Digital Twin为数据中心插上“可持续发展”的翅膀
Equinix全球IBX运营工程副总裁Arno van Gennip表示:“从设计到施工再到设施管理，数字结对正在成为提高数据中心效率和减少客户碳排放的关键。"
数字结对有助于将不同关键领域的数据集中到一个共享环境中，使IT、工程、财务、采购和施工团队能够在流程的早期探索和模拟性能、财务和环境等各种因素之间的权衡。设备和空间利用的各种效率改进的直接影响是减少能源消耗和碳排放。数字结对还有助于提高建设和运营效率，减少浪费，减少人员需求和相关的环境影响。
许多企业和数据中心运营商(如Nvidia)可能会从各种模拟建模工具创建数字孪生工作流，这些工具结合了工程、CAD和数据中心信息管理(DCIM)的功能。越来越多的DCIM制造商(如施耐德电气)将数字孪生功能直接引入他们的工具。dassault systemes和Future Facilities等供应商为数据中心提供了更加集成的数字双胞胎。英伟达等厂商也开始推出Nvidia Air等新工具来优化数据中心的物理和逻辑布局。
使生效
Equinix与未来设施合作，为企业数据中心构建数字双胞胎。数字结对可以帮助工程师确保冷却系统和连接的生态系统提供所需的容量和最佳效率。工程师可以比较数据中心的预期行为和实际行为，以及能源使用情况。
“这让我们深入了解保持和优化能效的可能性，”van Gennip说。
Equinix工程师和合作伙伴一起构建了物理数据中心的3D模型。这种数据中心的孪生模型基于各种因素，例如数据中心中计算设备的容量和密度以及冷却系统的路径。集中式数字双平台可以帮助工程师通过使用实时数据(如功率和温度)来预测预测的变化对配电、空间利用率和冷却路径的可能影响。这些实时数据集成到现有的模型中进行精确的分析和预测，以便数据中心双胞胎可以通过预测能源需求来提高效率。
达索与许多领先的超大规模数据中心企业合作，设计和构建下一代数据中心。
达索建筑、工程和建筑(AEC)行业销售战略总监Marty Rozmanith表示:“他们面临的最大挑战是如何缩短项目准备时间，以跟上不断增长的需求，以及如何通过减少建筑和运营过程中的能源和水消耗及浪费，使数据中心更具可持续性。
让管理更简单。
数据中心房地产投资信托公司Digital Realty全球楼宇管理优化总监Kasper Dessing认为，过去数据中心管理被分成几个岛，每个岛专注于某一方面的管理设施。
因此，不同领域的管理者可能看不到更大的图景。无论是现在还是将来，当考虑设施的维护时，这一点尤其重要。数据中心会产生大量的数据，但人类无法很好地捕捉、收集和管理这些数据。随着数字服务变得越来越复杂，这种情况只会变得更糟。
Dessing说:“通过数字结对，我们可以以虚拟的方式呈现设施中的各种元素和动态，并在各种操作场景下实时模拟实际行为。”
Digital Realty发现，由于数据量巨大，不同组件之间相互依赖，一般数据中心的运行不够好。正因为如此，Digital Realty将他们设施的数字双胞胎与专有的人工智能和机器学习平台相结合，分析成千上万的数据流，以便能够跟踪设施中的所有组件并进行实时调整，还可以预测未来的行为，从而进行预测性维护，节省时间并降低成本。
这种对设施和不同组件之间关系的可见性有助于改进新设施的设计，并使它们更加高效。不仅如此，Digital Realty还使用digital twins及其人工智能平台来优化能耗。
德辛说:“可持续发展是我们的首要任务，优化每个设施的能耗将有助于我们降低成本，减少对环境的影响。”
不是每个人都有在做决定时进行模拟的技术专长，所以Digital Realty将一个推荐引擎集成到他们的数字孪生平台中。
“通过这种方式，更多的人可以使用这项技术，而不是一直依赖专家。”
把碎片拼在一起。
在数据中心的设计、建设和运营过程中会产生大量的数据，这些数据以不同的格式和系统存储。Rozmanith说，通过适当的访问控制和变更管理来管理和组织数据是非常具有挑战性的。数字结对可以带来多学科、不同发展水平(LOD)和多维度的数据，这使得不同的利益相关者能够围绕单个事实源进行实时协作。这些更复杂的数字结对技术结合了各种技术，并使用集成的数字结对来模拟热、结构、电、控制和监测、制造和组装的过程。
