O que é o gémeo digital de um centro de dados?
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- Gémeos digitais
- Propriedades exclusivas
- Otimização energética
- Controlo dos centros de dados
- Centro de dados
- Estudos internos e externos
- Uma equipa apaixonada
Os nossos projectos :
Gémeos digitais: um trunfo para a gestão dos centros de dados
Otimizar os custos e o desempenho: a contribuição dos gémeos digitais nos centros de dados
Os centros de dados tornaram-se uma parte essencial da infraestrutura de TI moderna, permitindo às empresas armazenar, gerir e processar grandes quantidades de dados de forma eficiente. No entanto, os problemas de gestão dos centros de dados podem ser numerosos e complexos.
- Complexidade da gestão: Os centros de dados são constituídos por milhares de equipamentos interligados, desde servidores e unidades de armazenamento a equipamentos de refrigeração e de fornecimento de energia. A gestão de todos estes elementos pode ser muito complexa e requer conhecimentos técnicos consideráveis.
- Custos elevados: Os centros de dados podem representar uma despesa importante para as empresas, com custos elevados deaquisição de equipamento, criação de infra-estruturas e gestão de instalações. Os custos energéticos da alimentação do equipamento e da manutenção de temperaturas adequadas são também significativos.
- Manutenção: A manutenção do equipamento de um centro de dados é essencial para garantir que os sistemas funcionam corretamente e que os serviços continuam a ser prestados. Isto pode implicar um tempo de inatividade planeado para actualizações e reparações, o que pode resultar numa interrupção temporária dos serviços.
- Escalabilidade: As necessidades das empresas em termos de armazenamento e processamento de dados podem evoluir rapidamente, e os centros de dados devem ser capazes de se adaptar a essas mudanças. Isto pode exigir investimentos adicionais em infra-estruturas e equipamento.
- Segurança : Os centros de dados podem conter informações sensíveis e confidenciais, o que os torna um alvo potencial de ataques informáticos. A segurança das instalações é, por conseguinte, essencial para garantir a confidencialidade e a segurança dos dados armazenados.
É aí que entram os gémeos digitais. Estas réplicas virtuais de sistemas e equipamentos físicos dão aos gestores de centros de dados uma visão completa e precisa da sua infraestrutura. Os gémeos digitais podem ajudar a monitorizar continuamente equipamentos e sistemas, prever potenciais falhas, melhorar a eficiência energética e planear actualizações e reparações.
Neste documento, exploramos a forma como os gémeos digitais podem ser utilizados nos centros de dados para melhorar a gestão dos activos, reduzir os custos operacionais e melhorar a sustentabilidade. Analisaremos também os benefícios desta tecnologia para as empresas e organizações, bem como os potenciais desafios associados à sua implementação.
O que é um centro de dados?
No interior de um centro de dados: máquinas potentes e sistemas de refrigeração sofisticados
Um centro de dados é uma instalação que contém uma grande quantidade de equipamento informático essencial para o armazenamento, processamento, gestão e distribuição de milhares de milhões de dados.
Estes dados são armazenados em sistemas de armazenamento, tais como matrizes de discos rígidos, dispositivos de armazenamento em rede ou na nuvem. Com tudo isto, a potência de um centro de dados pode atingir os 100 megawatts (MW).
Os centros de dados são locais particularmente seguros, com recurso a sistemas de segurança e vigilância, porque contêm uma grande quantidade de informações confidenciais. São também climatizados para garantir o bom funcionamento dos servidores e de outras máquinas que geram calor. Estão disponíveis váriossistemas de refrigeração para manter a temperatura a um nível ótimo. Além disso, estão equipados com numerosos sistemas de alimentação eléctrica redundantes para garantir um funcionamento ininterrupto e uma disponibilidade contínua dos serviços em caso de falha do hardware ou de cortes de energia. Estes sistemas podem ser geradores de reserva e/ou sistemas de inversores.
Estes centros de dados desempenham um papel fundamental na infraestrutura da Internet e da computação moderna, contribuindo para a gestão e disponibilidade dos serviços em linha utilizados diariamente.
O que é o gémeo digital de um centro de dados?
O gémeo digital: uma poderosa representação virtual do nosso mundo físico
Um gémeo digital é uma representação visual completa e fiel de um objeto físico ao longo do seu ciclo de vida. Utiliza dados em tempo real dos sensores do objeto para simular continuamente o seu comportamento e monitorizar as suas operações e desempenho, antecipar falhas e tomar decisões.
