データセンターの設計と計画で回避すべき9つの失敗

多くの企業では、稼働量が安全容量の閾値を超えており、拡張できる余地がほとんどないか、全くありません。IDCによると、データセンターは平均して設置後9年が経過しています。しかしGartnerは、7年以上経過したサイトは時代遅れであると述べています。過密状態または時代遅れになったデータセンターは、成長を続ける組織にとって大きな障害物であり、解決するには新しいデータセンターを設置するしかないという場合があります。成功には市場化するスピードが不可欠ですが、ビジネスニーズを適切に評価できない企業は、アップタイムパフォーマンスの目標を達成することも将来のビジネスニーズを満たすこともできないような、将来性のないデータセンターを作ってしまいます。
構築と拡張の世界に参入する際に重大な失敗を犯さないようにするには、どうすればよいでしょうか？

重要なのは、データセンター設備の設計と構築に使用する方法論です。多くの場合、企業は平方フィート当たりのワット数、平方フィート当たりのコスト、階層レベルに基づいて計画を立てますが、これらの基準は全体的なビジネス目標やリスクプロファイルに合わない場合があります。計画が不適切であれば、貴重な資本が浪費され、運用費が増加する可能性があります。

多くの組織は、「速度と供給」、環境に配慮した取り組み、同時メンテナンスが可能か、電力使用効率（PUE）、エネルギーや環境デザインにおけるリーダーシップ（LEED）認定に重点を置き、それらに圧倒されています。これらはすべて、意思決定プロセスにおいて重要な基準です。しかし、詳細にこだわりすぎて全体が見えなくなることも多くあります。ほとんどの企業は、データセンターの拡張（包括的なアプローチによって推進される拡張）においてビジネスチャンスを逃しています。

現場には大勢のコンサルタントがおり、方向性を定めるために助言してくれますが、アイデアやインプットの評価に苦慮することがあります。クリティカルな容量の要件が1～3メガワットである組織は、このリスクカテゴリーに該当する可能性があります。中規模ユーザーの重大な特性は、メガユーザーほど重要ではありませんが、適切な拡張計画を作成するための社内の技術的な専門知識が限られている場合があります。その結果、複数の情報源から得られる情報が多すぎるために混乱が生じ、意思決定が困難になります。

「データセンターの所有者は現在、非常に多くの問題を抱えています。資産はミッションクリティカルですが、管理できません。電力消費には多大なコストがかかります。現在の資産をクールダウンして、大惨事につながる停電のリスクを低減することができません。また、投資をする場合、それが構築されるときにはすでに陳腐化しています」 – スタンフォードグループ

資本コストのみに注目することは、陥りやすいトラップです。構築や拡張に必要なコストが膨大な額になる可能性があります。資本コストのモデル化は非常に重要ですが、ビジネスクリティカルな設備インフラを運転してメンテナンスするためのコスト（運用コスト、OpEx）を含めないと、効果的な事業計画の全体的なプロセスを大幅に少なく見積もってしまうことになります。

データセンターの運用コストのモデル化には、メンテナンスコストと運転コストという2つの重要な要素が必要です。メンテナンスコストは、すべての重要な設備サポートインフラの適切なメンテナンスに関連するコストです。これには、OEM機器の保守契約、データセンターの清掃コスト、修理やアップグレードのための下請け業者の費用が含まれますが、これらに限定されるわけではありません。運転コストは、日々の運転および現場の人員に関連するコストです。これには、スタッフ人数、人員のトレーニングと安全プログラム、現場専用の運転マニュアルの作成、キャパシティ管理、QA/QCポリシー、手順が含まれますが、これらに限定されるわけではありません。3～7年の運転およびメンテナンス（O&M）費用の予算を計算していなかった場合、スマートなビジネス上の意思決定をサポートする投資収益率（ROI）モデルを構築できません。

ビジネスクリティカルなデータセンターを構築または拡張する計画を策定している場合、最適なアプローチのために重点を置くべき3つの基本的なTCOパラメーターとは、1）設備費、2）運転およびメンテナンス費、3）エネルギーコストです。このうちのいずれかを除外してしまうと、組織のリスクプロファイルと事業支出プロファイルが正しく一致しないモデルになるリスクが発生します。「購入する」（コロケーション/ホスティングを使用）か、内部で構築するかを決定する場合、このTCOアプローチを採用しないリスクは大幅に増大します。

一般的な失敗は、見積もりそのものにもあります。データセンターの拡張や構築のために取締役会に申請される予算要求は、額が低すぎて失敗することが多くあります。意思決定の流れは、次のようになります。

