Was ist der digitale Zwilling eines Rechenzentrums?
EOLIOS, ein in Europa einzigartiges Know-how
- Digitale Zwillinge
- Exklusive Domains
- Energieoptimierung
- Überwachung von Rechenzentren
- Rechenzentrum
- Interne und externe Studien
- Ein leidenschaftliches Team
Unsere Projekte :
Rechenzentrum: ein komplexes Management
Rechenzentren sind zu einem wesentlichen Bestandteil der modernen IT-Infrastruktur geworden und ermöglichen es Unternehmen, große Datenmengen effizient zu speichern, zu verwalten und zu verarbeiten. Allerdings können die Probleme bei der Verwaltung von Rechenzentren zahlreich und komplex sein.
- Komplexe Verwaltung: Rechenzentren bestehen aus Tausenden miteinander verbundenen Geräten, von Servern über Speichereinheiten bis hin zu Kühl- und Stromversorgungsgeräten. Die Verwaltung all dieser Elemente kann sehr komplex sein und umfangreiches technisches Fachwissen erfordern.
- Hohe Kosten: Rechenzentren können für Unternehmen eine große Ausgabe darstellen, mit hohen Kosten für dieAnschaffung der Geräte, die Einrichtung der Infrastruktur und die Verwaltung der Einrichtungen. Auch die Energiekosten für die Versorgung der Geräte und die Aufrechterhaltung angemessener Temperaturen sind von Bedeutung.
- Wartung: Die Wartung der Geräte in einem Rechenzentrum ist entscheidend, um den reibungslosen Betrieb der Systeme und die Kontinuität der Dienste zu gewährleisten. Dies kann geplante Abschaltungen für Aktualisierungen und Reparaturen beinhalten, was zu einer vorübergehenden Unterbrechung der Dienste führen kann.
- Skalierbarkeit: Die Anforderungen von Unternehmen an die Datenspeicherung und -verarbeitung können sich schnell ändern, und Rechenzentren müssen in der Lage sein, sich an diese Veränderungen anzupassen. Dies kann zusätzliche Investitionen in Infrastruktur und Ausrüstung erfordern.
- Sicherheit : Rechenzentren können sensible und vertrauliche Informationen enthalten, was sie zu einem potenziellen Ziel für Cyberangriffe macht. Die Sicherheit der Einrichtungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um die Vertraulichkeit und Sicherheit der gespeicherten Daten zu gewährleisten.
Hier kommen die digitalen Zwillinge ins Spiel. Diese virtuellen Nachbildungen von physischen Geräten und Systemen bieten den Betreibern von Rechenzentren einen vollständigen und genauen Überblick über ihre Infrastruktur. Digitale Zwillinge können dabei helfen, Geräte und Systeme kontinuierlich zu überwachen, potenzielle Ausfälle vorherzusagen, die Energieeffizienz zu verbessern und Aufrüstungen und Reparaturen zu planen.
In diesem Dokument untersuchen wir, wie digitale Zwillinge in Rechenzentren eingesetzt werden können, um die Verwaltung der Geräte zu verbessern, die Betriebskosten zu senken und die Nachhaltigkeit zu steigern. Außerdem werden wir uns mit den Vorteilen dieser Technologie für Unternehmen und Organisationen sowie mit den potenziellen Herausforderungen befassen, die mit ihrer Umsetzung verbunden sind.
Was ist ein Rechenzentrum?
Ein Rechenzentrum ist ein Datenzentrum, das eine große Anzahl von IT-Geräten enthält, die für die Speicherung, Verarbeitung, Verwaltung und Verbreitung von Milliarden von Daten unerlässlich sind. Diese Daten werden in Speichersystemen wie Festplatten-Arrays, Netzwerk- oder Cloud-Speichergeräten gespeichert. Sie werden in Tausenden von Servern verarbeitet, die auch Anwendungen beherbergen. Mit all dem kann die Leistung eines Rechenzentrums bis zu 100 Megawatt (MW) betragen.
