近幾年，數(shù)字孿生理念被廣泛傳播和大量應(yīng)用，但是眾多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)對(duì)數(shù)字孿生有著各自不同的解讀。在這種情況下，那些管理復(fù)雜度日益增高，希望利用數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)提升管理效率的客戶（如數(shù)據(jù)中心）就顯得無(wú)所適從，無(wú)法依據(jù)外部信息進(jìn)行有效決策。

    為了解決這些問(wèn)題，在中國(guó)電子技術(shù)節(jié)能協(xié)會(huì)的主持下，由包括UINO優(yōu)锘科技在內(nèi)的多家知名學(xué)術(shù)組織、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)，召集了幾十位數(shù)字孿生領(lǐng)域的技術(shù)專(zhuān)家和一線工程人員，歷經(jīng)一年多的時(shí)間，編制完成《數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)規(guī)范》。

    該規(guī)范于2021年10月20日，以團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的形式正式發(fā)布。它既是數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域中首次正式發(fā)布的數(shù)字孿生團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)字孿生類(lèi)項(xiàng)目實(shí)際落地過(guò)程中難得一見(jiàn)的重要參考，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心領(lǐng)域的客戶應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)提供科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)。

    接下來(lái)，我們將從應(yīng)用場(chǎng)景和數(shù)字孿生化兩個(gè)方面，對(duì)本規(guī)范中最核心最重要的部分進(jìn)行解讀，讓您快速了解規(guī)范的精華內(nèi)容。

    02圖片應(yīng)用場(chǎng)景

    不想當(dāng)將軍的士兵不是好士兵，不解決實(shí)際問(wèn)題的數(shù)字孿生應(yīng)用也不是有價(jià)值的應(yīng)用。數(shù)字孿生應(yīng)用自從推出以來(lái)，雖然以其直觀易懂的表達(dá)和交互方式、炫酷的效果吸引了眾多的客戶，但也產(chǎn)生了花瓶、華而不實(shí)、中看不中用等負(fù)面的評(píng)價(jià)。

    為了保證數(shù)字孿生理念能夠在數(shù)據(jù)中心日常管理中真正發(fā)揮作用，《數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)規(guī)范》的專(zhuān)家組成員，在編制規(guī)范的過(guò)程中，就著重考慮了應(yīng)用的實(shí)用價(jià)值問(wèn)題。他們考察了幾十個(gè)由規(guī)范編制組成員單位承建的數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生成功項(xiàng)目，再結(jié)合最新的技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)出了幾十種應(yīng)用場(chǎng)景。下面，我們列舉運(yùn)維優(yōu)化階段常見(jiàn)的14類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行說(shuō)明，為了便于讀者的理解，我們又把這些應(yīng)用場(chǎng)景分為基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景和融合應(yīng)用場(chǎng)景兩大類(lèi)：

    2.1 基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景

    基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景是指數(shù)字孿生系統(tǒng)利用自身以及數(shù)據(jù)中心已有的常規(guī)系統(tǒng)（如網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)等）的一些算法和數(shù)據(jù)，就能夠發(fā)揮作用的場(chǎng)景。這些場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較低，周期較短，能夠讓數(shù)字孿生系統(tǒng)迅速發(fā)揮作用。它們包括：容量管理、能耗分析、變更評(píng)估、模擬演練和人員培訓(xùn)。

    以容量管理為例，只需管理對(duì)象的一些物理屬性數(shù)據(jù)（如尺寸，重量等）和性能數(shù)據(jù)（如能耗），輔之以數(shù)字孿生系統(tǒng)特有的實(shí)體三維仿真和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)中心海量機(jī)柜及其內(nèi)設(shè)備的承重、能耗和空間等維度的容量管理。

    2.2 融合應(yīng)用場(chǎng)景

    融合應(yīng)用場(chǎng)景是指數(shù)字孿生系統(tǒng)需要集成多個(gè)外部系統(tǒng)的能力和數(shù)據(jù)，來(lái)共同實(shí)現(xiàn)一些難度較高的功能。這些外部系統(tǒng)中，至少包含一套復(fù)雜度較高的管理系統(tǒng)。融合應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較高，周期較長(zhǎng)，需要一段時(shí)間的完善和優(yōu)化才能無(wú)縫融合在一起，進(jìn)而發(fā)揮作用。它們包括：氣流組織優(yōu)化、故障檢測(cè)、故障預(yù)測(cè)、安全評(píng)估、健康評(píng)估、故障定位、壽命預(yù)測(cè)、智能巡檢、運(yùn)行優(yōu)化。

    以安全評(píng)估為例，數(shù)字孿生系統(tǒng)需要綜合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、模型搭建等數(shù)字化技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些技術(shù)手段一方面需要大量的數(shù)據(jù)，另一方面又可能需要人工參與下的參數(shù)調(diào)優(yōu)，最終才能以可視化的方式直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。

