富士通量子啟發(fā)退火機：將倉庫內(nèi)運作效率提高一倍
富士通的數(shù)字退火機根據(jù)量子啟發(fā)進行數(shù)字電路及算法設(shè)計，可以加速解決組合優(yōu)化問題。
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隨著 ICT 技術(shù)的進步和人工智能 (AI) 的廣泛落地，計算機需要即時運行復雜的優(yōu)化計算，此類計算方式和結(jié)果應(yīng)用于各個商業(yè)領(lǐng)域，例如制造、分銷、零售、物流和金融等。
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下文案例詳細介紹了富士通 IT 產(chǎn)品公司如何研究部署數(shù)字退火機，并顯著提高了倉庫內(nèi)的運作效率。
效率也是一種機遇
富士通 IT 產(chǎn)品有限公司一直是富士通計算機系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)和大中型服務(wù)器（如大型機、UNIX 服務(wù)器、關(guān)鍵任務(wù) IA 服務(wù)器和超級計算機）的主要制造工廠。自 2002 年成立以來，富士通IT產(chǎn)品的生產(chǎn)方式隨著制造企業(yè)的整合不斷迭代，這些制造企業(yè)提倡大力提高客戶滿意度，以追求多品種小批量生產(chǎn)的 QCD（質(zhì)量、成本和交付）。
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公司執(zhí)行官 Kazuyuki Niwa（丹羽和之）說：“制造企業(yè)的首要任務(wù)，就是不斷有效地生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，隨著市場需求日益多樣化，小批量生產(chǎn)多種產(chǎn)品變得非常重要。”
“我們一直在研究能夠提高生產(chǎn)水平的好方法。其中主要研究領(lǐng)域之一是在我們的工廠（包括倉庫）內(nèi)尋找和實施最佳作業(yè)路線。作為生產(chǎn)改進研究的一部分，我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)字退火機在解決組合優(yōu)化問題方面的優(yōu)勢，我們認為這可以在我們的工廠統(tǒng)籌優(yōu)化中使用?！?/p>
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數(shù)字退火機使用受量子啟發(fā)的數(shù)字電路架構(gòu)進行設(shè)計，這是一種新技術(shù)，可以解決經(jīng)典計算機無法在可接受的時間內(nèi)解決的復雜組合優(yōu)化問題。什么是組合優(yōu)化問題？以旅行商問題示例：銷售員需要走訪數(shù)十個城市，每個城市只訪問一次，如何找到總距離最短的路線？在 30 個城市的情況下，可能的路線總數(shù)超過 2.65x10^32，而數(shù)字退火機可以在一秒鐘內(nèi)解決這個問題。
提取零件的工作不再需要有經(jīng)驗的工人
倉庫員工利用數(shù)字退火機的技術(shù)可以提高效率。
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首先，倉庫收到來自每條生產(chǎn)線的零件交付請求。收到請求后，會從倉庫內(nèi)生成零件清單（交貨單）。工人從倉庫貨架上取下票據(jù)上列出的零件并交付。在交貨單上，描述了零件的名稱和存儲位置的貨架編號。
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Kenji Miyata （宮田賢治）主任提到：“找零件可以被認為是任何人都可以做的簡單工作。然而，要高效地完成存儲與挑揀，還是需要有經(jīng)驗的工人?！?/strong>
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“原有倉庫占地約 1000 平方米，可存放約 3000 種產(chǎn)品，工人需要查看票據(jù)并收集零件。在應(yīng)用數(shù)字退火機之前，交貨單上列出的零件不包括貨架的位置順序，并且由于擺放零件的貨架沒有按字母順序排列，所以它不是為工人系統(tǒng)地收集零件而設(shè)計的環(huán)境。對于缺少經(jīng)驗的工人來說，如果一時找不到放有零件的貨架，他們就會花費大量時間在倉庫里四處尋找?！?/p>
近期由于生產(chǎn)量小、品種多，所以出貨的零件種類較多。在應(yīng)用數(shù)字退火機之前，零件的收集需要依賴有經(jīng)驗的工人。
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公司執(zhí)行官 Kazuyuki Niwa說道：“一開始，零件的進出交付都是外包。但是 2 年前，我們開始在內(nèi)部招聘倉庫工人。內(nèi)部團隊剛開始執(zhí)行收集零件的工作時，需要大量的時間去學習和記憶零件的存放地點，因此收集零件的時間比外包時要多得多。所以新的內(nèi)部團隊不得不依靠經(jīng)驗豐富的工人來完成零件提取工作。即使新員工的專業(yè)知識水平在不斷提高，我們還是必須讓經(jīng)驗豐富的工人來指導零件收集。在討論利用數(shù)字退火機處理這些問題時，我們突然想到，如果它可以解決旅行商問題，那么它應(yīng)該也可以應(yīng)用在貨架和零件的問題解決上。”
即時顯示最佳揀選路線
量子退火機僅用了 3 個月部署，就開始啟動運行了。
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?Kenji Miyata主任解釋道：“從倉庫選擇到問題咨詢，將量子退火機引入運營僅用了幾個月時間。我們決定使用量子退火機的云服務(wù)來支持我們的原始票證系統(tǒng)，整個過程進行得很順利?！?/p>
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該系統(tǒng)使用起來非常簡單：要想根據(jù)存儲信息和貨架位置來快速提取零件，數(shù)字退火機就要為所有人提供最高效的指引和導航。隨著量子退火機的引入，系統(tǒng)在平板電腦上可以顯示出最短路線的地圖，工人就可以輕松收集零件。
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執(zhí)行官 Kazuyuki Niwa 表示：“正如預期的那樣，設(shè)計可視化路線是關(guān)鍵。要提取零件，工人會在倉庫內(nèi)四處走動，而現(xiàn)在可以一筆勾畫出精短路線，能夠親眼見證這一切，是一件很棒的事情?！?/p>
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“另一個驚人的事情是速度。”Kenji Miyata主任說，“到目前為止，我們一直依賴于有經(jīng)驗的工人，這在人力成本上是一種消耗?，F(xiàn)在，我們不需要僅依賴有經(jīng)驗的工人，相反，初級工人也能輕松完成任務(wù)?！?/p>
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通過改進工作流程，可以設(shè)計出每個環(huán)節(jié)的最佳路線。比如零件放置在靠近生產(chǎn)線最常使用的架子上，只需進行一次更改，即可縮短路線并提高工作效率。
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“要想真正提高效率，只空談不會使路線變短，而可視化則有助于實現(xiàn)這一目標。我們很清楚，通過提高效率可以改變許多工人的思維方式?！?/p>
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Kenji Miyata主任表示，“預計每個月工人收集零件的移動路線將減少20%。此外，改變貨架的擺放位置可能會導致路線減少 45%?！?/strong>
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執(zhí)行官 Kazuyuki Niwa 繼續(xù)說道：“該系統(tǒng)首先在一個倉庫中推出和試用?？吹浇Y(jié)果后，我們認為可以將其擴展到其他倉庫。我們現(xiàn)在還希望從應(yīng)用數(shù)字退火機所帶來的其他生產(chǎn)改進中受益，例如倉庫員工輪班優(yōu)化和產(chǎn)品訂購流程等方面。”
編譯：慕一
編輯：王珩