Rechenzentren sind Orte, die durch Sicherheits- und Überwachungssysteme besonders gesichert sind, da sie viele vertrauliche Informationen enthalten. Es sind auch klimatisierte Orte, damit Server und andere kalorienerzeugende Maschinen reibungslos funktionieren können. Es sind zahlreicheKühlsysteme vorhanden, um die Temperatur auf einem optimalen Wert zu halten. Außerdem sind sie mit zahlreichen redundanten Stromversorgungssystemen ausgestattet, um einen unterbrechungsfreien Betrieb und damit eine kontinuierliche Verfügbarkeit der Dienste im Falle eines Hardwarefehlers oder eines Stromausfalls zu gewährleisten. Bei diesen Systemen kann es sich um Notstromgeneratoren und/oder Wechselrichtersysteme handeln.
Diese Datenzentren spielen eine grundlegende Rolle in der Infrastruktur des Internets und der modernen Computertechnik und tragen zur Verwaltung und Verfügbarkeit von täglich genutzten Online-Diensten bei.
Was ist der digitale Zwilling eines Rechenzentrums?
Ein digitaler Zwilling oder Digital Twin ist eine vollständige und getreue visuelle Darstellung eines physischen Objekts über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg. Dieses Objekt kann genauso gut eine Heizung, ein Rechenzentrum oder sogar eine ganze Stadt sein. Es nutzt Echtzeitdaten von den Sensoren des Objekts, um sein Verhalten kontinuierlich zu simulieren und seinen Betrieb und seine Leistung zu überwachen, Ausfälle zu antizipieren und Entscheidungen zu treffen.
Der digitale Zwilling basiert auf der Übertragung von Informationen mit sehr hohen Geschwindigkeiten, wie Glasfaser oder 5G (oder 6G-Netz in einigen Jahren). Es wurde rund um das Internet derDinge (IoT) und künstliche Intelligenz (KI), insbesondere Machine Learning oder Deep Learning, entwickelt. Denn der digitale Zwilling macht Vorhersagen und beobachtet dann den Unterschied zwischen diesen Vorhersagen und der Realität, um später zu lernen und die Vorhersagen zu verfeinern.
Der digitale Zwilling sieht aus wie eine komplexe Simulation und doch trennt sie ein großer Unterschied. Simulationen modellieren auch reale Systeme und simulieren deren Verhalten. Dieser kann nur ein Hinweis auf das tatsächliche Verhalten des Objekts oder Systems sein, nicht aber die Realität. Der digitale Zwilling hat die Möglichkeit, das genaue Verhältnis des Produkts oder Systems zur Realität sowie den gesamten Lebenszyklus anhand seiner in Echtzeit erfassten Daten zu modellieren.
Verschiedene Arten des digitalen Zwillings
Die Technologie der digitalen Zwillinge bleibt im Großen und Ganzen gleich, aber man kann sie nach der Art ihrer Anwendung unterscheiden.
Die digitalen Produktzwillinge
Digitale Zwillinge ermöglichen die vollständige Nachbildung aller Komponenten eines physischenProdukts in einer virtuellen Umgebung. Dies bietet die Möglichkeit, die Ergebnisse unter verschiedenen Bedingungen zu analysieren und in der virtuellen Welt Anpassungen vorzunehmen, sodass das nächste physische Produkt genau so funktioniert, wie es in der Praxis erwartet wird. Diese Art von digitalem Zwilling erleichtert es, fundierte Entscheidungen über das Design und die Produktion des Produkts zu treffen. Das ultimative Ziel besteht also darin, das Produkt zu verbessern, eine Vielzahl physischer Prototypen zu vermeiden und die potenziellen Risiken, die mit der Gestaltung des Produkts verbunden sind, zu minimieren.
Digitale Prozesszwillinge
Mithilfe eines digitalen Prozesszwillings kann die Effizienz eines Herstellungsprozesses oder einer Produktionskette in der Werkstatt vor der Produktion durch Simulationen überprüft werden. Es bietet einen vollständigen Überblick über jedes Produkt, das die Produktionslinie verlässt. Man kann digitale Zwillinge für alle Fertigungssysteme erstellen. Die gesammelten Daten von Lieferanten und Rohstoffen bis hin zum Endprodukt ermöglichen es, vorherzusagen, wann eine vorbeugende Wartung erforderlich sein wird. Infolgedessen werden die Herstellungsvorgänge schneller, effizienter und zuverlässiger.
Die digitalen Zwillinge von Systemen
Diese digitalen Zwillinge verarbeiten ganze Systeme digital, um Prozesse oder Produktionsketten zu verstehen. So kann auch festgestellt werden, ob die Synchronisation zwischen allen Systemen funktional und effizient ist, aber auch die Effizienz des gesamten Produktionssystems und des Produkts verbessert werden.