    總體來(lái)說(shuō)，規(guī)范中提及的數(shù)字孿生場(chǎng)景較多，覆蓋面也較廣。那么，數(shù)據(jù)中心的用戶如何來(lái)進(jìn)行選擇落地呢？作為極少數(shù)在數(shù)據(jù)中心管理和數(shù)字孿生兩個(gè)領(lǐng)域都有豐富項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的廠商，UINO 優(yōu)锘建議用戶從以下三個(gè)維度進(jìn)行考慮：

    UINO優(yōu)锘建議

    ①成本預(yù)算：數(shù)據(jù)中心規(guī)模不一，成本預(yù)算額度也不盡相同。大型數(shù)據(jù)中心資金雄厚，更愿意做一些前瞻性的探索投資；而小型數(shù)據(jù)中心更傾向于把資金用在購(gòu)買(mǎi)基礎(chǔ)設(shè)施和核心管理軟件上。所以，數(shù)據(jù)中心用戶應(yīng)該根據(jù)自己的成本預(yù)算規(guī)模，選擇不同的應(yīng)用場(chǎng)景。預(yù)算不大的數(shù)據(jù)中心，可以將重點(diǎn)聚焦于建設(shè)周期短、成本較低的基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景上；

    ②自身特點(diǎn)：不同的數(shù)據(jù)中心具有不同的特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自身的業(yè)務(wù)特色或者技術(shù)特色去選擇應(yīng)用場(chǎng)景的落地。比如面向市場(chǎng)對(duì)外提供服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景在運(yùn)營(yíng)維度會(huì)有特殊的要求，而面向企業(yè)內(nèi)部提供服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，對(duì)運(yùn)維應(yīng)用場(chǎng)景有更個(gè)性化的要求。本規(guī)范中提及的應(yīng)用場(chǎng)景，很多都有運(yùn)營(yíng)或者運(yùn)維的側(cè)重性，也或者兼而有之。如能耗分析和氣流組織優(yōu)化等場(chǎng)景，更強(qiáng)調(diào)在運(yùn)營(yíng)成本上的考慮；而故障預(yù)測(cè)和變更分析等場(chǎng)景，則是從運(yùn)維可靠性角度去考慮是否選擇；

    ③未來(lái)發(fā)展：數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景和數(shù)據(jù)中心的的未來(lái)發(fā)展是互相促進(jìn)的。一方面，數(shù)據(jù)中心的管理層從業(yè)務(wù)和技術(shù)雙重角度去考量企業(yè)的發(fā)展方向，就會(huì)有選擇的使用數(shù)字孿生系統(tǒng)的某些應(yīng)用場(chǎng)景；另一方面，數(shù)字孿生系統(tǒng)本身的特色，也就是能夠把現(xiàn)有的管理對(duì)象和對(duì)象產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以多維度的方式展示出來(lái)，維度越多，用戶進(jìn)行關(guān)于數(shù)據(jù)中心未來(lái)發(fā)展的科學(xué)決策和突破性創(chuàng)新的成功概率就越高。

    03圖片數(shù)字孿生化

    本次規(guī)范中，對(duì)數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生等級(jí)及其包含的三大評(píng)價(jià)因子：數(shù)字孿生化等級(jí)、數(shù)字孿生覆蓋完整度等級(jí)和數(shù)字孿生應(yīng)用水平等級(jí)，在術(shù)語(yǔ)定義和具體含義方面都進(jìn)行了說(shuō)明，方便數(shù)據(jù)中心用戶從量化的角度衡量自身數(shù)字孿生系統(tǒng)的建設(shè)水平和未來(lái)發(fā)展目標(biāo)。

    這三項(xiàng)因子中，數(shù)字孿生覆蓋完整度和數(shù)字孿生應(yīng)用水平兩項(xiàng)比較容易理解，而且上一章應(yīng)用場(chǎng)景的說(shuō)明中，也變相地闡述了應(yīng)用水平的內(nèi)涵。但對(duì)于數(shù)字孿生化這個(gè)概念，估計(jì)大多數(shù)人會(huì)比較陌生。不過(guò)，透徹地理解數(shù)字孿生化對(duì)于理解整個(gè)規(guī)范、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景乃至成功地建設(shè)數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生系統(tǒng)，都是至關(guān)重要的，所以接下來(lái)我們將對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行詳細(xì)解讀。

    從定義上，我們能夠理解，數(shù)字孿生化就是對(duì)物理世界的實(shí)體進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)化的過(guò)程。但是，為什么要轉(zhuǎn)化？轉(zhuǎn)化到什么程度？能發(fā)揮什么作用？這些問(wèn)題可不是這一句定義就能說(shuō)得清楚的，答案需要在數(shù)字孿生化等級(jí)中尋找。

