Qual è il gemello digitale di un data center?

I data center sono diventati una parte essenziale della moderna infrastruttura IT, consentendo alle aziende di archiviare, gestire ed elaborare grandi quantità di dati in modo efficiente. Tuttavia, i problemi di gestione dei data center possono essere numerosi e complessi.

Complessità di gestione: i data center sono costituiti da migliaia di apparecchiature interconnesse, dai server alle unità di storage, fino alle apparecchiature di raffreddamento e di alimentazione. La gestione di tutti questi elementi può essere molto complessa e richiede una notevole competenza tecnica.
Costi elevati: i data center possono rappresentare una spesa importante per le aziende, con costi elevati per l’acquisto di attrezzature, la creazione di infrastrutture e la gestione delle strutture. Anche i costi energetici per l’alimentazione delle apparecchiature e il mantenimento di temperature adeguate sono significativi.
Manutenzione: la manutenzione delle apparecchiature di un data center è essenziale per garantire il corretto funzionamento dei sistemi e la continuità dei servizi. Ciò può comportare tempi di inattività programmati per aggiornamenti e riparazioni, che possono comportare un’interruzione temporanea dei servizi.
Scalabilità: le esigenze aziendali in termini di archiviazione ed elaborazione dei dati possono evolvere rapidamente e i data center devono essere in grado di adattarsi a questi cambiamenti. Ciò potrebbe richiedere ulteriori investimenti in infrastrutture e attrezzature.
Sicurezza : i centri dati possono contenere informazioni sensibili e riservate, il che li rende un potenziale bersaglio di attacchi informatici. La sicurezza delle strutture è quindi essenziale per garantire la riservatezza e la sicurezza dei dati memorizzati.

È qui che entrano in gioco i gemelli digitali. Queste repliche virtuali di sistemi e apparecchiature fisiche offrono ai responsabili dei data center una visione completa e accurata della loro infrastruttura. I gemelli digitali possono aiutare a monitorare costantemente apparecchiature e sistemi, a prevedere potenziali guasti, a migliorare l’efficienza energetica e a pianificare aggiornamenti e riparazioni.

In questo articolo esploriamo come i gemelli digitali possano essere utilizzati nei data center per migliorare la gestione degli asset, ridurre i costi operativi e migliorare la sostenibilità. Verranno inoltre analizzati i vantaggi di questa tecnologia per le aziende e le organizzazioni, nonché le potenziali sfide associate alla sua implementazione.

Che cos'è un centro dati?

Un data center è una struttura che contiene una grande quantità di apparecchiature informatiche essenziali per l’archiviazione, l’elaborazione, la gestione e la distribuzione di miliardi di dati. Questi dati vengono memorizzati in sistemi di archiviazione come array di dischi rigidi, dispositivi di archiviazione di rete o cloud. I dati vengono elaborati in migliaia di server che ospitano anche le applicazioni. Con tutto ciò, la potenza di un data center può raggiungere i 100 megawatt (MW).

I centri dati sono luoghi particolarmente sicuri, con sistemi di sicurezza e sorveglianza, perché contengono una grande quantità di informazioni riservate. Sono inoltre dotati di aria condizionata per garantire il buon funzionamento dei server e di altre macchine che generano calore. Sono disponibili numerosisistemi di raffreddamento per mantenere la temperatura a un livello ottimale. Inoltre, sono dotati di numerosi sistemi di alimentazione ridondanti per garantire un funzionamento ininterrotto e la disponibilità continua dei servizi in caso di guasti hardware o interruzioni di corrente. Questi sistemi possono essere generatori di riserva e/o sistemi di inverter.

Questi data center svolgono un ruolo fondamentale nell’infrastruttura di Internet e dell’informatica moderna, contribuendo alla gestione e alla disponibilità dei servizi online utilizzati quotidianamente.

Che cos'è il gemello digitale di un data center?

Un gemello digitale è una rappresentazione visiva completa e fedele di un oggetto fisico durante il suo ciclo di vita. Questo oggetto può essere un sistema di riscaldamento, un centro dati o addirittura un’intera città. Utilizza i dati in tempo reale provenienti dai sensori dell’oggetto per simularne continuamente il comportamento e monitorarne le operazioni e le prestazioni, anticipare i guasti e prendere decisioni.