Rozmanith解释说:“通过一个通用平台，每个人都可以围绕单一的事实来源工作，这不仅节省了时间，还提高了质量和整体数据中心交付能力。这个平台是我们变革的动力。”
埃森哲云首席技术专家Teresa Tung表示:“随着我们整合更多数据和模拟来连接工程设计、施工调度和运营流程，不同数字双胞胎之间的互操作性已成为一大挑战。”
Tung的团队正在与数据中心供应商合作，将数据和领域专业知识应用于分析流程，以确定驱动假设预测所需的模拟数量和配置。他们使用领域知识地图(互联网搜索中使用的相同技术)来捕捉这些需求，并映射不同元素之间的关系。
施耐德战略规划和解决方案架构师总监卡斯滕·鲍曼表示，提供商越来越多地在DCIM工具中添加数字结对功能，以在实际部署之前模拟基础设施升级可能带来的影响。他认为，开放标准可以简化数据中心设备和管理工具之间的集成，从而更容易使数字双胞胎成为日常数据中心工作流程的一部分。
让我们详细了解一下19数字双胞胎如何提高设计、施工、运营和规划的可持续性:
设计
放置新的服务器
“也许在数据中心行业，使用数字孪生技术的最大影响是气流管理和IT设备放置，”鲍曼说。
部署计算、存储和网络资源的需求快速增长，给基础设施带来巨大挑战。特定机架或位置有物理空间并不意味着有足够的电源、通道和冷却能力。
当看似简单的安装和部署可能需要电源的重大升级或更好的替代方案时，数字结对可以提供帮助。
密度增加
增加数据中心的设备密度可以减少新设施对气候的影响。
信息服务集团(ISG)企业敏捷性总监Loren Absher表示，数字孪生可以帮助优化数据中心的设计，改善所有相关元素，如电源、布线、冷却要求、气流甚至活动地板的完整性，以防止灾难性故障，也有助于改变增加密度所需的物理工作流程。
提高热性能
冷却是数据中心的第二大能耗因素，仅次于设备本身。现代数据中心的冷却系统包括冷却器、管道和HVAC设备。
数字孪生可以使用热模拟来了解冷却系统的行为并提高其性能。
Rozmanith说，一些人经常将代表冷水机组数量和管道尺寸变化的设备链的1D模拟与气流的3D计算流体动力学(CFD)分析相结合，以找到冷空气和设备冷却之间的最佳平衡，从而优化能耗。
评估季节性影响
Techstrong Research董事总经理兼联合创始人丹·基尔希(Dan Kirsch)表示，数字孪生还可以帮助数据中心设计师更好地规划季节性气候变化，使设计师能够根据外部季节性气候变化的影响提前规划，以降低整体运营成本和能耗。
“数字孪生使我们能够根据客户的具体需求和现场条件真正定制和优化设计，而无需实地实验，”Kirsch说。
创建模块化组件
Dassault与大型数据中心运营商合作，创建可在不同数据中心设计中重复使用的模块化组件。
Rozmanith表示，数字孪生可以帮助企业定义和配置这些模块的属性，从而通过根据订单进行配置来缩短设计、采购和安装时间，从而有助于降低新数据中心的环境影响。
测试和验证设备
NTT全球数据中心美洲产品高级副总裁Bruno Berti表示，他们正在使用数字结对技术测试和验证设备，然后再将其部署到数据中心。
这些新的工作流程允许他们构建和测试电气和发电机模块，以便工程师在产品投入生产之前可以有任何潜在的流程故障，减少废物对环境的影响，改善风险评估，加快新产品的开发，并提高数据中心的可靠性和灵活性。此外，数字结对还有助于安排预测性维护并降低维护成本。
优化电池性能
数据中心设备制造商Vertiv的首席创新官格雷格·拉特克利夫(Greg Ratcliff)表示，数字双胞胎可用于建模和设计系统，以改善电池健康和预期寿命，从而减少制造新电池对环境的影响。在这种情况下，数字结对可以帮助团队使用电池健康测量和设施细节来模拟不同的设计选项，并预测每个电池的健康状态和使用寿命。
拉特克利夫说:“如果电池组中的单个电池出现故障，整个电池组都会出现故障，因此监控每个电池的运行情况非常重要。”
环境友好型替代品的评估
数据中心运营商可以使用数字结对技术来评估新方法的性能、环境效益和潜在缺陷。
例如，花王数据使用digital twin工具虚拟测试和部署无制冷剂间接蒸发冷却(IEC)系统，该系统使用水蒸发而不是机械系统在炎热天气下冷却空气。这种方法有助于花王数据提高用电效率，减少对环境的影响。
建设
流线型结构
数字结对可以模拟复杂的任务、装配、设备使用和人身安全，还可以改善设计和施工生态系统中供应商、集成商和承包商之间的合作，以消除过程中的摩擦。