O gémeo digital baseia-se na transmissão de informações a muito alta velocidade, como a fibra ótica ou a rede 5G (ou 6G dentro de alguns anos). Está a ser desenvolvida em torno da Internet dasCoisas (IoT) e da inteligência artificial (IA), em particular da aprendizagem automática ou da aprendizagem profunda. De facto, o gémeo digital faz previsões e depois observa a diferença entre essas previsões e a realidade, para aprender e aperfeiçoá-las mais tarde.
O gémeo digital parece uma simulação complexa, mas existe uma grande diferença entre eles. As simulações também modelam sistemas reais e simulam o seu comportamento. Este último só pode ser uma indicação do comportamento real do objeto ou sistema, não da realidade. O gémeo digital pode modelar a relação exacta entre o produto ou sistema e a realidade, bem como todo o seu ciclo de vida, utilizando dados adquiridos em tempo real.
Diferentes tipos de gémeos digitais
A tecnologia subjacente aos gémeos digitais continua a ser, em termos gerais, a mesma, mas podem ser diferenciados pelo seu tipo de aplicação.
Gémeos de produtos digitais
Os gémeos digitais permitem reproduzir integralmente todos os componentes de umproduto físico num ambiente virtual. Isto permite analisar os resultados em diferentes condições e fazer ajustes no mundo virtual, de modo a que o próximo produto físico tenha um desempenho exatamente igual ao esperado no terreno. Este tipo de gémeo digital facilita a tomada de decisões informadas sobre a conceção e a produção de produtos. O objetivo final é, portanto, melhorar o produto, evitar a multiplicação de protótipos físicos e minimizar os riscos potenciais associados à sua conceção.
Gémeos de processos digitais
Um gémeo de processo digital permite verificar a eficiência de um processo de fabrico ou de uma linha de produção no chão de fábrica antes de ser colocado em produção, utilizando simulações. Oferece uma visão completa de cada produto que sai da linha de produção. Podem ser criados gémeos digitais para todos os sistemas de fabrico. Os dados recolhidos, desde os fornecedores e as matérias-primas até ao produto final, podem ser utilizados para prever quando será necessária uma manutenção preventiva. Como resultado, as operações de fabrico são mais rápidas, mais eficientes e mais fiáveis.
Gémeos digitais de sistemas
Estes gémeos digitais processam digitalmente sistemas inteiros para compreender processos ou linhas de produção. Isto também permite determinar se a sincronização entre todos os sistemas é funcional e eficaz, e melhorar a eficiência de todo o sistema de produção e do produto.
O gémeo digital faz a sua estreia no sector da construção
A tecnologia de gémeos digitais é semelhante à combinação de BMS (Building Management System) e BIM (Building Information Modeling) no sector da construção.
BIM (Building Information Modeling)
O BIM cria um modelo digital de construção que visa centralizar todos os dados e informações relativos a um projeto de construção num modelo 3D inteligente e interativo. Este modelo contém não só um modelo 3D complexo do edifício, mas também característicasnão geométricas, como materiais, custos, prazos, desempenho energético e dados de operação e manutenção. As várias partes interessadas podem interagir em tempo real no mesmo modelo e partilhar uma vasta gama de informações. Trata-se de uma forma de simular e visualizar um projeto antes mesmo do seu início, a fim de identificar ineficiências e lacunas em termos de custos e recursos. O BIM tem um papel de supervisão, permitindo que os erros de um projeto sejam corrigidos antes da sua execução. Além disso, pode ser atualizado ao longo do seu ciclo de vida, para que os edifícios possam ser geridos da forma mais eficaz possível.
Sistema de gestão de edifícios (BMS)
A gestão eficiente das funções técnicas, do equipamento e dos recursos é conseguida através da tecnologia BMS. Isto reduz o consumo de energia do edifício, conhecido como “edifício inteligente”, quando este está a ser utilizado. Os sistemas envolvidos incluem aquecimento, ventilação, ar condicionado, iluminação e sistemas de segurança. A forma como estes edifícios são geridos tem um impacto direto no seu desempenho energético e no conforto dos seus ocupantes.
Complementaridade dos gémeos digitais
Assim, estas duas tecnologias complementam-se e, quando combinadas, permitem uma melhor otimização do desempenho de um edifício. O BIM baseia-se na criação e gestão de um modelo digital colaborativo ao longo de todo o projeto de construção, integrando informações de conceção e construção. O BMS, por outro lado, centra-se na gestão dos sistemas técnicos do edifício em funcionamento para maximizar a sua eficiência. Ao utilizar estas duas abordagens em conjunto, podemos melhorar o planeamento, a conceção, a construção, o funcionamento e a manutenção dos edifícios de uma forma mais eficiente e integrada.
