為了能以更為可持續(xù)的方式運營企業(yè)，企業(yè)對數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的要求也愈來愈高，不止是出于成本和效率的考量，從環(huán)境的角度也是如此。

Equinix全球IBX運營工程副總裁Arno van Gennip表示：“從設(shè)計到施工再到設(shè)施管理，數(shù)字孿生正成為提高數(shù)據(jù)中心效率和減少客戶碳排放的關(guān)鍵。”

數(shù)字孿生有益于將來自不同重點領(lǐng)域的數(shù)據(jù)集中到共享環(huán)境中，這使得IT、工程、財務(wù)、采購、施工團隊能夠在流程中，更早地探索和模擬性能、財務(wù)和環(huán)境等各種因素之間的權(quán)衡。設(shè)備和空間利用方面的各種效率提升，帶來的直接影響就是降低能耗和減少碳排放。數(shù)字孿生還有益于提高建設(shè)和運營效率，減少浪費、降低人員配備要求和相關(guān)環(huán)境影響。

好多企業(yè)和數(shù)據(jù)中心運營商（比如Nvidia）往往會從各種結(jié)合了工程、CAD和數(shù)據(jù)中心信息管理(DCIM)功能的仿真建模工具中打造出數(shù)字孿生工作流。愈來愈多的DCIM廠商（比如施耐德電氣）將數(shù)字孿生功能直接引入他們的工具中。達索系統(tǒng)和Future Facilities等廠商為數(shù)據(jù)中心提供了集成度更高的數(shù)字孿生。Nvidia等廠商也開始推出Nvidia Air這樣用于優(yōu)化數(shù)據(jù)中心物理和邏輯布局的新工具。

投入運營中

Equinix與Future Facilities展開合作，面向企業(yè)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建數(shù)字孿生。數(shù)字孿生能夠助力工程師確保冷卻系統(tǒng)和連接生態(tài)系統(tǒng)提供所需的容量和最佳效率。工程師能夠?qū)Ρ葦?shù)據(jù)中心的預(yù)期行為和實際行為，以及能源使用的情況。

“這讓我們能夠深入了解有關(guān)維護和優(yōu)化能源效率的各種可能性，”van Gennip說。

Equinix工程師和合作伙伴一起構(gòu)建了物理數(shù)據(jù)中心的3D模型。這種數(shù)據(jù)中心孿生模型是基于各種因素建模的，比如數(shù)據(jù)中心內(nèi)計算設(shè)備的容量和密度，以及冷卻系統(tǒng)的路徑。集中式數(shù)字孿生平臺能夠助力工程師使用實時數(shù)據(jù)（比如功率和溫度）預(yù)測預(yù)計的變更對配電、空間利用和冷卻路徑可能帶來的影響，這些實時數(shù)據(jù)整合到現(xiàn)有模型中，用于進行準(zhǔn)確的分析和預(yù)測，從而使數(shù)據(jù)中心孿生能夠通過預(yù)測能源需求提高效率。

達索和好多領(lǐng)先的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心企業(yè)展開合作，設(shè)計和建造下一代數(shù)據(jù)中心。

“他們面臨的最大挑戰(zhàn)就是怎樣縮短項目準(zhǔn)備時間，以跟上不斷增長的需求，以及怎樣通過減少建設(shè)和運營期間的能源、水消耗和浪費，讓數(shù)據(jù)中心更具可持續(xù)性，”達索公司架構(gòu)、工程和建筑(AEC)行業(yè)銷售戰(zhàn)略總監(jiān)Marty Rozmanith這樣表示。

讓管理更輕松

數(shù)據(jù)中心房地產(chǎn)投資信托公司Digital Realty的全球建筑管理優(yōu)化總監(jiān)Kasper Dessing認為，以前數(shù)據(jù)中心管理被分成多個孤島，每個孤島都專注于管理設(shè)施的某一個方面。