Rozmanith表示，更好的模拟和协作可以缩短建设时间，减少问题的发生，避免返工，减少信息请求和安全事故的数量，这帮助达索的客户平均缩短了65，438+00-65，438+05%的上市时间，减少了建设时间长可能带来的环境影响。
减少建筑垃圾
数据中心设计师正在使用数字结对来更好地规划建设，以便员工可以更高效地工作，减少浪费，并缩短不同建设阶段之间的时间。
Kirsch说:“通过创建数据中心的虚拟模型和完整的材料清单，设计师可以优化建筑工人组装的数据中心的每个细节。”
这种计划方法可以减少一个团队在其他团队中完成任务的等待时间。总的来说，减少数据中心建设过程中的浪费并不容易。Kirsch表示，这一过程中的许多成分无法重复使用或回收，最后只能进入垃圾填埋场。
奔跑
提供维护建议
数字孪生有助于确定问题的根本原因，并提供快速维修的维护建议，以降低能耗。
例如，Equinix在阿姆斯特丹的工厂采用了数字孪生模型。根据模型，他们必须清洗冷却塔和调整风扇。在过去，两种维护的能耗都高于模型的预期。Van Gennip表示，数字结对进一步提高了IBX这个已经非常高效的数据中心的能效，提高了65，438+00%。
延长资产寿命
达索的虚拟数字孪生(virtual digital twinning)可以将人工智能和机器学习算法的运行数据情境化，以改善预测性维护。罗兹马尼思说，这延长了设备的使用寿命，从而减少了电子垃圾。此外，虚拟双胞胎还可以通过提高冷却和电力系统的效率来优化能源和水的使用。
提高维护和维修效率
数字结对可以简化维护、修理和翻新所需的所有信息访问，包括访问文档、用户手册、维护手册、材料供应商信息和备件清单。Vertiv定制空气处理和模块化解决方案副总裁洛伦茨·霍夫曼(Lorenz Hofmann)表示，这可以节省时间，减少工作量，从而减少二氧化碳排放。
数据中心流程自动化
流程挖掘功能的改进可以帮助数据中心领导者了解他们的团队如何与应用程序进行交互，以及如何响应数据中心环境的变化。
ABBYY过程智能高级总监Ryan Raiker表示，使用数字孪生理解和记录程序可以帮助数据中心团队找到候选的自动化方法，并可以实施不同的协议，以便在故障实际发生时采取行动，从而确保数据中心的正常运行，减少故障和浪费的发生。
改善托管服务提供商和企业之间的协作。
托管数据中心可以让多个企业共享同一个数据中心，但当企业客户决定安装新设备时，可能会对周围其他企业的设备在电、热和重量方面产生影响。
法国的Thésée数据中心与Future Forward合作，在云中部署每个设施的数字双胞胎。这种数字双胞胎使客户能够通过Web服务器模拟他们自己或附近设备变化的可能影响，从而帮助Thésée工程师与客户合作，提高他们的数据中心空间利用率，并减少建设新数据中心的需求。
计划
确保符合合规要求。
NTT正在研究如何通过数据配对帮助企业收集与商业相关的数据，并使这些数据标准化。数据结对将企业数据源及其关系复制到标准格式中，为分析和报告提供了一个集中的位置。
NTT数据服务智能解决方案副总裁Bennett Indart表示，这将有助于在实现数据中心可持续发展目标方面取得进展，并确定新的改进机会。
改善财务决策
NTT的Berti表示，NTT已经开始将财务数据整合到他们的数字双胞胎中，这有助于NTT在规划过程中使用实时数据和高级分析功能来审查材料和劳动力成本。
此外，它有助于从财务角度确定制造业价值链的调整是否合理，以及预期结果是否会降低数据中心的运营成本。
评估数据中心迁移的影响
埃森哲与卡内基梅隆大学合作开发了一个名为myNav Green Cloud Advisor的数字双胞胎模型，该模型允许企业衡量数据中心和云提供商之间迁移的可持续性影响。
埃森哲的Tung表示，该项目以数字双胞胎的形式启动，基于当前的数据中心能耗、计算要求和可持续发展目标，允许企业规划和比较各种云解决方案，包括碳排放目标、位置、能源和向清洁能源过渡的准备工作。
了解实质性影响
Kirsch表示，在建设完成之前，通常很难知道数据中心的实际材料清单。在数据中心的建设过程中，团队会遇到各种可能需要偏离原始设计的情况。设计团队可以使用digital twins来规划所有的现场条件，并指定所需的材料。
Kirsch说:“通过制定准确的材料清单，数据中心创始人和最终用户可以在建设开始前充分了解所需的材料及其对整体可持续发展目标的影响。”