数据中心建设与运营中的数字仿真

数字孪生是建筑物(例如数据中心)的虚拟副本(无论是规划建设还是已经建成的建筑物)，它将详细模拟该建筑物在其生命周期内的表现和运作方式。

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是建筑物(例如)的虚拟副本(无论是规划建设还是已经建成的建筑物)，它将详细模拟该建筑物在其生命周期内的表现和运作方式。

已经发展成为一个成熟的领域，数字孪生为企业提供了一种从一开始就更高效、更可持续地构建数据中心的方法。

通过数字孪生技术，企业可以优化其数据中心设施的设计方式，了解其运行方式，并在数据中心部署服务器之前发现潜在问题。

凯捷公司工程技术和创新副总裁Subhankar Pal解释说，数字孪生是数据中心的3D虚拟副本，可以在任何操作场景下模拟其行为。

Pal说，“基于物理的数字孪生包括数据中心空间、架构、机械和工程系统、冷却、电源连接和活动地板承重能力的完整3D表示。它包含整个数据中心生态系统，包括数据中心构建块的虚拟表示，而这些来自所有主要OEM的电源、冷却和IT系统组件。”

这种模拟软件使企业能够在实施之前预测、可视化和量化其数据中心中任何变化的影响。

Pal说，“数字孪生将所有利益相关者聚集在一起，以预见并控制数据中心运营对性能和业务的影响。数字孪生提供了增强的可见性，降低运营风险、消除流程瓶颈，并在同一个系统中分析假设场景。”

Cundall公司关键系统合作伙伴Malcolm公司的Howe强调了计算流体动力学(CFD)模型如何在数据大厅内实现之前优化布局。数字孪生可以帮助消除有关IT负载和容量规划的部署和分配的一些猜测。

他说：“即使是对部署的微小更改，也可以显著减少‘热点’，从而为数据中心业主/运营商提供更好的利用率。”

他指出，虽然它对现有数据中心的持续运营具有潜在的好处，但此类模拟软件使企业能够了解其设施在现实世界中的运作方式。企业可以在硬件布局、电源和冷却以及气流方面优化数据中心设计，甚至可以优化太阳能发电设施的建筑方向。还可以在IT设备安装之前识别潜在问题，例如热点或火灾隐患。

数字孪生的一个主要好处是它可以将计算流体动力学(CFD)等技术引入视野。3D空间中的液体、气体和温度参数被引入图片中，使人们能够更详细地了解数据中心的运行方式。

Pal补充道：“数据中心的数字孪生不是使用专门的数据驱动模型，而是基于现场，能够模拟新配置的性能，它使数据中心运营商能够自信地做出决定。”

他表示，当与虚拟或增强现实等技术相结合时，数字孪生可以在建造之前展示数据中心设施的全貌，并帮助建造过程。

今年早些时候，PM集团宣布将在丹麦设计和建造欧洲最大的超大规模数据中心之一期间部署XYZ Reality公司的AR产品Holosite，以实现显著的时间和劳动力节省。

Turner&Townsend公司在亚利桑那州凤凰城的办公室和数据中心负责人Joe Connolly表示，除了确保效率外，仿真软件还可用于在数据中心行业内创建更具可持续性的设计。

他说，“选择建筑方向可以通过最大化采光等方式减少能源需求。建筑围护结构也可以进行优化，并且可以采用集水功能等可持续元素进行设计。使用建筑性能模拟(BPS)进行能源建模，与BIM模型协同运行，可以预测能源消耗，并查看包括太阳能电池板等可再生能源选项和可持续材料选择的影响。”

当与DCIM(数据中心基础设施管理)软件结合时，数字孪生为企业提供了一种方法来了解和优化硬件更改对数据中心配置文件的影响，并且相同的数据可用于帮助预测和自动化操作。

Linesight UK公司主管Callum Faulds说：“如今建造的大多数现代数据中心在设计阶段都采用了某种工程模型，并将模型的使用扩展到了施工阶段——有些甚至进入了运营阶段。数字孪生与DCIM等管理工具集成以捕获实际数据中心的当前状态实时数据，然后可用于在实施之前模拟和预测、可视化和量化数据中心任何变化的影响，以减轻中断或失败的风险。

随着整个生态系统中所有主要组件的实时数据的可用性以及采用具有机器学习算法的系统，数据中心可以了解一天中不同时间和不同IT利用率水平的最佳温度，并自动调整相应的冷却系统。此外，它将跟踪数据并不断改进算法，使其随着时间的推移变得更加有效。 ”

随着数据中心希望变得更加自动化，并且该行业的目标是远程操作的“熄灯”设施，嵌入DCIM的数字孪生将成为当务之急。

Telehouse公司欧洲地区工程主管Oliver Goodman补充道。“如果DCIM产品不被用于模拟和调节运行数据中心的基础设施，那么它就不会被充分利用，而且基础设施是一个包含数据并显示设备磨损情况的模型，有助于规划、维护或更换。通过将实时数据(例如每个机架中的负载以及冷却系统的运行方式)提取到该模型中，企业可以将DCIM与其他软件结合使用来评估气流和冷却需求等元素，以运行多个场景并实时了解它们的影响。”

数字孪生仍然是一项新兴技术，尤其是在数据中心领域。尽管每个调研机构的调查数据有所不同，但估计2020年全球数字孪生行业的市场规模约为50亿美元，但预计在2030年将达到50～1000亿美元。

Goodman说，“数字孪生被用来创建新建筑和项目的准确3D模型，但该模型中内置的细节水平由于企业不同而有所不同。虽然成本很高，但它有效地使企业可以在没有实际身处建筑物的情况下在建筑物中行走。从设计、协调和冲突检测的角度来看，其好处是显而易见的。企业可以使用这些模型进行模拟的可能性似乎无穷无尽，但目前很少有人将数字孪生和BIM建模应用到这种程度。”

一些企业(如Future Facilities)提供了专用的数据中心数字孪生服务解决方案。日本建筑公司小松公司(索尼公司的半导体子公司)和电信/数据中心运营商NTT Docomo公司最近宣布成立一家名为Earthbrain的合资企业，以通过数字孪生支持建筑行业的数字化转型。而许多DCIM供应商正在将这项技术嵌入到他们的解决方案中。

数字孪生专家Iotics公司业务负责人Ali Nicholl说，“这项技术是存在的，但对标准化和集中化的关注阻碍了采用的动力，这会增加实施的成本和复杂性。”

3D设计和建模公司Zelus公司首席执行官Ken Smerz补充说，采用数字孪生的主要障碍是在建筑行业整体采用先进技术的普遍犹豫，这种情况在过去18个月内开始发生转变。

Canonical公司的人工智能/机器学习产品经理Maciej Mazur说，“数字孪生是主要的游戏规则改变者，它们已经开始发展成熟，一些DCIM供应商已经将数字孪生嵌入到他们的产品中。在接下来的三年里，我们很可能会看到每个数据中心都采用这种方式建模。”