Gémeos digitais num centro de dados
O gémeo digital do centro de dados é semelhante à fusão do BIM e do BMS, porque possui todas as funções destas duas tecnologias, o que o torna particularmente completo e rico em informações.
Supervisão de um centro de dados
Comparação: supervisão de centros de dados com e sem gémeos digitais
A supervisão dos centros de dados é concebível sem um gémeo digital. Para o efeito, são utilizados sistemas convencionais de gestão e de controlo. Os dados de temperatura, humidade, consumo de energia e desempenho dos vários sensores são recolhidos e analisados para monitorizar o estado do centro de dados.
Esta supervisão será menos eficiente e menos eficaz do que a supervisão com um gémeo digital. O gémeo digital é uma representação virtual em tempo real de todos os dados físicos e operacionais do centro de dados, permitindo uma monitorização completa e detalhada do seu desempenho. A sua utilização oferece uma série de vantagens:
Precisão
Sem um gémeo digital, torna-se mais difícil ter uma visão exaustiva e precisa de todos os dados operacionais e das complexas interações entre os equipamentos do centro de dados. Isto pode resultar num controlo parcial e impedir a deteção de certos problemas potenciais.
Reatividade
A deteção de problemas pode ser mais lenta quando a monitorização não é feita em tempo real, o que pode levar a atrasos na resposta e na resolução de problemas.
Otimização do desempenho
A capacidade de prever cenários utilizando dados de sensores passados e presentes é exclusiva do gémeo digital. Sem esta capacidade, a otimização do desempenho é mais limitada e menos precisa.
O papel do gémeo digital num centro de dados
O gémeo digital é uma tecnologia revolucionária para os centros de dados, permitindo-lhes otimizar a eficiência, a gestão de recursos, a segurança e a tomada de decisões.
Prevenir a manutenção
O gémeo digital recolhe e analisa os dados do equipamento para monitorizar as condições ambientais, como a humidade, a temperatura e o consumo de energia. Assim, é possível conhecer o estado do equipamento em qualquer altura e detetar precocemente os sinais de avaria do equipamento. Assim, é possível efetuar a manutenção antes de ocorrer um problema grave. Da mesma forma, o gémeo digital determina antecipadamente asnecessidades futuras de consumo dos vários sistemas que compõem o centro de dados, como os sistemas de aquecimento, ventilação, ar condicionado, iluminação e segurança. Esta perspetiva oferece um meio de gerir a capacidade do centro de dados para que possa expandir ou consolidar a sua infraestrutura, se necessário.
Otimização energética
O consumo de energia do centro de dados é obtido a partir do consumo de todos os equipamentos e sistemas que o compõem. O gémeo digital é capaz de analisar este consumo e, por conseguinte, identificar as zonas menos eficientes. Isto ajuda a implementar estratégias de otimização energética para reduzir os custos e a pegada ambiental.
Uma ferramenta de previsão e planeamento
Graças ao seu poder de previsão , o gémeo digital pode ser utilizado para efetuar testes. O seu objetivo é prever situações de mudança mesmo antes de serem feitas novas configurações de hardware ou software. Exemplos de alterações são a instalação de novas máquinas, a reorganização da cablagem, a regulação do ar condicionado, etc. As suas previsões dos riscos de erros e de disfunçõesque podem ocorrer permitem validar ou não certas alterações antes da sua aplicação física.
Estudo CFD de centros de dados
Simulação de falhas em centros de dados: como é que o gémeo digital se prepara para o inesperado?
O gémeo digital é capaz de efetuar estudos termo-aerodinâmicos de centros de dados. Tal como a simulação CFD, pode procurar pontos quentes no espaço e propor um dimensionamento climático optimizado. Pode igualmente propor medidas de otimização energética. De facto, o gémeo digital pode determinar a temperatura de descarga ideal para as unidades utilizando as suas simulações de diferentes cenários de carga e arrefecimento. A redução desta temperatura permite reduzir a energia necessária para os aparelhos e os custos associados.
Um dos principais papéis do gémeo digital é a sua análise crítica. Estas análises críticas implicam a simulação de vários cenários de falha, ou seja, a paragem de um ou mais sistemas, e a observação do que acontece. Em caso de falha do sistema, a temperatura aumenta muito rapidamente, pelo que é importante dispor previamente de sistemas adequados para reduzir essa temperatura.
