシデントが本格化する前に対応すべき時間が削られてしまう場合があります。問題文の状況から、インシデントが発生した際の業務への影響を最小限にするためのインシデント対応を行うための時間が減少することが課題となり、現実的な改善策になりませんでした。

高得点のポイント

  • インシデント対応時間が減少する(あるいは不足する)という点に明確に言及できているか。
  • 単なる「インシデントが発生するから」という記述にとどまらず、業務影響を最小限にするための対応に焦点を当てているか。

(2)

表4中の項番1について,監視画面に“指定する基準値”を超えた旨の警告のメッセージが出力された場合,監視チームが確認すべき内容を,20字以内で答えよ。

模範解答

Rソフトが設定したしきい値の妥当性

採点基準(配点 8点)

知識・理解度(内容)(5点)

  • 5: Rソフトが設定したしきい値が確認対象であることを明記している。
  • 3: しきい値についての確認であることはわかるが、Rソフトが設定したものという指定が不明確である。
  • 0: しきい値の確認について触れられていない(発生時刻や対象サーバの確認などとしている)。

論理性(構造)(3点)

  • 3: 確認すべき内容が「妥当性」や「適切さ」などの言葉で論理的にまとまっている。
  • 0: 確認すべき目的や内容が文脈として成立していない。

解説

動的しきい値監視ソフトウェア(Rソフト)を用いた運用において、警告メッセージが出力された場合の確認事項です。
表の中で、監視画面に「指定する基準値を超えた」旨の警告メッセージが出力されるのは、システム異常そのものというよりも、Rソフトが算出したしきい値が異常に高くなったり低くなったりしている状況を指します。
したがって、監視チームはシステムの発生時刻や対象サーバを確認するだけでなく、そもそもRソフトが設定したしきい値の妥当性を疑い、確認する必要があります。

高得点のポイント

  • 確認すべき対象がRソフトが設定したしきい値であることを明記しているか。
  • その妥当性(適切さ)を確認するという目的が記載されているか。

(3)

表5中の a に入れる適切な数値を答えよ。

模範解答

71

配点 8

解説

表4の直近4週間のCPU使用率は平均 66% です。動的しきい値はこの平均値に5ポイントを加えるため、66 + 5 = 71%となります。

設問1(1)は,正答率がやや低かった。業務影響有インシデントが発生することだけを記述した誤答が多かった。インシデントが発生した際の業務への影響を最小限にするための対応に着目して解答してほしい。設問1(2)は,正答率が平均的であった。発生時刻,対象サーバなどしきい値超えが発生した際の確認と誤って解答した受験者も多かった。警告のメッセージが出力されるのはどのような場合なのかに着目して正答を導き出してほしい。

設問2

〔Rソフトの検証〕について答えよ。

(1)

本文中の下線(イ)について,除外日の設定を考慮する必要がある理由を,50字以内で答えよ。

模範解答

勤務日のCPU使用率より低い休業日のCPU使用率を学習すると,設定されるしきい値が下がるから

採点基準(配点 9点)

知識・理解度(内容)(5点)

  • 5: 休業日のCPU使用率が勤務日より低いこと、およびそれを学習データに含める問題点を的確に捉えている。
  • 3: 休業日の学習については触れているが、CPU使用率が低いという前提条件の記述が不足している。
  • 0: 休業日のCPU使用率についての言及がない。

論理性(構造)(4点)

  • 4: 低いCPU使用率を学習することで、設定されるしきい値が下がってしまうという因果関係を論理的に説明している。
  • 0: しきい値が下がる結果について論理的に説明できていない。

解説

Rソフトの学習データにおける「除外日の設定」の重要性に関する問題です。
動的しきい値を設定する際、AIは過去のCPU使用率のデータを学習して通常の傾向を把握します。このとき、休業日のように通常業務が行われずCPU使用率が極端に低い日のデータを除外せずに学習させてしまうと、AIはそれを通常の状態の一部として誤認してしまいます。
結果として、システム全体で算出されるしきい値が低く設定され、勤務日において通常の業務負荷であるにもかかわらず、しきい値超過として誤検知(アラート発報)してしまう原因となります。

