隨著信息社會的高速發展，人們對數據中心越來越依賴，同時也需要數據中心處理更多的數據，部署更多的應用，這就要求數據中心的能力要不斷提升。然而提升單位面積上計算處理能力并非是一件容易的事情，這就需要通過擴大設備的體積，容納更多的元器件從而達到提升處理能力的目的，這樣產生的后果就是設備越做越大，越做越重。一臺高端的網絡設備甚至要四個大小伙兒才能抬得動，數據機房里的空調更是龐然大物，必須要用專業的工具才能挪動。這樣體量的設備給數據中心帶來了不少麻煩，一旦安裝上，再搬動都是很困難的事，這樣重量的設備也增加了不少安全隱患。我們都知道汽車和飛機為了節省燃油，對汽車和飛機做了很多的減輕重量的設計，尤其是飛機，不僅在材料上下了很多工夫，在結構設計上也做了很多考慮。這種對汽車和飛機做減重設計的方法叫做“輕量化”設計，輕量化在現代機械制造幾乎所有的領域中都成了最重要的目標之一。如今的數據中心設備越做越大，越做越重，輕量化設備必然提到日程上來。
所謂輕量化設計是對構件進行設計，使構件在滿足使用要求的情況下，盡可能地輕。這樣所能帶來的好處是顯而易見的，一方面可以節省材料，另一方面可以在運動結構的動力系統中節省能源，降低設備的設計成本。輕量化設計可以從材料，結構，外型等方面做文章，如今已經演化成為一門專門的學科。一般輕量化設計的原則，即如何在構造設計中通過相對小的和簡單的改動來節約構造的質量（由此降低重量），并大幅提高結構的承載能力，具體設計時有拓撲優化、形狀優化、參數優化與材料優化等方法。數據中心由于有很多設計上的標準要求，比如明確規定了數據機房機柜的尺寸，顯然設備如何設計長度和寬度方面是無法在擴大的，否則設備會放不進機柜，那么只能在高度上做文章，當然也不是無限制的高，一般機柜的高度在2.2米左右，這樣一臺數據中心設備的外形尺寸幾乎是固定的，無法在外形結構上做輕量化的設計。考慮到數據中心并不同與汽車和飛機，重一些并不增加能耗，為了降低成本，所以一般采用的都是鋼性材料（不能采用塑料，在溫度較高的情況下塑料易變型，易燃，一般數據中心不采用塑料），本身也比較重，如果采用鋁各金等輕質材料則會大大增加設備的成本，數據中心設備基本不會采用。
既然無法在材料上，外型上做輕量化設計，那得在其它方面進行優化。首先對設備外部的機框做評估，是否現有的機框厚度有冗余，對現有的機框做穩定性分析。所謂的穩定性分析就是對設備做壓彎、傾斜、凸起、擊穿、顫動等測試，設備不變形，對設備性能不構成影響。經過穩定性分析，如果原有的機框厚度有冗余，就采用薄壁設計。其次，在不影響原有設備穩定性的情況下，減少內部螺釘螺帽的數量，減少支撐架的數量。盡量采用部件耦合連接的方式，而不是通過螺釘螺帽來固定。每個地方都減少幾個，積少成多就會降低設備整體的重量。第三，拓撲上的優化。如果在造型上有很大的自由度，則可以借助拓撲優化的方法在設計空間內對材料進行適當分配，以便于在設計空間內或者借助設計空間來傳導載荷，采用拓撲優化的方法可以在設計空間內設置適當的孔、間隙和肋的位置，這樣設備整體所用的材料，自然也能夠達到減輕重量的目的。還有就是可以采用薄壁空心型材料，使用具有足夠剛度的、較輕的泡沫填充，會增加抵抗局部不穩定的安全性和能量吸收能力。第四，PCB排版優化。這方面的優化一般在半成品時就開始考慮輕量化設計，一旦設計開發完成很難再去對PCB的排版變更。通過優化PCB的排版，充分利用現有的空間放置更多的器件，達到縮減設備尺寸的目的。PCB的排版也不能過密，否則通風也是大問題，反而還要增加風扇的體積，增大吹風量，這樣就需要在兩者之間找到一個最佳的平衡點。最后，在輕量化上已經沒有更多方法時，就要從搬移的便利性上下功夫。比如，可以在設備的兩邊多加兩個掛耳，掛耳可拆卸，以便可以讓更多人同時搬移設備。還可以在設備下面增加滑輪，這樣方便設備移動，放入機柜后滑輪還也可以拆卸。設備的插卡、風扇、電源等部件都要方便拆卸，當將這些部件都拆除時，就可以大大減輕設備的重量。當將設備放入機柜后，再將這些部件一一放入設備機框里，這樣方便設備搬移。
數據中心設備的輕量化設計并不是僅僅考慮的是減輕重量，不難看出這些輕量化設計本身也是一種降低設備成本的方式，通過減少設備用料，本身就是最好的降成本方式。所以考慮設備方便搬移只是一個方面，最重要的是考慮降成本。通過輕量化設計，降低數據中心產品的成本，提升數據中心產品的競爭力。所以，數據中心設備的輕量化設計的宗旨其實是為了降成本，不過也不能為了降成本一味地減少材料，在輕量化體系的評估與設計中，需要注意到與強度和剛度有關的標準，避免過度的輕量化設計導致設備易出現大的變形，剛度主導上的不穩定性（如壓彎或者凸起）等失效問題。在數據中心日益競爭激烈的市場里，輕量化設計是數據中心產品必須要考慮的重要部分，是提升產品競爭實力的法寶，未來的數據中心產品將自始至終貫穿著輕量化的設計思維。
京公網安備 11010502049343號