因此，不同領(lǐng)域的管理者可能無法看到更大的格局。無論是現(xiàn)在還是今后，在考慮設(shè)施維護的時候，這一點都尤為重要。數(shù)據(jù)中心會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而人類無法很好地捕獲、匯集和管理這些數(shù)據(jù)。隨著數(shù)字服務(wù)變得愈來愈復(fù)雜，這種情況只會變得愈來愈糟糕。

Dessing說：“通過數(shù)字孿生，我們能夠以虛擬的方式呈現(xiàn)設(shè)施內(nèi)的各種元素和各種動態(tài)，以及在各種操作場景下實時模擬實際行為。”

Digital Realty發(fā)現(xiàn)，由于數(shù)據(jù)量龐大，并且不同組件之間存在相互依賴性，因此通用數(shù)據(jù)中心的運營情況還不夠好。正因為如此，Digital Realty將他們的設(shè)施數(shù)字孿生和專有的AI和機器學(xué)習(xí)平臺進行集成，分析數(shù)千個數(shù)據(jù)流，從而能夠跟蹤設(shè)施內(nèi)的所有組件并進行實時調(diào)整，還能夠?qū)硇袨檫M行預(yù)測，從而展開預(yù)測性維護，節(jié)省時間和控制成本。

這種對設(shè)施和不同組件之間關(guān)系的可見性，有益于改進新的設(shè)施設(shè)計，使其更高效。不僅如此，Digital Realty還利用數(shù)字孿生和他們的AI平臺來優(yōu)化能源消耗。

Dessing說：“可持續(xù)性是我們的首要任務(wù)，優(yōu)化每個設(shè)施的能耗有益于我們在控制成本的同時，減少對環(huán)境的影響。”

并非所有人都具備在決策的同時進行模擬的這一技術(shù)專長，因此，Digital Realty將一種推薦引擎集成到了他們的數(shù)字孿生平臺中。

“這樣就能夠讓更多的人使用該技術(shù)，而不必一直依賴專家。”

把碎片組合在一起

設(shè)計、建造和運營數(shù)據(jù)中心的過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被保存為不同的格式，存儲在不同的系統(tǒng)中。Rozmanith說，通過適當(dāng)?shù)脑L問控制和變更管理來管理和組織數(shù)據(jù)，這非常有挑戰(zhàn)性。數(shù)字孿生能夠帶來多個學(xué)科、不同發(fā)展水平(LOD)和多個維度的數(shù)據(jù)，這讓不同利益相關(guān)者能夠?qū)崟r地圍繞單一事實來源展開協(xié)作。那些更為復(fù)雜的數(shù)字孿生技術(shù)則結(jié)合了各種技術(shù)，使用一種集成數(shù)字孿生來模擬熱、結(jié)構(gòu)、電氣、控制和監(jiān)控、制造和組裝等過程。

Rozmanith解釋說：“有了一個通用的平臺，所有人就都圍繞著單一事實來源展開工作，這不僅節(jié)省了時間，還提高了質(zhì)量和整體數(shù)據(jù)中心交付能力。這個平臺對我們來說就是一個變革的推動力。”

企業(yè)開始愈來愈多的關(guān)注怎樣將不同的數(shù)字孿生結(jié)合在一起。

埃森哲云首席技術(shù)專家Teresa Tung表示：“隨著我們整合更多數(shù)據(jù)和模擬來連接工程設(shè)計、施工調(diào)度和運營流程，不同的數(shù)字孿生之間的互操作性已經(jīng)變成了一大挑戰(zhàn)。”

Tung的團隊正在與數(shù)據(jù)中心廠商展開合作，將數(shù)據(jù)和領(lǐng)域?qū)I(yè)知識應(yīng)用于分析過程中，以確定驅(qū)動假設(shè)預(yù)測所需的模擬數(shù)量和配置，他們使用領(lǐng)域知識圖（和用于互聯(lián)網(wǎng)搜索中的技術(shù)相同）來捕獲這些需求并映射不同元素之間的關(guān)系。

