數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中的數(shù)字仿真

數(shù)字孿生是建筑物(例如數(shù)據(jù)中心)的虛擬副本(無論是規(guī)劃建設(shè)還是已經(jīng)建成的建筑物)，它將詳細(xì)模擬該建筑物在其生命周期內(nèi)的表現(xiàn)和運(yùn)作方式。

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已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)成熟的領(lǐng)域，數(shù)字孿生為企業(yè)提供了一種從一開始就更高效、更可持續(xù)地構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的方法。

通過數(shù)字孿生技術(shù)，企業(yè)可以優(yōu)化其數(shù)據(jù)中心設(shè)施的設(shè)計(jì)方式，了解其運(yùn)行方式，并在數(shù)據(jù)中心部署服務(wù)器之前發(fā)現(xiàn)潛在問題。

數(shù)據(jù)中心采用的數(shù)字孿生技術(shù)

凱捷公司工程技術(shù)和創(chuàng)新副總裁Subhankar Pal解釋說，數(shù)字孿生是數(shù)據(jù)中心的3D虛擬副本，可以在任何操作場(chǎng)景下模擬其行為。

Pal說，“基于物理的數(shù)字孿生包括數(shù)據(jù)中心空間、架構(gòu)、機(jī)械和工程系統(tǒng)、冷卻、電源連接和活動(dòng)地板承重能力的完整3D表示。它包含整個(gè)數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)中心構(gòu)建塊的虛擬表示，而這些來自所有主要OEM的電源、冷卻和IT系統(tǒng)組件。”

這種模擬軟件使企業(yè)能夠在實(shí)施之前預(yù)測(cè)、可視化和量化其數(shù)據(jù)中心中任何變化的影響。

Pal說，“數(shù)字孿生將所有利益相關(guān)者聚集在一起，以預(yù)見并控制數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)對(duì)性能和業(yè)務(wù)的影響。數(shù)字孿生提供了增強(qiáng)的可見性，降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)、消除流程瓶頸，并在同一個(gè)系統(tǒng)中分析假設(shè)場(chǎng)景。”

Cundall公司關(guān)鍵系統(tǒng)合作伙伴Malcolm公司的Howe強(qiáng)調(diào)了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型如何在數(shù)據(jù)大廳內(nèi)實(shí)現(xiàn)之前優(yōu)化布局。數(shù)字孿生可以幫助消除有關(guān)IT負(fù)載和容量規(guī)劃的部署和分配的一些猜測(cè)。

他說：“即使是對(duì)部署的微小更改，也可以顯著減少‘熱點(diǎn)’，從而為數(shù)據(jù)中心業(yè)主/運(yùn)營(yíng)商提供更好的利用率。”

他指出，雖然它對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的持續(xù)運(yùn)營(yíng)具有潛在的好處，但此類模擬軟件使企業(yè)能夠了解其設(shè)施在現(xiàn)實(shí)世界中的運(yùn)作方式。企業(yè)可以在硬件布局、電源和冷卻以及氣流方面優(yōu)化數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)，甚至可以優(yōu)化太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的建筑方向。還可以在IT設(shè)備安裝之前識(shí)別潛在問題，例如熱點(diǎn)或火災(zāi)隱患。

數(shù)字孿生的一個(gè)主要好處是它可以將計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)等技術(shù)引入視野。3D空間中的液體、氣體和溫度參數(shù)被引入圖片中，使人們能夠更詳細(xì)地了解數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行方式。

Pal補(bǔ)充道：“數(shù)據(jù)中心的數(shù)字孿生不是使用專門的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，而是基于現(xiàn)場(chǎng)，能夠模擬新配置的性能，它使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商能夠自信地做出決定。”

他表示，當(dāng)與虛擬或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)相結(jié)合時(shí)，數(shù)字孿生可以在建造之前展示數(shù)據(jù)中心設(shè)施的全貌，并幫助建造過程。

今年早些時(shí)候，PM集團(tuán)宣布將在丹麥設(shè)計(jì)和建造歐洲大的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心之一期間部署XYZ Reality公司的AR產(chǎn)品Holosite，以實(shí)現(xiàn)顯著的時(shí)間和勞動(dòng)力節(jié)省。

Turner&Townsend公司在亞利桑那州鳳凰城的辦公室和數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)人Joe Connolly表示，除了確保效率外，仿真軟件還可用于在數(shù)據(jù)中心行業(yè)內(nèi)創(chuàng)建更具可持續(xù)性的設(shè)計(jì)。

他說，“選擇建筑方向可以通過大化采光等方式減少能源需求。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)也可以進(jìn)行優(yōu)化，并且可以采用集水功能等可持續(xù)元素進(jìn)行設(shè)計(jì)。使用建筑性能模擬(BPS)進(jìn)行能源建模，與BIM模型協(xié)同運(yùn)行，可以預(yù)測(cè)能源消耗，并查看包括太陽(yáng)能電池板等可再生能源選項(xiàng)和可持續(xù)材料選擇的影響。”