高得点のポイント

  • 休業日のCPU使用率が勤務日より低いという事実に触れているか。
  • 低いデータを学習に含めることで、結果として設定されるしきい値が下がってしまうという因果関係を論理的に説明できているか。

(2)

本文中の下線(ウ)について,作業の負担を減らすことが可能であると判断した理由を,40字以内で答えよ。

模範解答

イベント情報の記録が自動化され,イベント記録簿として出力できるから

採点基準(配点 9点)

知識・理解度(内容)(5点)

  • 5: イベント情報の記録が自動化されること、および記録簿として出力できることの両方に言及している。
  • 3: イベント情報の記録の自動化、または出力のいずれか一方のみに言及している。
  • 0: 自動化や出力について言及していない。

論理性(構造)(4点)

  • 4: 自動化と出力機能によって作業負担が減るというつながりが論理的に構成されている。
  • 0: 作業負担が減る理由として文脈が通っていない。

解説

自動化ツール(Rソフト)の導入によって、監視チームの作業負担がどのように軽減されるかを問う問題です。
従来は、監視チームが手作業でインシデントやイベントの情報を記録し、それらをまとめる作業を行っていました。
Rソフトを導入することで、これらのイベント情報の記録が自動化されます。さらに、蓄積されたデータを元にイベント記録簿として出力できる機能が備わるため、手書きや手動での入力作業が不要となり、作業の負担を減らすことが可能です。

高得点のポイント

  • イベント情報の記録が自動化される点に言及しているか。
  • それがイベント記録簿として出力できるという具体的な成果物の作成省力化に繋がっているか。

設問3

〔インシデント発生の未然防止への活用〕について,本文中の下線(エ)で,業務影響有インシデント発生の兆候を早期に発見できると考えた理由を,CPU使用率の推移の観点から,40字以内で具体的に答えよ。

模範解答

CPU使用率が同じ曜日,同じ時間帯と違う傾向にあることを検知できるから

CPU使用率70%以上が1時間継続する状態を,監視チームが発見できるから

採点基準(配点 8点)

知識・理解度(内容)(5点)

  • 5: 「同じ曜日・同じ時間帯と違う傾向にあること」または「CPU使用率70%以上が1時間継続すること」のいずれかの観点を的確に示している。
  • 3: CPU使用率の推移には触れているが、通常の傾向との違いや継続性についての記述がやや不十分である。
  • 0: CPU使用率の推移に関する具体的な観点が含まれていない(前日の発生予測などと誤答している)。

論理性(構造)(3点)

  • 3: 推移の異常を検知・発見できることが、兆候の早期発見につながるという論理が明確である。
  • 0: 早期発見の理由として論理的に成立していない。

解説

インシデント発生の未然防止に向けて、CPU使用率の推移の観点からAIを用いた監視ツールがどのように有効かを問う問題です。
過去の業務影響有インシデントの発生状況を分析すると、インシデントが本格化する前にCPU使用率の推移に特定の異常なパターンが見られました。AIによる動的しきい値監視を用いることで、単なる瞬間的なスパイクではなく、同じ曜日、同じ時間帯の通常の傾向と違うことを検知できたり、あるいはCPU使用率70%以上が1時間継続する状態など、過去のインシデント事例に類似した兆候を監視チームが早期に発見できるようになります。

高得点のポイント

  • 単純な「異常発生」ではなく、CPU使用率の推移(時間的変化や傾向)という観点を含めているか。
  • 「同じ曜日・同じ時間帯と違う傾向にあること」または「特定の高負荷状態(70%以上が1時間)が継続すること」のいずれかを具体的に記述できているか。
  • それがインシデント発生の兆候として検知・発見できるという論理構成になっているか。

設問3は,正答率が平均的であった。前日の13時に業務影響有インシデントの発生を予測できる旨を記述した誤答が多かった。過去に発生した業務影響有インシデントのCPU使用率の推移に着目して解答してほしい。