Il gemello digitale si basa sulla trasmissione di informazioni ad altissima velocità, come la fibra ottica o la rete 5G (o 6G tra qualche anno). È stata sviluppata intorno all’Internet dellecose (IoT) e all’ intelligenza artificiale (AI), in particolare all’apprendimento automatico o all’apprendimento profondo. In effetti, il gemello digitale fa delle previsioni e poi osserva la differenza tra queste previsioni e la realtà per imparare e perfezionarle in seguito.

Il gemello digitale sembra una simulazione complessa, eppure c’è una grande differenza tra loro. Anche le simulazioni modellano sistemi reali e ne simulano il comportamento. Questo può essere solo un’indicazione del comportamento effettivo dell’oggetto o del sistema, non della realtà. Il gemello digitale può modellare l’esatta relazione tra il prodotto o il sistema e la realtà, nonché il suo intero ciclo di vita, utilizzando i dati acquisiti in tempo reale.

Diversi tipi di gemelli digitali

La tecnologia alla base dei gemelli digitali rimane sostanzialmente la stessa, ma possono essere differenziati in base al tipo di applicazione.

Gemelli di prodotti digitali

I gemelli digitali consentono di riprodurre completamente tutti i componenti di unprodotto fisico in un ambiente virtuale. In questo modo è possibile analizzare i risultati in diverse condizioni e apportare modifiche nel mondo virtuale, in modo che il prossimo prodotto fisico funzioni esattamente come previsto sul campo. Questo tipo di gemello digitale rende più facile prendere decisioni informate sulla progettazione e sulla produzione dei prodotti. L’obiettivo finale è quindi quello di migliorare il prodotto, evitare la moltiplicazione dei prototipi fisici e ridurre al minimo i rischi potenziali associati alla sua progettazione.

Gemelli digitali di processo

Un gemello digitale di processo consente di verificare l’ efficienza di un processo di fabbricazione o di una linea di produzione in officina prima della messa in produzione, grazie a simulazioni. Offre una visione completa di ogni prodotto che esce dalla linea di produzione. È possibile creare gemelli digitali per tutti i sistemi di produzione. I dati raccolti, dai fornitori e dalle materie prime fino al prodotto finale, possono essere utilizzati per prevedere quando sarà necessaria una manutenzione preventiva. Di conseguenza, le operazioni di produzione sono più veloci, più efficienti e più affidabili.

Gemelli digitali di sistemi

Questi gemelli digitali elaborano digitalmente interi sistemi per comprendere i processi o le linee di produzione. Ciò consente anche di determinare se la sincronizzazione tra tutti i sistemi è funzionale ed efficace e di migliorare l’efficienza dell’intero sistema di produzione e del prodotto.

Il gemello digitale debutta nel settore delle costruzioni

La tecnologia del gemello digitale è simile alla combinazione di BMS (Building Management System) e BIM (Building Information Modeling) nel settore dell’edilizia.

BIM (Building Information Modeling)

Il BIM crea un modello digitale di edificio che mira a centralizzare tutti i dati e le informazioni relative a un progetto di costruzione in un modello 3D intelligente e interattivo. Questo modello contiene non solo un complesso modello 3D dell’edificio, ma anche caratteristichenon geometriche come materiali, costi, tempi, prestazioni energetiche e dati di funzionamento e manutenzione. Le varie parti interessate possono interagire in tempo reale sullo stesso modello e condividere un’ampia gamma di informazioni. È un modo per simulare e visualizzare un progetto prima ancora che inizi, al fine di individuare inefficienze e carenze in termini di costi e risorse. Il BIM svolge un ruolo di supervisione, consentendo di correggere gli errori di un progetto prima della sua realizzazione. Inoltre, può essere aggiornato per tutto il suo ciclo di vita, in modo da gestire gli edifici nel modo più efficace possibile.

Sistema di gestione degli edifici (BMS)

La gestione efficiente delle funzioni tecniche, delle attrezzature e delle risorse si ottiene con la tecnologia BMS. In questo modo si riduce il consumo energetico dell’edificio, noto come “smart building”, quando è in uso. I sistemi coinvolti comprendono il riscaldamento, la ventilazione, l’aria condizionata, l’illuminazione e i sistemi di sicurezza. Il modo in cui questi edifici sono gestiti ha un impatto diretto sulle loro prestazioni energetiche e sul comfort degli occupanti.