Der digitale Zwilling feiert Premiere im Bauwesen
Die Technologie des digitalen Zwillings ähnelt der Kombination aus GLT (Gebäudeleittechnik) und BIM (Building Information Modeling) im Bauwesen.
BIM (Building Information Modeling)
BIM schafft ein digitales Gebäudemodell, das darauf abzielt, alle Daten und Informationen im Zusammenhang mit einem Bauprojekt in einem intelligenten und interaktiven 3D-Modell zu zentralisieren . Dieses Modell enthält nicht nur ein komplexes 3D-Modell des Gebäudes, sondern auch nicht-geometrische Merkmale wie Materialien, Kosten, Termine, Energieleistung sowie Betriebs- und Wartungsdaten. Die verschiedenen Interessengruppen können in Echtzeit auf einer Vorlage interagieren und viele verschiedene Informationen austauschen. Es ist eine Möglichkeit, ein Projekt zu simulieren und zu visualisieren, bevor es überhaupt begonnen hat, um Effizienzmängel und Schlupflöcher bei Kosten und Ressourcen zu erkennen. BIM hat einen supervisorischen Charakter, der es ermöglicht, Fehler in einem Projekt zu korrigieren, bevor es durchgeführt wird. Außerdem kann es während seines gesamten Lebenszyklus mit dem Ziel einer optimalen Gebäudeverwaltung aktualisiert werden.
GTB (Technisches Gebäudemanagement)
Die effiziente Verwaltung von technischen Funktionen, Geräten und Ressourcen erfolgt mithilfe der Gebäudeleittechnik. Dadurch kann der Energieverbrauch des Gebäudes, das dann als „Smart Building“ bezeichnet wird, im Betrieb gesenkt werden. Zu den beteiligten Systemen gehören z. B. Heizungs-, Lüftungs-, Klima-, Beleuchtungs- und Sicherheitssysteme. Die Art und Weise, wie diese Gebäude verwaltet werden, hat einen direkten Einfluss auf ihre Energieeffizienz und den Komfort der Bewohner.
Komplementarität von digitalen Zwillingen
Diese beiden Technologien ergänzen sich also und bieten in Kombination eine bessere Optimierung der Leistung eines Gebäudes. Tatsächlich konzentriert sich BIM auf die Erstellung und Verwaltung eines kollaborativen digitalen Modells während des gesamten Bauprojekts, das Planungs- und Bauinformationen integriert. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die Gebäudeleittechnik auf die Verwaltung der technischen Systeme eines Gebäudes im Betrieb, um deren Effizienz zu maximieren. Durch die gemeinsame Nutzung dieser beiden Ansätze können Planung, Entwurf, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Gebäuden auf effizientere und integrierte Weise verbessert werden.
Der digitale Zwilling des Rechenzentrums ähnelt der Verschmelzung von BIM und Gebäudeleittechnik, da er über alle Funktionen dieser beiden Technologien verfügt und dadurch besonders umfassend und informationsreich ist.
Überwachung eines Rechenzentrums
Eine Überwachung von Rechenzentren ist auch ohne digitalen Zwilling denkbar. Sie erfolgt mithilfe herkömmlicher Verwaltungs- und Überwachungssysteme. Die Daten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Energieverbrauch und Leistung der verschiedenen Sensoren werden gesammelt und analysiert, um den Zustand des Rechenzentrums zu überwachen.
Diese Aufsicht wird weniger effektiv und effizient sein als eine Aufsicht mit einem digitalen Zwilling. Denn der digitale Zwilling ist eine virtuelle Echtzeitdarstellung aller physischen und betrieblichen Daten des Rechenzentrums und ermöglicht so eine umfassende und detaillierte Überwachung der Leistung des Rechenzentrums. Seine Verwendung bietet viele Vorteile:
Genauigkeit
Ohne einen digitalen Zwilling wird es schwieriger, sich einen umfassenden und genauen Überblick über alle Betriebsdaten und die komplexen Interaktionen zwischen den Geräten im Rechenzentrum zu verschaffen. Folglich könnte dies zu einer teilweisen Überwachung führen und die Erkennung potenzieller Probleme verhindern.