    ★等級(jí)劃分

    ①第1級(jí) 幾何模型

    數(shù)字孿生化的第1級(jí)，是要構(gòu)建數(shù)據(jù)中心幾何模型，包括園區(qū)、樓宇建筑結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)等的幾何模型，實(shí)現(xiàn)空間定位。

    本等級(jí)就是利用工具對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行建模，把數(shù)據(jù)中心里所有用戶關(guān)心的管理對(duì)象在數(shù)字孿生系統(tǒng)中進(jìn)行還原呈現(xiàn)。

    第1級(jí)要求滿足了以后，用戶就可以基于管理對(duì)象的幾何模型和空間信息，實(shí)現(xiàn)一些具體的應(yīng)用場(chǎng)景。比如故障設(shè)備的物理位置定位、智能巡檢時(shí)的路徑尋找等。

    ②第2級(jí) 數(shù)據(jù)描述

    數(shù)字孿生化的第2級(jí)，是在第1級(jí)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)的材料和物理特性進(jìn)行描述，包括采用仿真方法對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行物理特性描述。

    本等級(jí)的要求，本質(zhì)上就是把管理對(duì)象自身的一些物理特性從原來(lái)抽象的數(shù)字方式表達(dá)轉(zhuǎn)換為圖形方式表達(dá)。

    第2級(jí)要求滿足了以后，用戶就可以基于這些直觀易懂的管理對(duì)象物理特性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一些具體的應(yīng)用場(chǎng)景。比如將機(jī)房中的溫度從抽象的攝氏度轉(zhuǎn)換為溫度云圖，以帶有動(dòng)態(tài)箭頭的管線表示管道中氣體的流向，都屬于從抽象到直觀的轉(zhuǎn)換。

    ③第3級(jí) 數(shù)據(jù)融合

    數(shù)字孿生化的第3級(jí)，是在第2級(jí)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)、布線系統(tǒng)、服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，與數(shù)據(jù)中心周?chē)�環(huán)境和場(chǎng)景的融合。

    滿足本等級(jí)數(shù)字孿生化要求，就是利用不同系統(tǒng)的管理對(duì)象在物理空間或者邏輯連接上的關(guān)系數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算處理后，得出一些對(duì)于幫助用戶快速?zèng)Q策的數(shù)據(jù)，并以圖形化的方式展示出來(lái)。

    第3級(jí)要求滿足了以后，用戶就可以打破系統(tǒng)之間的隔閡，利用這些整合后的決策數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一些具體的應(yīng)用場(chǎng)景。比如在模擬演練中，可以了解到當(dāng)某個(gè)電氣系統(tǒng)的配電柜出現(xiàn)故障后，哪些機(jī)柜中的服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)受影響；再比如故障定位時(shí)，可以根據(jù)空間位置信息，調(diào)取故障設(shè)備附近的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)。

    ④第4級(jí) 動(dòng)態(tài)孿生

    數(shù)字孿生化的第4級(jí)，是在第3級(jí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自動(dòng)采集各系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生隨著物理世界時(shí)間的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整。

    本等級(jí)的要求，從機(jī)制上說(shuō)，有點(diǎn)類(lèi)似于從監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取監(jiān)控記錄，每一條監(jiān)控記錄都是既包含指標(biāo)數(shù)據(jù)，又包含時(shí)間戳數(shù)據(jù)

    第4級(jí)要求滿足了以后，用戶就可以利用這些數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)中心各類(lèi)管理對(duì)象進(jìn)行歷史回溯和分析預(yù)測(cè)，并將整個(gè)過(guò)程通過(guò)數(shù)字孿生方式呈現(xiàn)。在本規(guī)范中提到的預(yù)測(cè)或者優(yōu)化類(lèi)的應(yīng)用場(chǎng)景，大多數(shù)是在數(shù)字孿生化等級(jí)達(dá)到4級(jí)后才能實(shí)現(xiàn)的。

    ⑤第5級(jí) 自主孿生

    數(shù)字孿生化的第5級(jí)，是自主實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)中心幾何模型、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)融合、動(dòng)態(tài)孿生的數(shù)字孿生模型。

    本等級(jí)的要求，可以理解為在無(wú)人參與的情況下，數(shù)字孿生化能夠自動(dòng)地和主動(dòng)地達(dá)到動(dòng)態(tài)孿生的級(jí)別。

    第5級(jí)要求滿足了以后，數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生系統(tǒng)就仿佛有了生命一般，能夠自行繁衍和進(jìn)化。比如能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心管理對(duì)象增加后，然后通過(guò)自動(dòng)化建模滿足第1等級(jí)等。

