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)和機構(gòu)對數(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）就顯得無所適從，無法依據(jù)外部信息進行有效決策。
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為了解決這些問題，在中國電子技術(shù)節(jié)能協(xié)會的主持下，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)專家和一線工程人員，歷經(jīng)一年多的時間，編制完成《數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生技術(shù)規(guī)范》。
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該規(guī)范于2021年10月20日，以團體標(biāo)準的形式正式發(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)字孿生團體標(biāo)準，也是數(shù)字孿生類項目實際落地過程中難得一見的重要參考，能夠為數(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)準確的依據(jù)。
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接下來，我們將從應(yīng)用場景和數(shù)字孿生化兩個方面，對本規(guī)范中最核心最重要的部分進行解讀，讓您快速了解規(guī)范的精華內(nèi)容。

01 應(yīng)用場景

不想當(dāng)將軍的士兵不是好士兵，不解決實際問題的數(shù)字孿生應(yīng)用也不是有價值的應(yīng)用。數(shù)字孿生應(yīng)用自從推出以來，雖然以其直觀易懂的表達和交互方式、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、中看不中用等負面的評價。
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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》的專家組成員，在編制規(guī)范的過程中，就著重考慮了應(yīng)用的實用價值問題。他們考察了幾十個由規(guī)范編制組成員單位承建的數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生成功項目，再結(jié)合最新的技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢，總結(jié)出了幾十種應(yīng)用場景。下面，我們列舉運維優(yōu)化階段常見的14類應(yīng)用場景進行說明，為了便于讀者的理解，我們又把這些應(yīng)用場景分為基礎(chǔ)應(yīng)用場景和融合應(yīng)用場景兩大類：

1.1 基礎(chǔ)應(yīng)用場景

基礎(chǔ)應(yīng)用場景是指數(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)揮作用的場景。這些場景實現(xiàn)起來難度較低，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、變更評估、模擬演練和人員培訓(xùn)。
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以容量管理為例，只需管理對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)中心海量機柜及其內(nèi)設(shè)備的承重、能耗和空間等維度的容量管理。

1.2 融合應(yīng)用場景

融合應(yīng)用場景是指數(shù)字孿生系統(tǒng)需要集成多個外部系統(tǒng)的能力和數(shù)據(jù)，來共同實現(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)用場景實現(xiàn)起來難度較高，周期較長，需要一段時間的完善和優(yōu)化才能無縫融合在一起，進而發(fā)揮作用。它們包括：氣流組織優(yōu)化、故障檢測、故障預(yù)測、安全評估、健康評估、故障定位、壽命預(yù)測、智能巡檢、運行優(yōu)化。
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以安全評估為例，數(shù)字孿生系統(tǒng)需要綜合實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗，通過數(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)手段來實現(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。
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總體來說，規(guī)范中提及的數(shù)字孿生場景較多，覆蓋面也較廣。那么，數(shù)據(jù)中心的用戶如何來進行選擇落地呢？作為極少數(shù)在數(shù)據(jù)中心管理和數(shù)字孿生兩個領(lǐng)域都有豐富項目經(jīng)驗的廠商，UINO 優(yōu)锘建議用戶從以下三個維度進行考慮：

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買基礎(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)用場景。預(yù)算不大的數(shù)據(jù)中心，可以將重點聚焦于建設(shè)周期短、成本較低的基礎(chǔ)應(yīng)用場景上；
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②自身特點：不同的數(shù)據(jù)中心具有不同的特點，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)用場景的落地。比如面向市場對外提供服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，對應(yīng)用場景在運營維度會有特殊的要求，而面向企業(yè)內(nèi)部提供服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，對運維應(yīng)用場景有更個性化的要求。本規(guī)范中提及的應(yīng)用場景，很多都有運營或者運維的側(cè)重性，也或者兼而有之。如能耗分析和氣流組織優(yōu)化等場景，更強調(diào)在運營成本上的考慮；而故障預(yù)測和變更分析等場景，則是從運維可靠性角度去考慮是否選擇；
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③未來發(fā)展：數(shù)字孿生應(yīng)用場景和數(shù)據(jù)中心的的未來發(fā)展是互相促進的。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，就會有選擇的使用數(shù)字孿生系統(tǒng)的某些應(yīng)用場景；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)有的管理對象和對象產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以多維度的方式展示出來，維度越多，用戶進行關(guān)于數(shù)據(jù)中心未來發(fā)展的科學(xué)決策和突破性創(chuàng)新的成功概率就越高。