數(shù)字孿生在構(gòu)建之后的好處

當(dāng)與DCIM(數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理)軟件結(jié)合時(shí)，數(shù)字孿生為企業(yè)提供了一種方法來了解和優(yōu)化硬件更改對(duì)數(shù)據(jù)中心配置文件的影響，并且相同的數(shù)據(jù)可用于幫助預(yù)測(cè)和自動(dòng)化操作。

Linesight UK公司主管Callum Faulds說：“如今建造的大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心在設(shè)計(jì)階段都采用了某種工程模型，并將模型的使用擴(kuò)展到了施工階段——有些甚至進(jìn)入了運(yùn)營(yíng)階段。數(shù)字孿生與DCIM等管理工具集成以捕獲實(shí)際數(shù)據(jù)中心的當(dāng)前狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后可用于在實(shí)施之前模擬和預(yù)測(cè)、可視化和量化數(shù)據(jù)中心任何變化的影響，以減輕中斷或失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中所有主要組件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可用性以及采用具有機(jī)器學(xué)習(xí)算法的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心可以了解一天中不同時(shí)間和不同IT利用率水平的最佳溫度，并自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)。此外，它將跟蹤數(shù)據(jù)并不斷改進(jìn)算法，使其隨著時(shí)間的推移變得更加有效。 ”

隨著數(shù)據(jù)中心希望變得更加自動(dòng)化，并且該行業(yè)的目標(biāo)是遠(yuǎn)程操作的“熄燈”設(shè)施，嵌入DCIM的數(shù)字孿生將成為當(dāng)務(wù)之急。

Telehouse公司歐洲地區(qū)工程主管Oliver Goodman補(bǔ)充道。“如果DCIM產(chǎn)品不被用于模擬和調(diào)節(jié)運(yùn)行數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施，那么它就不會(huì)被充分利用，而且基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)包含數(shù)據(jù)并顯示設(shè)備磨損情況的模型，有助于規(guī)劃、維護(hù)或更換。通過將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(例如每個(gè)機(jī)架中的負(fù)載以及冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行方式)提取到該模型中，企業(yè)可以將DCIM與其他軟件結(jié)合使用來評(píng)估氣流和冷卻需求等元素，以運(yùn)行多個(gè)場(chǎng)景并實(shí)時(shí)了解它們的影響。”

數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的數(shù)字孿生應(yīng)用仍處于早期階段

數(shù)字孿生仍然是一項(xiàng)新興技術(shù)，尤其是在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。盡管每個(gè)調(diào)研機(jī)構(gòu)的調(diào)查數(shù)據(jù)有所不同，但估計(jì)2020年全球數(shù)字孿生行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模約為50億美元，但預(yù)計(jì)在2030年將達(dá)到50～1000億美元。

Goodman說，“數(shù)字孿生被用來創(chuàng)建新建筑和項(xiàng)目的準(zhǔn)確3D模型，但該模型中內(nèi)置的細(xì)節(jié)水平由于企業(yè)不同而有所不同。雖然成本很高，但它有效地使企業(yè)可以在沒有實(shí)際身處建筑物的情況下在建筑物中行走。從設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)和沖突檢測(cè)的角度來看，其好處是顯而易見的。企業(yè)可以使用這些模型進(jìn)行模擬的可能性似乎無窮無盡，但目前很少有人將數(shù)字孿生和BIM建模應(yīng)用到這種程度。”

一些企業(yè)(如Future Facilities)提供了專用的數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生服務(wù)解決方案。日本建筑公司小松公司(索尼公司的半導(dǎo)體子公司)和電信/數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TT Docomo公司最近宣布成立一家名為Earthbrain的合資企業(yè)，以通過數(shù)字孿生支持建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。而許多DCIM供應(yīng)商正在將這項(xiàng)技術(shù)嵌入到他們的解決方案中。

數(shù)字孿生專家Iotics公司業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Ali Nicholl說，“這項(xiàng)技術(shù)是存在的，但對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化和集中化的關(guān)注阻礙了采用的動(dòng)力，這會(huì)增加實(shí)施的成本和復(fù)雜性。”

3D設(shè)計(jì)和建模公司Zelus公司首席執(zhí)行官Ken Smerz補(bǔ)充說，采用數(shù)字孿生的主要障礙是在建筑行業(yè)整體采用先進(jìn)技術(shù)的普遍猶豫，這種情況在過去18個(gè)月內(nèi)開始發(fā)生轉(zhuǎn)變。

Canonical公司的人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)品經(jīng)理Maciej Mazur說，“數(shù)字孿生是主要的游戲規(guī)則改變者，它們已經(jīng)開始發(fā)展成熟，一些DCIM供應(yīng)商已經(jīng)將數(shù)字孿生嵌入到他們的產(chǎn)品中。在接下來的三年里，我們很可能會(huì)看到每個(gè)數(shù)據(jù)中心都采用這種方式建模。”

文章題目：數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中的數(shù)字仿真
當(dāng)前路徑：http://muchs.cn/article30/cgsso.html

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