    從目前的科技發(fā)展水平來(lái)看，滿足自主孿生等級(jí)的要求還不現(xiàn)實(shí)，而是需要相應(yīng)的支撐手段，比如人工智能、大數(shù)據(jù)等多項(xiàng)技術(shù)發(fā)生革命性的變化。

    數(shù)字孿生系統(tǒng)和應(yīng)用場(chǎng)景的建設(shè)依賴(lài)于數(shù)字孿生化，那么數(shù)字孿生化的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于什么呢？顯而易見(jiàn)，是軟件產(chǎn)品�？墒�，目前市場(chǎng)上各種數(shù)字孿生產(chǎn)品眾多，做出正確的選擇并不容易。接下來(lái)，我們趁熱打鐵，利用剛剛提及的數(shù)字孿生化，從模型、資源和數(shù)據(jù)三個(gè)維度，為大家提供軟件產(chǎn)品選型的建議。

    UINO優(yōu)锘建議

    ①模型

    數(shù)字孿生化的第1級(jí)就是幾何模型，這是數(shù)字孿生系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在模型維度上，需要考慮兼容性、智能性和豐富性三個(gè)因素。

    兼容性，是指能夠盡可能兼容使用用戶已有的各種模型，包括數(shù)據(jù)中心土建工程遺留的BIM文件和CAD圖紙，硬件設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備三維模型文件等。

    智能性，是指在模型文件利舊的過(guò)程中，盡量多的利用系統(tǒng)的能力而非人工進(jìn)行模型的可用性轉(zhuǎn)換。比如，一個(gè)精度很高的BIM模型在應(yīng)用到日常管理中時(shí)，需要進(jìn)行大量的裁剪，如果這個(gè)工作由人工來(lái)完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還不如重新制作更簡(jiǎn)單。而使用一些智能算法則能夠加速這個(gè)模型轉(zhuǎn)換的過(guò)程。

    豐富性，是指在軟件產(chǎn)品應(yīng)能夠自動(dòng)豐富的模型庫(kù)。數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施和硬件雖然數(shù)量眾多，但相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較標(biāo)準(zhǔn)。如果一個(gè)產(chǎn)品有足夠多的歷史積累，其自帶模型庫(kù)是能夠包含絕大多數(shù)管理對(duì)象的幾何模型的，這對(duì)于系統(tǒng)建設(shè)效率和成本都是相當(dāng)重要的。

    ②資源

    數(shù)字孿生化等級(jí)中，無(wú)論第2級(jí)是數(shù)據(jù)描述，第3級(jí)的數(shù)據(jù)融合，還是第4級(jí)的動(dòng)態(tài)孿生，這三個(gè)級(jí)別的共同之處就是，利用豐富直觀的數(shù)字孿生手段去替代原來(lái)晦澀抽象的數(shù)字表達(dá)方式。

    在這里，我們把這些豐富直觀的數(shù)字孿生手段，簡(jiǎn)稱(chēng)為資源。比如表示數(shù)據(jù)中心一個(gè)封閉房間內(nèi)溫度的云圖可以稱(chēng)為一種資源，表示數(shù)據(jù)中心樓層中不同安全等級(jí)區(qū)域空間范圍的光柵圍欄也可以稱(chēng)為一種資源。

    一個(gè)軟件產(chǎn)品，如果能夠把這些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，反應(yīng)特定類(lèi)型數(shù)據(jù)的可視化能力進(jìn)行抽象，變成可復(fù)用的資源，就可以做到資源和功能的分離。這樣的專(zhuān)業(yè)化分工無(wú)論對(duì)于系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)度還是建設(shè)效果，都是一個(gè)巨大的促進(jìn)。

    所以，可復(fù)用性和可分離性是資源維度上需要考慮的兩個(gè)要素。

    ③數(shù)據(jù)

    數(shù)字孿生化的第4級(jí)是動(dòng)態(tài)孿生，需要自動(dòng)采集各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。顯而易見(jiàn)，各個(gè)系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)孿生的關(guān)鍵詞，因此，我們認(rèn)為需要考慮的要素包括適配性和擴(kuò)展性。

    數(shù)據(jù)中心的各種管理系統(tǒng)，通常開(kāi)放性都比較好，都會(huì)根據(jù)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對(duì)外提供接口。所謂的適配性，就是要求數(shù)字孿生產(chǎn)品中，已經(jīng)內(nèi)置了與數(shù)據(jù)中心各個(gè)領(lǐng)域各種主流的管理系統(tǒng)的接口，如施耐德、西門(mén)子等大廠的基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)。適配性良好的系統(tǒng)，完全可以做到即裝即配即用。

    而擴(kuò)展性，則是指對(duì)接外部一些非標(biāo)準(zhǔn)接口的系統(tǒng)時(shí)，能夠通過(guò)一種靈活的方式實(shí)現(xiàn)這些特殊需求，比如腳本語(yǔ)言，或者外部插件。