・ 設備申請が行われ、仮承認されます。実際の予算を調査、取得および作成するために財務リソースが割り当てられます。
・ 上記の予算プロセスを進めるために時間が費やされます。
・ 調査結果から、最初の予算申請額が低すぎることが判明します。
・ プロジェクトが遅延します。キャリアに影響が及び、社内外のクライアントや見込み客にサービスを提供する能力に影響が及びます。
・ 一周して「#1最大の失敗」に戻ります。TCOアプローチを採用して総合的な財務モデルを構築することができません。

問題を構築するためのコストは簡単に回避できますが、トラップ#3にかかると、回避できなくなってしまいます。

「クリティカルな容量の要件が1～3メガワットである組織は、このリスクカテゴリーに該当する可能性があります。」 – 業界エキスパートMike Manos

組織を支出過多というデススパイラルに陥らせる2つの誤りがあります。まず、誰もがTier 3設計を望んでいますが、誰にでも必要とは限りません。次に、平方フィートまたはラックあたりのキロワット数というビジョンは、実際のビジネス要件にはほとんど対応していません。多くの場合「1平方フィートあたり300ワットの電力が必要だ」というアプローチは、正しいとは認められません。過剰な建設は避けてください。資本の浪費になります。施設が高層化すると、O&Mおよびエネルギーコストも増大します。これにより、適切なビジネスモデルとROIオフベースの基盤全体が設定されます。まず、適切な設計基準と性能特性を設定します。次に、それに沿った設備投資と運用費を構築します。取締役会へ行く前に、正しい設計基準と財務モデルを確実に設定してください。設計パラメーターの詳細については、ホワイトペーパー142『Data Center Projects: System Planning』（データセンタープロジェクト：システム計画）を参照してください。

多くの組織では、設計基準と性能特性を設定する前に、建設に最適な土地を探し始めます。この重要な情報がない状態で、何か所も土地を訪問して評価するのに時間を費やしても無意味です。この典型的な「馬の前に荷車をつなぐ」（物事の順序を逆にする）シナリオは、1～3メガワットの範囲のユーザーで最も多く見られます。メガユーザーは通常、この分野の専門家であり、電力の可用性とコスト、ファイバー、地理的な問題（地震、竜巻、氾濫原など）を考慮していますが、ベースラインユーザーのビジネスモデルでは多くの場合、事業のコア領域で骨組みを構築または刷新する必要があります。用地の選択が早すぎる場合や狭い地理的条件に基づく場合の問題として、その用地が設計要件を満たせないということがよくあります。たとえば、高層ビルでオフィスの2階下にデータセンターがあれば、あるいは2ブロック離れていたとしても便利ですが、ビジネスクリティカルなデータセンターに必要な用地の基準を列挙すると長大なリストになり、マルチテナントのスペースでその基準を満たすには、構築コストを大幅に増やすか、将来的な拡張のためのスペースを制限しなければなりません。この大きな失敗を避けるには、ホワイトペーパー81『Site Selection for Mission Critical Facilities』（ミッションクリティカルな設備のための用地選択）を参照してください。用地を探す際の基準として、クリティカルなITインフラを収容するために、どの程度のフリーアクセスフロアが必要かという基準を設定する組織もあります。結果として、その次の大失敗を犯す可能性があります。

「データセンターの物理的な設計は重要ですが、用地の可用性を実現するには、用地をどのように運用および保守するかということの方が重要な役割を果たしています」 - Uptime Institute

データセンター設備のインフラコンポーネントを収容するスペースは、かなり大きくなる可能性があります。最も堅牢なシステムでは、フリーアクセスフロアとサポート機器の比が最大で1対1になります。多くの組織では、IT機器のみでスペース要件を決めています。しかし、機械や電気設備にはかなり広いスペースが必要です。さらに、オフィススペース、設備置き場、IT機器のステージングエリアを格納するために必要な面積を見落としているという組織も多くあります。したがって、スペース計画を作成する前に設計基準を決定することが極めて重要です。これをしなければ、全体的なニーズを満たすために必要な総スペースを概念化できません。

データセンター業界はモジュール式設計の重要性を巧みにプロモーションしてきました。しかし、モジュール式のアプローチを使用しても成功は保証されません。モジュール式アプローチの基本は、「ジャストインタイム」モードで追加のインフラ機器の「チャンク」を追加し、資産を保護することです。将来のニーズを推測する際に間違った水晶玉をのぞき込むと、組織は「行き詰まり」になったままになります。あらゆるものは変化します。モジュール式で柔軟性のある設計が、長期的な成功の鍵となります。平方フィート/ラックの計画に最適なキロワット数であっても、統合、買収によるビジネスの急拡大、高密度フットプリントへの予定外の急転換などにより、時代遅れになる可能性があります。電気的な面では、停電することなく既存のモジュールにUPS容量を追加できる可能性が設計に含まれていることを確認してください。基本構築基準が将来変更されても対応できるように、入出力システムを設計してください。将来的な容量のニーズに備えて配電をオーバーサイズ化するコストは、全体的なTCOモデリング内でそれほど大きくありません。機械的な面では、ほとんどの場合、床の高さと熱気/冷気の通り道を適切に計画することで、従来の周辺冷却により冷却要件を満たすことができます。しかし、高密度のロールアウト1つですべてが変わることがあります。コアデザインにおいて、ラック内/列内カスタム冷却ソリューションを柔軟（中断なし）に実装できることを確認してください。