Complementarietà dei gemelli digitali

Queste due tecnologie si completano a vicenda e, se combinate, offrono una migliore ottimizzazione delle prestazioni dell’edificio. Il BIM si basa sulla creazione e sulla gestione di un modello digitale collaborativo per tutta la durata del progetto di costruzione, integrando le informazioni di progettazione e di costruzione. Il BMS, invece, si concentra sulla gestione dei sistemi tecnici dell’edificio durante il funzionamento, per massimizzarne l’efficienza. Utilizzando questi due approcci insieme, possiamo migliorare la pianificazione, la progettazione, la costruzione, il funzionamento e la manutenzione degli edifici in modo più efficiente e integrato.

Il gemello digitale del data center è simile alla fusione di BIM e BMS, perché possiede tutte le funzioni di queste due tecnologie, rendendolo particolarmente completo e ricco di informazioni.

Supervisione di un centro dati

La supervisione dei centri dati è concepibile senza un gemello digitale. A tal fine si utilizzano sistemi di gestione e monitoraggio convenzionali. I dati relativi a temperatura, umidità, consumo energetico e prestazioni dei vari sensori vengono raccolti e analizzati per monitorare lo stato del data center.

Questa supervisione sarà meno efficiente e meno efficace della supervisione con un gemello digitale. Il gemello digitale è una rappresentazione virtuale in tempo reale di tutti i dati fisici e operativi del data center, che consente un monitoraggio completo e dettagliato delle sue prestazioni. Il suo utilizzo offre una serie di vantaggi:

Precisione

Senza un gemello digitale, diventa più difficile avere una visione esaustiva e accurata di tutti i dati operativi e delle complesse interazioni tra le apparecchiature del data center. Ciò potrebbe comportare un monitoraggio parziale e impedire l’individuazione di alcuni potenziali problemi.

Reattività

Il rilevamento dei problemi può essere più lento quando il monitoraggio non è in tempo reale, con conseguenti ritardi nella risposta e nella risoluzione dei problemi.

Ottimizzazione delle prestazioni

La capacità di prevedere gli scenari utilizzando i dati passati e presenti dei sensori è un’esclusiva del gemello digitale. Senza questa capacità, l’ottimizzazione delle prestazioni è più limitata e meno precisa.

Il ruolo del gemello digitale in un data center

Il gemello digitale è una tecnologia rivoluzionaria per i data center, che consente di ottimizzare l’efficienza, la gestione delle risorse, la sicurezza e il processo decisionale.

Prevenzione della manutenzione

Il gemello digitale raccoglie e analizza i dati delle apparecchiature per monitorare le condizioni ambientali come l’umidità, la temperatura e il consumo energetico. In questo modo è possibile conoscere in ogni momento lo stato dell’apparecchiatura e individuare tempestivamente i segni di guasto. La manutenzione è quindi possibile prima che si verifichi un problema grave. Allo stesso modo, il gemello digitale determina in anticipo lefuture esigenze di consumo dei vari sistemi che compongono il data center, come il riscaldamento, la ventilazione, la climatizzazione, l’illuminazione e i sistemi di sicurezza. Questa prospettiva offre un mezzo per gestire la capacità del data center in modo da poter espandere o consolidare l’infrastruttura, se necessario.

Ottimizzazione dell'energia

Il consumo energetico del data centre si ottiene dal consumo di tutte le apparecchiature e i sistemi in esso contenuti. Il gemello digitale è in grado di analizzare questi consumi e quindi di individuare le aree meno efficienti. Questo aiuta a implementare strategie di ottimizzazione energetica per ridurre i costi e l’impatto ambientale.

Uno strumento di previsione e pianificazione

Grazie al potere predittivo del gemello digitale, può essere utilizzato per effettuare test. Il suo scopo è quello di prevedere le situazioni di cambiamento anche prima che vengano realizzate nuove configurazioni hardware o software. Esempi di modifiche sono l’installazione di nuove macchine, la riorganizzazione del cablaggio, la regolazione dell’aria condizionata, ecc. Le sue previsioni sui rischi di errori e malfunzionamentiche potrebbero verificarsi consentono di convalidare o meno determinate modifiche prima della loro implementazione fisica.