施耐德戰(zhàn)略計劃總監(jiān)和解決方案架構(gòu)師Carsten Baumann表示，提供商愈來愈多地向DCIM工具中添加數(shù)字孿生功能，以便在實際實施部署之前對基礎(chǔ)設(shè)施升級可能帶來的影響進行模擬。他認為，開放標(biāo)準(zhǔn)能夠簡化數(shù)據(jù)中心設(shè)備和管理工具之間的集成，從而能夠更輕松地將數(shù)字孿生作為日常數(shù)據(jù)中心工作流程的一部分。

下面就讓我們來詳細看一看，數(shù)字孿生提高設(shè)計、施工、運營和規(guī)劃可持續(xù)性的19種方式：

設(shè)計

放置新服務(wù)器

“也許在數(shù)據(jù)中心行業(yè)，使用數(shù)字孿生技術(shù)帶來的最大影響就是氣流管理和IT設(shè)備放置問題了，”Baumann說。

部署計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源的需求快速增長，隨之而來的是基礎(chǔ)設(shè)施上的巨大挑戰(zhàn)。特定機架或者特定位置還有物理空間，并不意味著有足夠的電源、接入和散熱能力。

看似簡單的安裝部署，可能要對電源進行重大升級或者更好的替代方案時，數(shù)字孿生就能夠幫得上忙了。

增加密度

增加數(shù)據(jù)中心的設(shè)備密度，能夠減少新設(shè)施對氣候帶來的影響。

Information Services Group(ISG)企業(yè)敏捷性總監(jiān)Loren Absher表示，數(shù)字孿生有益于優(yōu)化數(shù)據(jù)中心設(shè)計，改善電源、布線、冷卻要求、氣流甚至活動地板完整性等所有相關(guān)元素，以防止災(zāi)難性故障的發(fā)生，另外還能夠為增加密度所需的物理工作流程變更提供助力。

提高熱性能

冷卻是數(shù)據(jù)中心的第二大能源消耗因素，僅次于設(shè)備本身?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)包括冷卻器、管道和HVAC設(shè)備。

數(shù)字孿生能夠使用熱模擬來了解冷卻系統(tǒng)的行為并提高其性能。

Rozmanith說，有些經(jīng)常將代表冷水機組數(shù)量和管道尺寸變化的設(shè)備鏈的1D模擬，與氣流的3D計算流體動力學(xué)(CFD)分析結(jié)合起來，找到冷空氣和設(shè)備冷卻之間的最佳平衡，以優(yōu)化能源消耗。

評估季節(jié)性影響

Techstrong Research董事總經(jīng)理、聯(lián)合創(chuàng)始人Dan Kirsch表示，數(shù)字孿生還能夠助力數(shù)據(jù)中心設(shè)計師更好地規(guī)劃季節(jié)性氣候變化，讓設(shè)計師能夠根據(jù)外部季節(jié)性氣候變化的影響提前規(guī)劃，以降低總體運營成本和能耗。

“數(shù)字孿生讓我們能夠根據(jù)客戶的特定需求和現(xiàn)場條件進行真正的定制和優(yōu)化設(shè)計，而無需進行實地實驗，”Kirsch說。

創(chuàng)建模塊化組件

達索與大型數(shù)據(jù)中心運營商展開合作，打造了能夠在不同數(shù)據(jù)中心設(shè)計中重復(fù)使用的模塊化組件。

Rozmanith表示，數(shù)字孿生能夠助力企業(yè)定義和配置這些模塊的屬性，從而通過按訂單配置的方法，縮短設(shè)計、采購和安裝時間，從而有益于減少新建數(shù)據(jù)中心的環(huán)境影響。

測試和驗證設(shè)備

NTT全球數(shù)據(jù)中心美洲產(chǎn)品高級副總裁Bruno Berti表示，他們正在使用數(shù)字孿生來測試和驗證設(shè)備，然后再將其部署到數(shù)據(jù)中心內(nèi)。

這些新的工作流程讓他們能夠構(gòu)建和測試電氣和發(fā)電機模塊，這樣工程師就能夠在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前發(fā)生任何潛在的過程故障，減少了廢棄物對環(huán)境的影響并改進了風(fēng)險評估，加速了新產(chǎn)品的開發(fā)，提高了數(shù)據(jù)中心的可靠性和彈性。另外，數(shù)字孿生還有益于安排預(yù)測性維護，降低維護成本。