02 數(shù)字孿生化

本次規(guī)范中，對數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生等級及其包含的三大評價因子：數(shù)字孿生化等級、數(shù)字孿生覆蓋完整度等級和數(shù)字孿生應(yīng)用水平等級，在術(shù)語定義和具體含義方面都進行了說明，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)水平和未來發(fā)展目標(biāo)。
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這三項因子中，數(shù)字孿生覆蓋完整度和數(shù)字孿生應(yīng)用水平兩項比較容易理解，而且上一章應(yīng)用場景的說明中，也變相地闡述了應(yīng)用水平的內(nèi)涵。但對于數(shù)字孿生化這個概念，估計大多數(shù)人會比較陌生。不過，透徹地理解數(shù)字孿生化對于理解整個規(guī)范、實現(xiàn)應(yīng)用場景乃至成功地建設(shè)數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生系統(tǒng)，都是至關(guān)重要的，所以接下來我們將對這個概念進行詳細解讀。
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從定義上，我們能夠理解，數(shù)字孿生化就是對物理世界的實體進行數(shù)字轉(zhuǎn)化的過程。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？這些問題可不是這一句定義就能說得清楚的，答案需要在數(shù)字孿生化等級中尋找。

★等級劃分

①第1級 幾何模型

數(shù)字孿生化的第1級，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)、機柜系統(tǒng)等的幾何模型，實現(xiàn)空間定位。
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本等級就是利用工具對數(shù)據(jù)中心進行建模，把數(shù)據(jù)中心里所有用戶關(guān)心的管理對象在數(shù)字孿生系統(tǒng)中進行還原呈現(xiàn)。
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第1級要求滿足了以后，用戶就可以基于管理對象的幾何模型和空間信息，實現(xiàn)一些具體的應(yīng)用場景。比如故障設(shè)備的物理位置定位、智能巡檢時的路徑尋找等。

②第2級 數(shù)據(jù)描述

數(shù)字孿生化的第2級，是在第1級的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、機柜系統(tǒng)的材料和物理特性進行描述，包括采用仿真方法對相應(yīng)系統(tǒng)進行物理特性描述。
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本等級的要求，本質(zhì)上就是把管理對象自身的一些物理特性從原來抽象的數(shù)字方式表達轉(zhuǎn)換為圖形方式表達。
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第2級要求滿足了以后，用戶就可以基于這些直觀易懂的管理對象物理特性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)一些具體的應(yīng)用場景。比如將機房中的溫度從抽象的攝氏度轉(zhuǎn)換為溫度云圖，以帶有動態(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 數(shù)據(jù)融合

數(shù)字孿生化的第3級，是在第2級的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、機柜系統(tǒng)、布線系統(tǒng)、服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，與數(shù)據(jù)中心周圍環(huán)境和場景的融合。
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滿足本等級數(shù)字孿生化要求，就是利用不同系統(tǒng)的管理對象在物理空間或者邏輯連接上的關(guān)系數(shù)據(jù)，進行運算處理后，得出一些對于幫助用戶快速決策的數(shù)據(jù)，并以圖形化的方式展示出來。
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第3級要求滿足了以后，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)，實現(xiàn)一些具體的應(yīng)用場景。比如在模擬演練中，可以了解到當(dāng)某個電氣系統(tǒng)的配電柜出現(xiàn)故障后，哪些機柜中的服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)會受影響；再比如故障定位時，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)進行確認。

④第4級 動態(tài)孿生

數(shù)字孿生化的第4級，是在第3級的基礎(chǔ)上，通過自動采集各系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字孿生隨著物理世界時間的變化動態(tài)調(diào)整。
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本等級的要求，從機制上說，有點類似于從監(jiān)控系統(tǒng)的時序數(shù)據(jù)庫中獲取監(jiān)控記錄，每一條監(jiān)控記錄都是既包含指標(biāo)數(shù)據(jù)，又包含時間戳數(shù)據(jù)
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第4級要求滿足了以后，用戶就可以利用這些數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)中心各類管理對象進行歷史回溯和分析預(yù)測，并將整個過程通過數(shù)字孿生方式呈現(xiàn)。在本規(guī)范中提到的預(yù)測或者優(yōu)化類的應(yīng)用場景，大多數(shù)是在數(shù)字孿生化等級達到4級后才能實現(xiàn)的。