Studio CFD dei centri dati

Il gemello digitale è in grado di effettuare studi termo-aerodinamici sui centri dati. Proprio come la simulazione CFD, può ricercare i punti caldi nello spazio e proporre un dimensionamento climatico ottimizzato. È anche in grado di proporre misure di ottimizzazione energetica. Infatti, il gemello digitale è in grado di determinare la temperatura di mandata ideale per le unità grazie alle sue simulazioni di diversi scenari di carico e raffreddamento. Riducendo questa temperatura si riduce il fabbisogno energetico degli apparecchi e i relativi costi.

Uno dei ruoli chiave del gemello digitale è l’ analisi critica. Queste analisi critiche prevedono la simulazione di diversi scenari di guasto, cioè l’arresto di uno o più sistemi, e l’osservazione di ciò che accade. In caso di guasto del sistema, la temperatura aumenta molto rapidamente, quindi è importante predisporre in anticipo sistemi adeguati per ridurla.

Studio CFD esterno dei centri dati

Gli studi termo-aerodinamici esterni dei data center, realizzati con l’ausilio della CFD, prevedono lo studio del movimento dell’aria e dei venti all’esterno del data center. Le condizioni esterne hanno un impatto sulle prestazioni delle varie apparecchiature che compongono il data center. EOLIOS esegue questi studi esterni per garantire che il data center funzioni in modo ottimale anche nelle circostanze più estreme. A tal fine, sono stati realizzati diversi scenari in diverse modalità operative e condizioni meteorologiche. Questi studi CFD esterni aiutano a completare la valutazione dei rischi, a ottimizzare la progettazione e a ridurre il consumo energetico del data center.

Le potenziali sfide dei gemelli digitali non vanno trascurate

Sebbene i gemelli digitali offrano molti vantaggi per la gestione dei data center, il loro utilizzo può anche presentare potenziali sfide.

Costo iniziale elevato: la creazione di un gemello digitale può essere un processo costoso, che richiede investimenti in apparecchiature e software di simulazione sofisticati, in particolare per la meccanica dei fluidi e la CFD.

Complessità : i data center sono ambienti complessi, con molte apparecchiature e sistemi interconnessi. La creazione di un gemello digitale accurato può essere un processo complesso che richiede una comprensione approfondita dell’infrastruttura e delle sue interazioni.
Necessità di dati accurati: per essere efficace, un gemello digitale deve essere fornito di dati accurati e aggiornati. Ciò può richiedere il monitoraggio costante dell ‘infrastruttura e la raccolta automatica dei dati, che può essere difficile da implementare.
Integrazione con i sistemi esistenti: L’integrazione di un gemello digitale nei sistemi di gestione esistenti può rappresentare una sfida, in quanto può richiedere modifiche significative ai processi e agli strumenti esistenti.
Riservatezza e sicurezza : i dati raccolti da un gemello digitale possono essere sensibili e devono essere protetti da accessi non autorizzati.

Introduzione al software 6SigmaRoom

6SigmaRoom è lo strumento CFD più utilizzato per i data center di tutte le dimensioni. È un pacchetto software completo per il gemello digitale. Questo solutore CFD è in grado di produrre una rappresentazione digitale in 3D del data center fisico. Progetta e gestisce centri dati. Può essere utilizzato per simulare l’impatto di una o più modifiche sulla capacità fisica e sull’efficienza di raffreddamento di un data center, e quindi per simulare i guasti. L’obiettivo è quello di progettare infrastrutture affidabili e resilienti, in grado di funzionare allamassima capacità e di migliorare l’efficienza energetica.

EOLIOS utilizza la simulazione CFD per calcolare e visualizzare in 3D i flussi d’aria in uno spazio. Offriamo un supporto decisionale fornendo indici di prestazione per ottimizzare l’efficienza di raffreddamento degli ambienti. Evitando i punti caldi e fornendo la giusta quantità di aria per raffreddare l’elettronica, il software garantisce un funzionamento regolare. Il modello completo di data center sviluppato da 6SigmaRoom offre la gestione di molti altri aspetti del sito, come il cablaggio di retee la catena di distribuzione elettrica.

I gemelli digitali dei data center in breve

Infine, i gemelli digitali offrono un enorme potenziale per migliorare le prestazioni e la gestione dei data center. Utilizzando i dati raccolti dai sensori e dal sistema reale, i gemelli digitali possono aiutare a prevenire i guasti e a migliorare l’ efficienza energetica. I data center che adottano questa tecnologia possono beneficiare di un monitoraggio più accurato, di costi operativi inferiori e di una maggiore sostenibilità a lungo termine.

Qual è il gemello digitale di un data center?