優(yōu)化電池性能

數(shù)據(jù)中心設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)Vertiv的首席創(chuàng)新官Greg Ratcliff表示，數(shù)字孿生能夠用于建模和設(shè)計系統(tǒng)，以改善電池健康狀況和預(yù)期壽命，從而減少制造新電池帶來的環(huán)境影響。在這種情況下，數(shù)字孿生能夠助力團隊使用電池健康測量和設(shè)施詳細信息，來模擬不同的設(shè)計選擇，預(yù)測每個電池的健康狀況和使用壽命。

Ratcliff表示：“如果電池組中的單個電池出現(xiàn)故障，那么整個電池組都會出現(xiàn)故障，所以監(jiān)控每個電池的運行狀況是至關(guān)重要的。”

評估環(huán)保型替代品

數(shù)據(jù)中心運營商能夠利用數(shù)字孿生技術(shù)來評估新方法的性能、環(huán)境效益和潛在缺陷。

比如，Kao Data利用數(shù)字孿生工具來虛擬地測試和部署無制冷劑間接蒸發(fā)冷卻(IEC)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用水蒸發(fā)代替機械系統(tǒng)在炎熱天氣冷卻空氣。這種方法助力Kao Data提高了電力利用效率，減少了對環(huán)境的影響。

建筑

精簡施工

數(shù)字孿生能夠模擬復(fù)雜的任務(wù)、裝配、設(shè)備使用和人身安全，還能夠改善供應(yīng)商、集成商和承包商在設(shè)計和施工生態(tài)系統(tǒng)中的協(xié)作，以消除流程中的摩擦。

Rozmanith說，更好地模擬和協(xié)作，能夠縮短施工時間、減少問題發(fā)生、避免返工、以及減少信息請求和安全事故的數(shù)量，這助力達索的客戶將面市時間平均縮短了10-15%，減少了與施工時間較長可能帶來的環(huán)境影響。

減少建筑垃圾

數(shù)據(jù)中心設(shè)計師正在使用數(shù)字孿生來更好地規(guī)劃施工，以便工作人員能夠更高效地工作，減少浪費，縮短不同施工階段之間的時間。

Kirsch說：“通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心的虛擬模型以及完整的材料清單，設(shè)計人員能夠優(yōu)化施工人員組裝數(shù)據(jù)中心的每一個細節(jié)。”

這種規(guī)劃方法能夠減少一個團隊在其他團隊完成任務(wù)等候的時間。而通常來說，減少數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中的浪費并非易事，Kirsch說，這個過程中好多組件是無法重復(fù)使用或者回收的，最終只能進入垃圾填埋場。

運營

提供維護建議

數(shù)字孿生有益于確定問題的根本原因，并為快速修復(fù)提供維護建議，以減少能耗。

比如，Equinix位于阿姆斯特丹的工廠采用了一種數(shù)字孿生模型，根據(jù)模型顯示，他們需要清潔冷卻塔和調(diào)整風(fēng)扇，以前這兩項維護的能耗都要高于模型預(yù)期的水平。van Gennip表示，數(shù)字孿生讓已經(jīng)比較高效的數(shù)據(jù)中心IBX能源效率進一步提高了10%。

延長資產(chǎn)壽命

達索的虛擬數(shù)字孿生能夠?qū)I和機器學(xué)習(xí)算法的操作數(shù)據(jù)情境化，用于改進預(yù)測性維護。Rozmanith說，這延長了設(shè)備的使用壽命，從而減少了電子垃圾。而且，虛擬孿生還能夠通過提高冷卻和電力系統(tǒng)的效率來優(yōu)化能源和水的使用。

提高維護和維修效率

數(shù)字孿生能夠?qū)S護、維修和翻新所需的所有信息訪問進行簡化，包括訪問文檔、用戶手冊、維護手冊、材料供應(yīng)商信息和備件清單等信息。Vertiv定制空氣處理和模塊化解決方案副總裁Lorenz Hofmann表示，這能夠節(jié)省時間和減少工作量，從而減少二氧化碳的排放量。