電力使用効率（PUE）は、効率の推進と測定を行うのに有効なツールです。しかし、エネルギー効率化に関するさまざまな主張は重大な誤解を招くおそれがあります。新設や増設ではほとんどすべての場合、PUEの削減に関連する資本コストがあります。多くの組織では適切な意図を持ってPUE目標を設定しますが、考慮すべき要素がすべて計算に入っているとは限りません。目標を達成するには、設備投資に対するROIの意味を完全に理解する必要があります。目標とするPUEに対応するTCOは何なのか、考える必要があります。

PUE、ROI、TCOのバランスの内訳を図示して理解する方法は数多くあります。失敗や誤解の代表例として、3つの注意すべき例を以下に示します。

・ 計算の「設計基準日」は何でしたか？「完璧な1日」に基づいて計算または測定しましたか？それとも、年平均に基づいた計算でしたか？
・ 計算の基礎になったデータセンターの運用条件は、フルに負荷がかかった状態ですか、それとも部分的に負荷がかかった状態ですか？負荷のプロファイルに基づいて、すべての機器効率曲線が変化します。実際の動作状態では、PUEは時間単位でないとしても毎日変わります。
・ 最後に、水冷式チラーと空冷式チラーの効率については論争が続いています。どのアプリケーションにも、PUEを削減するための「フリークーリング」または「エコノマイザー」アプリケーションのための複数のオプションがあります。この例では、TCO/ROIのビジネス上の意思決定を行う際に、次の問題について自分に問いかけてみる必要があります。水冷式ソリューションの補給水および水処理保守要件のコストはいくらですか？水冷式タワーを使用する標準的な2メガワットのデータセンターでは、1日に50～60,000ガロンの補給水が必要です。

PUEを有利に活用すると全体的なビジネス目標を達成できますが、注意が必要です。全体的な設備費と運用費の予算を正当化するために、計算式を誤って使用しないようにしましょう。

現在まで、米国グリーンビルディング協会（USGBC）は、データセンターのLEED基準について特定の基準を設定していません。ただし、商業用内装チェックリストを使用して認証を取得できます。基本的な誤りには次の3つがあります。

・ 認定基準に対する基本的な理解が深められていない。これは、上記の参考文献を参照することで修正できます。
・ LEED認定を後付けで求める。LEED認定の取得は、設計コンセプトから始まり、プロジェクト完了後の正式な認定で終了します。計画プロセスの開始段階で、有資格のLEEDプロフェッショナルまたはコンサルティング会社とよく話し合ってください。

認定取得に関連するコストが発生します。これらの関連コストを考慮に入れないと、TCOおよびビジネス上の意思決定プロセスが影響を受けます。

先ほど述べたように、シンプルな方が優れています。選択したターゲット層の定格にかかわらず、効果的なシステムを設計する方法は数多くあります。多くの場合、冗長化の目標により複雑になりすぎてしまいます。モジュール式システムを構築するためにアプローチをいくつも加えると、物事はすぐに複雑化します。

社内で、または契約コンサルタントと話し合う際に、最も重要な目標は、その内容をシンプルに保つことです。なぜなら、

・ 複雑さは多くの場合、機器やコンポーネントの数が多くなることを意味します。パーツの数が多いことは、障害点が多くなるということです。
・ ヒューマンエラー。統計値は変化しますが、一貫しています。データセンターのドロップの大半は、ヒューマンエラーが原因です。複雑なシステムは運用リスクを高めます。
・ コスト。シンプルなシステムは、少ないコストで構築できます。
・ 運転コストとメンテナンスコスト。繰り返しになりますが、複雑さは多くの場合、機器やコンポーネントの数が多くなることを意味します。O&Mコストは指数関数的に増大する可能性があります。
・ 目的を念頭に置いた設計紙の上では、設計は見栄えするものです。ユーザーやコンサルタントにとって、選択された構成と、結果として生じるアップタイムの可能性を正当化することは簡単です。しかし、設計段階で運転や保守点検に関する「保守性」を考慮しない場合、システムのアップタイムと作業員の安全が損なわれます。

多くの場合、データセンターの設計、構築、拡張は失敗に終わりますが、常にそうなるとは限りません。このホワイトペーパーで概説した9つの失敗を回避することで、成功への道を前進できるでしょう。サマリ：

