La richiesta di sistemi UPS ad alta potenza è determinata dalla crescita delle applicazioni ad alta intensità di calcolo e dalla continua necessità di soluzioni di alimentazione affidabili, compresi i servizi e le applicazioni a supporto della crescita dell’intelligenza artificiale e dell’edge computing. In seguito all’espansione del settore e del mercato, le ricerche evidenziano il ruolo sempre più critico della resilienza dei sistemi UPS nella progettazione di infrastrutture digitali critiche.
Poiché queste infrastrutture diventano sempre più fondamentali nelle funzioni quotidiane, l’affidabilità dei gruppi di continuità (UPS) non può più essere sottovalutata. La progettazione per l’affidabilità (Designing for reliability, DFR) è un elemento chiave per garantire il rispetto dell’uptime e offre un approccio completo alla realizzazione di sistemi UPS resilienti ed efficienti.
Conoscere le caratteristiche del design per l’affidabilità (DFR)
L’approccio della DFR è un metodo ingegneristico che integra l’affidabilità in ogni fase dello sviluppo del prodotto, dalla concettualizzazione alla gestione del ciclo di vita e dell’obsolescenza. Si tratta di una sequenza di procedure e test su prodotti, applicazioni e processi che si svolge dalle fasi di pianificazione e progettazione a quella di sviluppo del ciclo di realizzazione di un progetto. Il compito è di esaminare le prestazioni e le funzioni di un progetto in ambienti e situazioni specifiche o estreme nel corso di una durata del ciclo di vita identificata e prevista per:
· Compatibilità e integrabilità con i sistemi
· Affidabilità
· Ottimizzazione (come riflessione estesa e lungimirante)
Dal punto di vista funzionale, considerare l’affidabilità fin dal principio tende a essere più efficiente dal punto di vista dei costi rispetto ai test di affidabilità successivi all’implementazione. L’ingegneria simultanea praticata nei DFR consente ai team di tecnici di riunirsi e collaborare sui problemi previsti da diversi punti di vista, eliminando i silos progettuali che possono far sì che i potenziali problemi vengano trascurati: i requisiti di potenza, le restrizioni per l’assemblaggio, le vincoli di produzione, i limiti della supply chain, le considerazioni ambientali, i carichi che generano guasti e le cause di deterioramento prematuro sono solo alcuni dei problemi che i vari team dovranno affrontare durante lo sviluppo. Unendo le risorse durante le fasi di progettazione, prototipazione e collaudo, i team possono disporre di dati e approfondimenti di benchmark durante il processo di sviluppo del prodotto per quanto riguarda l’affidabilità, ridurre e ottimizzare i tempi di sviluppo e di implementazione e consentire che sistemi, componenti, programmi e procedure possano essere duplicati e standardizzati.
Per i sistemi UPS, la funzione DFR prevede analisi, test e meccanismi di feedback rigorosi per ridurre al minimo i rischi di guasti, proteggere le operatività aziendali e le risorse investite e migliorare le prestazioni in condizioni eterogenee. Privilegiando l’affidabilità fin dall’inizio, i sistemi UPS possono proteggere meglio le apparecchiature sensibili e consentire un funzionamento continuo, anche in caso di anomalie o guasti dell’alimentazione.
Affidabilità del prodotto
Alla base della DFR c’è la Design Failure Mode and Effect Analysis (DFMEA), un approccio rigoroso per identificare le potenziali modalità di guasto e il loro impatto. Gli ingegneri possono migliorare i progetti dei prodotti sfruttando le esperienze acquisite grazie al feedback dei clienti e ai rigorosi test di verifica. Per esempio, il sistema UPS Vertiv Trinergy incorpora caratteristiche come le batterie distribuite per una migliore tolleranza ai guasti e i nuclei auto-isolanti per prevenire la diffusione dei guasti, consentendo un funzionamento continuo anche in condizioni estreme.
Anche i test di verifica e validazione sono fondamentali per confermare che i sistemi UPS soddisfino i rigorosi standard di prestazione. Questi test, tra cui i test di validazione ingegneristica (EVT) e i test di validazione progettuale (DVT), valutano la resilienza dei sistemi UPS in diverse condizioni operative. Altri test, come la resilienza sismica e i test di durata fortemente accelerati (HALT), simulano scenari reali per convalidare la durata e l’affidabilità dei sistemi UPS.
Affidabilità dell’applicazione
I carichi variabili AI, le alte temperature e i livelli di umidità sono tra i parametri in evoluzione che la DFR studia, testa e verifica continuamente. L’aumento delle applicazioni AI pone nuove sfide ai sistemi UPS. A differenza dei carichi IT tradizionali, i carichi variabili di AI presentano fluttuazioni di potenza rapide e intense. I sistemi UPS devono essere progettati per gestire questi profili dinamici senza compromettere la loro stabilità. Le soluzioni UPS avanzate, come quelle dotate di ampie capacità di sovraccarico e di algoritmi di controllo adattivi, sono essenziali per gestire efficacemente la domanda di energia delle applicazioni AI.
Inoltre, i data center si trovano in diversi tipi di ambienti e devono affrontare condizioni difficili, come temperature estremamente fredde o calde e umidità elevata. I sistemi UPS devono mantenere prestazioni e affidabilità anche quando i controlli ambientali sono compromessi. Caratteristiche come l’elevata tolleranza alla temperatura di esercizio e le capacità di gestione dell’umidità consentono ai sistemi UPS di resistere a condizioni difficili e di ridurre i rischi di fermo macchina.
Affidabilità del processo
I processi e i controlli della qualità integrati devono essere inclusi in ogni fase del processo di produzione. La conformità ai sistemi di gestione della qualità (QMS) e alle certificazioni, come la ISO9001, garantisce che i prodotti soddisfino costantemente i rigorosi standard di affidabilità. Il monitoraggio di metriche chiave come il tasso di guasti sul campo (FFR) e la resa al primo passaggio (FPY) aiuta a conseguire e mantenere risultati di alta qualità. Anche la qualità dei produttori è fondamentale, con audit regolari e programmi di miglioramento per verificare il rispetto di standard rigorosi.
Conclusioni
La DFR è più di un approccio teorico che orienta i team di progettazione. È un approccio semplificato che può essere utilizzato per analizzare, controllare e anticipare l’affidabilità per ridurre i difetti, i problemi e il degrado prematuro dei materiali per un periodo di tempo stabilito. Mentre gli operatori affrontano l’evoluzione dei vincoli di legge, il consumo di risorse e i veloci cambiamenti nelle tecnologie impiegate, le aziende devono allineare i rispettivi obiettivi e considerare più che mai l’usabilità e l’applicabilità a lungo termine delle tecnologie attualmente disponibili.
Investire in sistemi UPS progettati per garantire l’affidabilità è fondamentale per gli operatori dei data center e gli ingegneri IT delle aziende. La DFR, come approccio completo che va dalla fase di progettazione alla fine del ciclo di vita, può essere utilizzata per mantenere e confermare che i sistemi UPS siano in grado di resistere a diverse esigenze operative, dai carichi variabili dell’AI alle condizioni ambientali difficili. I produttori possono fornire soluzioni UPS che garantiscono affidabilità e continuità di alimentazione incorporando processi di qualità e sfruttando avanzate metodologie di test. Il ruolo della DFR nella progettazione degli UPS diventerà sempre più importante per salvaguardare le infrastrutture digitali critiche e consentire operazioni aziendali senza interruzioni.
A cura di Arturo Di Filippi, Offering Director Global Large Power di Vertiv e Thomas Raggi, Global Product Specialist Large Power di Vertiv