Reaktivität
Die Problemerkennung kann langsamer sein, wenn die Überwachung nicht in Echtzeit erfolgt, was zu Verzögerungen bei Eingriffen und Problemlösungen führen kann.
Optimierung der Leistung
Die Fähigkeit, Szenarien anhand von gegenwärtigen und früheren Sensordaten vorherzusagen, ist dem digitalen Zwilling eigen. Ohne diese Fähigkeit ist die Leistungsoptimierung eingeschränkter und weniger genau.
Die Rolle des digitalen Zwillings in einem Rechenzentrum
Der digitale Zwilling ist eine revolutionäre Technologie für Rechenzentren, da er deren Effizienz, Ressourcenmanagement, Sicherheit und Entscheidungsfindung optimiert.
Wartungen vorbeugen
Die Erfassung und Analyse von Gerätedaten durch den digitalen Zwilling ermöglicht die Überwachung von Umweltbedingungen wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Energieverbrauch. Dann ist es möglich, ständig über den Zustand der Geräte Bescheid zu wissen und so Frühwarnzeichen für Geräteausfälle zu erkennen. Eine Wartung ist dann möglich, bevor ein größeres Problem auftritt. In ähnlicher Weise ermittelt der digitale Zwilling vorab denzukünftigen Verbrauchsbedarf der verschiedenen Systeme, aus denen das Rechenzentrum besteht, wie z. B. Heizung, Lüftung, Klimaanlagen, Beleuchtung und Sicherheitssysteme. Diese Perspektive bietet eine Möglichkeit, die Kapazität von Rechenzentren zu verwalten, um bei Bedarf eine Erweiterung zu durchlaufen oder die eigene Infrastruktur zu konsolidieren.
Energieoptimierung
Der Energieverbrauch des Rechenzentrums ergibt sich aus dem Verbrauch aller Geräte und Systeme, die sich darin befinden. Der digitale Zwilling ist in der Lage, diesen Verbrauch zu analysieren und folglich weniger effiziente Bereiche zu ermitteln. Dies hilft bei der Umsetzung von Strategien zur Energieoptimierung, um die Kosten und den ökologischen Fußabdruck zu verringern.
Ein Werkzeug zur Vorhersage und Planung
Dank der Vorhersagefähigkeit des digitalen Zwillings kann er für die Durchführung von Tests verwendet werden. Ihr Ziel ist es, Änderungssituationen vorherzusagen, noch bevor neue Hardware- oder Softwarekonfigurationen vorgenommen werden. Beispiele für Veränderungen sind das Aufstellen neuer Maschinen, die Neuordnung der Verkabelung, die Anpassung der Klimaanlage usw. Seine Vorhersagen über die Risiken von Fehlern und Fehlfunktionen, die auftreten können, ermöglichen es, bestimmte Änderungen vor ihrer physischen Umsetzung zu bestätigen oder abzulehnen.
CFD-Studie zu Rechenzentren
Der digitale Zwilling ist in der Lage, thermoaeraulische Studien von Rechenzentren durchzuführen. Ähnlich wie die CFD-Simulation kann sie nach Hotspots im Raum suchen und eine optimierte Klimabemessung vorschlagen. Er ist auch in der Lage, Vorschläge für Energieoptimierungen zu machen. Denn der digitale Zwilling kann mithilfe seiner Simulationen verschiedener Last- und Kühlszenarien die ideale Ausblastemperatur der Geräte bestimmen. Die Senkung dieser Temperatur wird dazu führen, dass die Geräte weniger Energie benötigen und die damit verbundenen Kosten sinken.
Eine der Schlüsselrollen des digitalen Zwillings ist seine kritische Analyse. Bei diesen kritischen Analysen werden verschiedene Szenarien von Ausfällen, also dem Herunterfahren eines oder mehrerer Systeme, simuliert und beobachtet, was passiert. Bei Systemausfällen steigt die Temperatur sehr schnell an, daher ist es wichtig, bereits im Vorfeld für geeignete Systeme zu sorgen, die die Temperatur senken.