1. 総所有コストのアプローチから始める
・ リスクプロファイルを事業費プロファイルと比較して評価する
・ 設備投資、運用コスト、エネルギーコストを含むモデルを作成する

2.設計基準と性能特性を決定する
・ リスクプロファイルとビジネス目標に基づく基準とする
・ これらの基準で、階層レベル、場所、スペース計画などの設計を確かに決定できるようにする（順序を逆にしない）

3.シンプルさと柔軟性を備えた設計
・ アップタイムの要件を満たし、また建設や運用にかかるコストを低く抑えられる設計を使用する—シンプルさが鍵
・ 設計に柔軟性を組み込むことで、計画外の拡張に対応

4.PUEとLEEDが基準の一部である場合は、それぞれに関する一般的な誤解や費用について深く理解する。

TCOアプローチを使用した適切な計画を通じて、現在と将来の組織のパフォーマンス目標とビジネスニーズを満たすデータセンター設備を構築できます。

Mike M. Hagan氏は、Lee Technologies買収の直後、2011年にシュナイダーエレクトリックに入社。それ以前は1988年からLee Technologiesに所属していました。

Hagan氏は25年の経験を持つ業界のベテランとして、適切な戦術的ソリューションを使用したビジネス戦略の開発に重点を置いた営業およびマーケティングに関して、顧客中心のアプローチを取り入れています。競争力の獲得、運用コストの削減、資本の保全、市場の拡大、利益の増加など、コアビジネスの原則に基づくデータセンター計画に取り組んでいます。

Hagan氏は、ホワイトペーパーや業界雑誌の記事を多数執筆し、Tier1、7x24 Exchange、Data Center Dynamics、AFCOM、CoreNet Globalなどの業界イベントで何度も講演を行っています。Lee Technologiesに入社する前は、Liebert、日立、SunGard、Danaher Corporationで上級管理職や営業職を務めていました。オハイオ州オックスフォードのマイアミ大学で機械工学のBS（理学士）を取得しています。

John Luskyは、Lee Technologiesのサービスグループの設計/構築部門における電気技術部長です。現在の職務には、データセンター環境に関連する重要電源システムの見積りと設計が含まれます。

Johnは工業施設の制御および重要電源システムの設計、建設、統合、設置に関して14年以上にわたる経験を持ち、エンジニアリング分野の現状に挑戦し続けています。工程管理と工業オートメーションに関する豊富な経験を背景として各種の制御システムについて深く理解し、クリティカルな環境の複数の領域にわたる高度に冗長化されたシステムに存在する相互作用に関して知見を有しています。Johnは堅牢でありながらコスト効率の高いソリューションを多数開発しました。これにより、負荷が増加するとモジュール単位でシステムが拡張できるようになりました。

データセンター環境の建設やメンテナンス作業を詳細に理解しているため、建設中の問題を最小限に抑え、将来のメンテナンス作業を容易にすることができます。顧客と密接に連携し、既存の設計にニーズを合わせるのではなく、独自のニーズを見極めます。さらに、顧客と定期的に協力して、総所有コストのモデリング、用地の選択、PUE/LEEDイニシアチブを理解するための支援もしています。

Tuan Hoang, P.E.は、Lee Technologiesの管理エンジニアです。同社の設計およびエンジニアリングチームをリードし、データセンター用ソリューションを開発しています。Tuanの職務には、コンピューターグレードの空調システム、チラー、タワー、加湿など、さまざまな重要なHVACシステムの見積もりと設計が含まれます。2005年にLee Technologiesに入社する前、TuanはNorthrop Grumman社とMEPファームとともに米国海軍の航空機キャリア用に重要な冷却および換気システムを設計しました。

Tuanは、重要な冷却システムに関して10年の経験を持ち、データセンター業界に重要なシステム設計に対する多様なアプローチを提供しています。同氏の経験は、設備評価、将来の成長予測の計算、および開発段階のスムーズな移行を可能にするソリューションに及びます。

LEED A.PのScott Walsh P.E.は、Lee Technologiesのサービスグループの設計/構築部門のLED認定プロフェッショナルエンジニアです。Scottの現在の職務には、現場調査と検証、機器の選択と仕様、負荷計算、コードコンプライアンスのための設計文書の検証、製図、建設作業文書の作成、現場の指揮が含まれます。

データセンター業界で7年以上の経験を持つScottの専門技術には、機械設計、要件分析、LEDプロジェクト計画、戦略的プロジェクト計画、エンジニア開発、データセンターのプロジェクト管理などが含まれます。同氏はPUEを使用して幅広いLEDデータセンタープロジェクトの設計を開発するための専門知識を有しています。