⑤第5級 自主孿生

數(shù)字孿生化的第5級，是自主實現(xiàn)從數(shù)據(jù)中心幾何模型、數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)融合、動態(tài)孿生的數(shù)字孿生模型。
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本等級的要求，可以理解為在無人參與的情況下，數(shù)字孿生化能夠自動地和主動地達到動態(tài)孿生的級別。
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第5級要求滿足了以后，數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生系統(tǒng)就仿佛有了生命一般，能夠自行繁衍和進化。比如能夠主動發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心管理對象增加后，然后通過自動化建模滿足第1等級等。
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從目前的科技發(fā)展水平來看，滿足自主孿生等級的要求還不現(xiàn)實，而是需要相應(yīng)的支撐手段，比如人工智能、大數(shù)據(jù)等多項技術(shù)發(fā)生革命性的變化。
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數(shù)字孿生系統(tǒng)和應(yīng)用場景的建設(shè)依賴于數(shù)字孿生化，那么數(shù)字孿生化的實現(xiàn)依賴于什么呢？顯而易見，是軟件產(chǎn)品。可是，目前市場上各種數(shù)字孿生產(chǎn)品眾多，做出正確的選擇并不容易。接下來，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因素。
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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。
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智能性，是指在模型文件利舊的過程中，盡量多的利用系統(tǒng)的能力而非人工進行模型的可用性轉(zhuǎn)換。比如，一個精度很高的BIM模型在應(yīng)用到日常管理中時，需要進行大量的裁剪，如果這個工作由人工來完成，費時費力，還不如重新制作更簡單。而使用一些智能算法則能夠加速這個模型轉(zhuǎn)換的過程。
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豐富性，是指在軟件產(chǎn)品應(yīng)能夠自動豐富的模型庫。數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施和硬件雖然數(shù)量眾多，但相對來說都比較標(biāo)準。如果一個產(chǎn)品有足夠多的歷史積累，其自帶模型庫是能夠包含絕大多數(shù)管理對象的幾何模型的，這對于系統(tǒng)建設(shè)效率和成本都是相當(dāng)重要的。

②資源

數(shù)字孿生化等級中，無論第2級是數(shù)據(jù)描述，第3級的數(shù)據(jù)融合，還是第4級的動態(tài)孿生，這三個級別的共同之處就是，利用豐富直觀的數(shù)字孿生手段去替代原來晦澀抽象的數(shù)字表達方式。
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在這里，我們把這些豐富直觀的數(shù)字孿生手段，簡稱為資源。比如表示數(shù)據(jù)中心一個封閉房間內(nèi)溫度的云圖可以稱為一種資源，表示數(shù)據(jù)中心樓層中不同安全等級區(qū)域空間范圍的光柵圍欄也可以稱為一種資源。
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一個軟件產(chǎn)品，如果能夠把這些數(shù)據(jù)驅(qū)動的，反應(yīng)特定類型數(shù)據(jù)的可視化能力進行抽象，變成可復(fù)用的資源，就可以做到資源和功能的分離。這樣的專業(yè)化分工無論對于系統(tǒng)的建設(shè)進度還是建設(shè)效果，都是一個巨大的促進。
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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要素。

③數(shù)據(jù)

數(shù)字孿生化的第4級是動態(tài)孿生，需要自動采集各個系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)。顯而易見，各個系統(tǒng)是動態(tài)孿生的關(guān)鍵詞，因此，我們認為需要考慮的要素包括適配性和擴展性。
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數(shù)據(jù)中心的各種管理系統(tǒng)，通常開放性都比較好，都會根據(jù)業(yè)界標(biāo)準協(xié)議對外提供接口。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)中心各個領(lǐng)域各種主流的管理系統(tǒng)的接口，如施耐德、西門子等大廠的基礎(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。
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而擴展性，則是指對接外部一些非標(biāo)準接口的系統(tǒng)時，能夠通過一種靈活的方式實現(xiàn)這些特殊需求，比如腳本語言，或者外部插件。