Externe CFD-Studie von Rechenzentren
Bei externen thermoaeraulischen Studien von Rechenzentren, die mithilfe von CFD durchgeführt werden, werden die Luftbewegung und die Winde außerhalb des Rechenzentrums untersucht. Die äußeren Bedingungen wirken sich auf die Leistung der verschiedenen Geräte aus, aus denen das Rechenzentrum besteht. EOLIOS führt diese externen Studien durch, um sicherzustellen, dass das Rechenzentrum auch unter den extremsten Umständen optimal funktioniert. Dazu werden mehrere Szenarien in verschiedenen Betriebsmodi und unter verschiedenen Wetterbedingungen durchgeführt. Diese externen CFD-Studien helfen, die Risikobewertung zu vervollständigen, das Design zu optimieren und den Energieverbrauch des Rechenzentrums zu senken.
Potenzielle Herausforderungen der digitalen Zwillinge, die nicht übersehen werden sollten
Obwohl digitale Zwillinge viele Vorteile für die Verwaltung von Rechenzentren bieten, kann ihr Einsatz auch potenzielle Herausforderungen mit sich bringen.
- Hohe Anfangskosten: Die Erstellung eines digitalen Zwillings kann ein kostspieliger Prozess sein, der Investitionen in hochentwickelte Simulationsausrüstung und -software erfordert, insbesondere im Hinblick auf Strömungsmechanik und CFD.
- Komplexität : Rechenzentren sind komplexe Umgebungen mit vielen miteinander verbundenen Geräten und Systemen. Die Erstellung eines genauen digitalen Zwillings kann ein komplexer Prozess sein, der ein umfassendes Verständnis der Infrastruktur und ihrer Interaktionen erfordert.
- Bedarf an genauen Daten: Um effektiv zu sein, muss ein digitaler Zwilling mit genauen und aktuellen Daten gefüttert werden. Dies kann eine ständige Überwachung der Infrastruktur und eine automatisierte Datenerfassung erfordern, was schwierig zu implementieren sein kann.
- Integration in bestehende Systeme : Die Integration eines digitalen Zwillings in bestehende Managementsysteme kann eine Herausforderung darstellen, da sie unter Umständen erhebliche Änderungen an bestehenden Prozessen und Werkzeugen erfordert.
- Vertraulichkeit und Sicherheit : Die von einem digitalen Zwilling gesammelten Daten können sensibel sein und müssen vor unbefugtem Zugriff geschützt werden.
Überblick über die Software 6SigmaRoom
6SigmaRoom ist das am häufigsten verwendete Tool für die CFD von Rechenzentren jeder Größe. Es ist eine umfassende Software für den digitalen Zwilling. Dieser CFD-Solver ist in der Lage, eine digitale 3D-Darstellung des physischen Rechenzentrums zu erstellen. Er befasst sich mit der Planung und dem Betrieb von Rechenzentren. Es ermöglicht die Simulation der Auswirkungen einer oder mehrerer Änderungen auf die physische Kapazität und die Kühleffizienz eines Rechenzentrums und damit die Simulation von Ausfällen. Ihr Ziel ist es, zuverlässige, widerstandsfähige Infrastrukturen zu entwerfen, die mitmaximaler Kapazität arbeiten können und gleichzeitig die Energieeffizienz verbessern.
EOLIOS nutzt die CFD-Simulation, um die Luftströme in einem Raum zu berechnen und in 3D zu visualisieren. Wir bieten Entscheidungshilfen durch die Bereitstellung von Leistungskennzahlen, um die Effizienz der Raumkühlung zu optimieren. Durch die Vermeidung von Hotspots und die Bereitstellung der richtigen Luftmenge zur Kühlung der Elektronik sorgt die Software für einen reibungslosen Betrieb. Das von 6SigmaRoom erstellte vollständige Modell des Rechenzentrums bietet die Verwaltung vieler anderer Aspekte der Anlage, wie z. B. die Netzwerkverkabelungoder die Stromverteilungskette.
Die digitalen Zwillinge von Rechenzentren im Überblick
Schließlich bieten digitale Zwillinge ein enormes Potenzial zur Verbesserung der Leistung und Verwaltung von Rechenzentren. Durch die Nutzung von Daten, die von Sensoren und über das reale System gesammelt werden, können digitale Zwillinge helfen, Ausfälle zu verhindern und die Energieeffizienz zu verbessern. Rechenzentren, die diese Technologie einsetzen, können von einer genaueren Überwachung, niedrigeren Betriebskosten und einer besseren langfristigen Nachhaltigkeit profitieren.
