デジタルツイン： データセンターの熱問題に対処するための6つのステップ

データセンターを設計する人は誰でも、複雑な熱管理の問題（外部サイトにリンク）に直面します。データセンターに大量の電力が必要であることはよく知られています。裏を返せば、ほとんどの電力は熱に変わり、気流への影響や冷却システムに多大な負担がかかっています。熱問題に加えて、データセンターの設計者は組織的な問題にも対処しなければなりません。通常、社内のさまざまな部署からの要件を集約する必要があります。このように要件を統合し、設計全体を最適化することも大きな課題の１つです。

データセンターの構築後に熱の問題が発覚した場合、対応するための変更でコストがかかるため、これは誰もが避けたいと考えるはずです。さらに、データセンターが稼働し始めると、時間の経過とともにIT機器が、設計時のレイアウトやスペースとは異なる配置に変更されるという事実もあります。つまり、最適なパフォーマンスで効率的なデータセンターを運用するには、キャパシティの利用率、エネルギー効率、ダウンタイムのリスク管理との間で微妙なバランスを取る必要があるのです。

最適なアプローチは、データセンターのデジタルツインを構築し、仮想空間上に3Dで完全再現したモデルをコンピュータ上で解析できるようにすることです。これは、自動車産業などの分野で使われているデジタルツインとコンセプトが似ています。自動車の物理モデルを風洞に入れるのは非常にコストがかかるため、デジタルツインを使って仮想環境でモデルの検証を行う方が良いと考えられます。

データセンター業界の場合、デジタルツインモデルを精度と有用性の高いものにする上で必須の特性に「気流」と「冷却」があります 。気流と冷却の複雑さや、各IT機器を適切な温度に保つ必要性を踏まえると、データセンターのデジタルツインでは熱流体解析（CFD）を活用して、気流と冷却の高精度なシミュレーションを行う必要があります。

データセンターの設計と運用管理にデジタルツインを使用すると、以下のような利点があります。

• 実際に機器を設置する前に冷却性能と電力性能を検証

「新規データセンターの構築、既存データセンターの拡張計画、問題のトラブルシューティング、重要な電力および冷却インフラの設計」のいずれにおいても、デジタルツインを用いることで、要件を損なうことなく設計が機能するという確信物理学ベースの解析が可能なデジタルツインは、設計プロセスを劇的に簡略化し、冷却や電力の性能を効果的に検証することができます。

Thésée DataCenter社は、データセンターの設計と運用管理の両方で使用するDataCenter Digital Twinを導入しました。HPE Services（外部サイトにリンク）とのパートナーシップにより、同社はデジタルツインモデルを使用してデータセンターの設計コンセプトを事前に検証しました。その後、データセンターのデジタルツインを運用管理に活用することで、運用パフォーマンスを最適化し、充実していて革新的な顧客体験の提供を実現しました。デジタルツインにより、顧客はIT機器、電力、運用状況の3D情報にアクセスできるようになりました。お客様事例はこちらからご覧ください。

• キャパシティ計画への影響を検証

キャパシティ計画の課題は、チーム間の効率的なコミュニケーションに加えて、信頼性とスピード感のある計画が必要な点です。多くの場合、長期的なキャパシティ管理計画よりも短期的な課題解決が優先され、長期的にはデータセンターのパフォーマンスが低下します。デジタルツインにより、運用管理者は柔軟性とスピードを維持しながら、十分な情報に基づいたキャパシティ計画を立てることができます。また、部門間の連携を促進し、ボトルネックの解消や不要なコストの削減に役立ちます。

ある大手ヘルスケア企業は、デジタルツインを使用して従来のデータセンターを近代化することに成功しました。これにより、耐障害性を損なうことなく、余剰キャパシティを最小化し、高密度のシステムに必要な電力・冷却・スペースの課題を克服しました。お客様事例はこちらからご覧ください。

• 熱設計プロセスを加速させる

データセンターのデジタルツインを構築する際、ユーザーはITサーバーからACUに至るまで、事前に用意されたライブラリアイテムから選択できます。つまり、機器ごとの挙動のわずかな違いが、データセンター全体のデジタルツインモデルで再現されます。

ホールセール型コロケーション事業者のKao Data社は、を用いたデータセンターのデジタルツインモデルを構築し、CFD解析ソフトウェアを使用して設計を検証しました。お客様事例はこちらからご覧ください。

• コスト削減とエネルギー効率の向上

デジタルツインは、ビジネスの可能性を広げるために活用できます。利用するキャパシティを最適化し、コスト削減につながります。コンピュータ上でシナリオ解析を行うことができれば、より簡単に最適化することができます。ビジネスのコスト削減に役立つだけでなく、よりエネルギー効率の高い持続可能なデータセンターの運営にも貢献します。

自動車、ヘルスケア、金融機関、航空宇宙などの大手グローバル企業は、データセンターのデジタルツインを利用して、耐障害性を損なうことなく、電力、冷却、スペースを最適化することに成功しました。その詳細な方法については、こちらのeBook（英語）をご覧ください。

• 信頼性の確保

デジタルツインを使用することで、設計者はSLAを確実に満たすことができます。デジタルツインは、施設の現在のパフォーマンスだけでなく、将来の状況も予想できます。また、さまざまな設計案を構築前に比較することが可能です。コロケーション事業者は、デジタルツインモデルを使用して、提案されたSLAを満たすことができることを顧客に示すこともできます。

• 新たな設計案を迅速に・低リスクで検証

デジタルツインは、データセンター運用管理の効率化に役立ちます。物理学ベースの解析を用いて、新たな要求への対応を迅速かつ事実に基づいて評価できるため、時間とコストの削減、リスクの低減が可能です。このようにモデル化することは、データセンターが変化するビジネスニーズに適応するのに役立ちます。業界の専門家が考えるデータセンター業界の変化と、変化のリスクを軽減する方法の詳細は、こちらのeBook（英語）ご覧ください。

デジタルツインの活用方法については、以下のWEBページもご覧ください。

Thermal in Data Centers（英語ブログ）

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Translator: Hayate Iritani
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