數(shù)據(jù)中心流程自動化

流程挖掘功能的改進，能夠助力數(shù)據(jù)中心領(lǐng)導(dǎo)者了解他們的團隊怎樣與應(yīng)用進行交互，并對數(shù)據(jù)中心環(huán)境的變化做出反應(yīng)。

ABBYY流程智能高級總監(jiān)Ryan Raiker表示，使用數(shù)字孿生理解和記錄程序，有益于數(shù)據(jù)中心團隊發(fā)現(xiàn)候選的自動化方法，還能夠?qū)嵤┎煌膮f(xié)議，以便在故障實際發(fā)生時采取行動，確保數(shù)據(jù)中心正常運行并減少故障和浪費的發(fā)生。

改善托管服務(wù)提供商和企業(yè)之間的協(xié)作

托管數(shù)據(jù)中心能夠讓多個企業(yè)共享同一個數(shù)據(jù)中心，但是當(dāng)企業(yè)客戶決定安裝新設(shè)備的事后，往往會對周邊其他企業(yè)的設(shè)備產(chǎn)生電力、熱量和重量上的影響。

法國Thésée DataCenter與Future Forward展開合作，在云中部署每個設(shè)施的數(shù)字孿生，這種數(shù)字孿生讓客戶能夠通過Web服務(wù)端模擬他們自己或者附近設(shè)備預(yù)期變更可能帶來的影響，從而有益于Thésée的工程師與客戶展開協(xié)作，提高他們的數(shù)據(jù)中心空間使用率，減少建設(shè)新數(shù)據(jù)中心的需求。

規(guī)劃

確保滿足合規(guī)性要求

NTT正在研究通過數(shù)據(jù)孿生助力企業(yè)收集與業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)實施標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)據(jù)孿生將企業(yè)數(shù)據(jù)源及其相互關(guān)系復(fù)制為標(biāo)準(zhǔn)格式，為分析和報告提供一個集中的位置。

NTT Data Services SMART解決方案副總裁Bennett Indart表示，這將有益于提供數(shù)據(jù)中心在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面取得的進展，以及發(fā)現(xiàn)新的機會進行改善。

改善財務(wù)決策

NTT公司的Berti表示，NTT已經(jīng)開始把財務(wù)數(shù)據(jù)整合到他們的數(shù)字孿生中，這有益于NTT在計劃過程中使用實時數(shù)據(jù)和高級分析功能來審查材料和人工成本。

另外，這還有益于確定調(diào)整制造價值鏈從財務(wù)方面看是否合理，以及預(yù)期結(jié)果是否會降低數(shù)據(jù)中心的運營成本。

評估數(shù)據(jù)中心遷移帶來的影響

埃森哲與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)合作開發(fā)了一個名為myNav Green Cloud Advisor的數(shù)字孿生模型，該模型讓企業(yè)能夠衡量數(shù)據(jù)中心和云提供商之間遷移的可持續(xù)性影響。

埃森哲的Tung表示，該項目最開始是一個數(shù)字孿生，以當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的能源消耗、計算要求和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)為基準(zhǔn)，讓企業(yè)能夠規(guī)劃和對比各種云解決方案，包括碳排放目標(biāo)、位置、能源和向清潔能源過渡的準(zhǔn)備情況。

了解實質(zhì)性的影響

Kirsch說，在建設(shè)完成之前，通常很難知道數(shù)據(jù)中心內(nèi)的實際材料清單。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)期間，團隊會遇到各種可能要偏離最初設(shè)計的情況。設(shè)計團隊能夠使用數(shù)字孿生規(guī)劃所有現(xiàn)場條件，并指定所需的材料。

Kirsch說：“通過制定準(zhǔn)確的材料清單，數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建者和最終用戶能夠在施工開始之前就充分地了解要使用的材料，以及對整體可持續(xù)性目標(biāo)的影響。”