Estudo dos focos de incêndio e da segurança contra incêndios :
Os gémeos digitais podem também ser utilizados para analisar os tempos de deteção de incêndios, as taxas de propagação do fumo, a temperatura, a visibilidade e outros parâmetros essenciais.
Utilizando modelos detalhados baseados nas leis da física e dados específicos sobre materiais, equipamentos e sistemas de segurança contra incêndios, os engenheiros podem obter previsões exactas do comportamento do fogo e avaliar a eficácia das medidas de segurança implementadas.
Monitorização da velocidade do ar durante um incêndio
Monitoriza as temperaturas quando deflagra um incêndio
Estudo CFD externo de centros de dados
A importância dos estudos CFD externos na resistência dos centros de dados a condições extremas
Os estudos termo-aerodinâmicos externos dos centros de dados, efectuados com CFD, envolvem o estudo do movimento do ar e dos ventos no exterior do centro de dados.
As condições exteriores têm um impacto no desempenho dos vários equipamentos que compõem o centro de dados.
A EOLIOS realiza estes estudos externos para garantir que o centro de dados funciona de forma óptima, mesmo nas circunstâncias mais extremas.
Para o efeito, foram realizados vários cenários em diferentes modos de funcionamento e condições meteorológicas. Estes estudos CFD externos permitem completa avaliação dos riscos, optimiza conceção e reduz o consumo o consumo de energia do centro de dados.
Os potenciais desafios dos gémeos digitais não devem ser ignorados
Embora os gémeos digitais ofereçam muitas vantagens para a gestão dos centros de dados, a sua utilização pode também apresentar potenciais desafios.
- Custo inicial elevado: A criação de um gémeo digital pode ser um processo dispendioso, exigindo o investimento em equipamento e software de simulação sofisticados, em especial para a mecânica dos fluidos e a CFD.
- Complexidade : Os centros de dados são ambientes complexos, com muitos equipamentos e sistemas interligados. A criação de um gémeo digital preciso pode ser um processo complexo que exige um conhecimento profundo da infraestrutura e das suas interacções.
- Necessidade de dados precisos: Para ser eficaz, um gémeo digital tem de ser fornecido com dados precisos e actualizados. Isto pode exigir uma monitorização constante da infraestrutura e a recolha automática de dados, o que pode ser difícil de implementar.
- Integração com os sistemas existentes: A integração de um gémeo digital nos sistemas de gestão existentes pode ser um desafio, uma vez que pode exigir alterações significativas aos processos e ferramentas existentes.
- Confidencialidade e segurança : Os dados recolhidos por um gémeo digital podem ser sensíveis e devem ser protegidos contra o acesso não autorizado.
Introdução ao software 6SigmaRoom
O EOLIOS utiliza a simulação CFD para calcular e visualizar os fluxos de ar num espaço em 3D. Oferecemos apoio à decisão, fornecendo índices de desempenho para otimizar a eficiência do arrefecimento da divisão. Ao evitar pontos quentes e ao fornecer a quantidade certa de ar para arrefecer os componentes electrónicos, o software garante um funcionamento suave. O modelo completo de centro de dados desenvolvido pela 6SigmaRoom oferece a gestão de muitos outros aspectos do local, como a cablagem de redee a cadeia de distribuição eléctrica.
O 6SigmaRoom é a ferramenta CFD mais utilizada para centros de dados de todas as dimensões. Trata-se de um pacote de software completo para o gémeo digital. Este solucionador CFD é capaz de produzir uma representação digital 3D do centro de dados físico. Concebe e explora centros de dados. Pode ser utilizado para simular o impacto de uma ou mais alterações na capacidade física e na eficiência de refrigeração de um centro de dados e, por conseguinte, para simular avarias. O seu objetivo é conceber infra-estruturas fiáveis, resilientes e capazes de funcionar com amáxima capacidade, melhorando simultaneamente a eficiência energética.
Os gémeos digitais dos centros de dados em poucas palavras
Por último, os gémeos digitais oferecem um enorme potencial para melhorar o desempenho e a gestão dos centros de dados. Utilizando dados recolhidos a partir de sensores e no próprio sistema, os gémeos digitais podem ajudar a evitar falhas e a melhorar a eficiência energética. Os centros de dados que adoptam esta tecnologia podem beneficiar de uma monitorização mais precisa, de custos operacionais mais baixos e de uma maior sustentabilidade a longo prazo.
