A Fujitsu és a Toyota Systems kvantumszámítástechnika által inspirált technológiával optimalizálják a kiterjedt ellátási láncok logisztikai folyamatait - kisérleti projekt Japánban

A Digital Annealer a hagyományos számítási technológiáknál elképzelhetetlen sebességgel képes megoldani a komplex kombinatorikai problémákat. Segítségével gyors számítások lehet végezhetők a különféle változókkal (pl. ebben az esetben a szállítást végző kamionok száma és az általuk megtett kilométerek mennyisége, valamint a csomagszortírozási feladatok munkaigénye), hogy megállapítsák, hogyan lehet a legköltséghatékonyabban optimalizálni a gépkocsialkatrészek ellátási láncát, ahol több tucat gyár 3 millió feletti lehetséges szállítási útvonala közül kellett kiválasztani a legmegfelelőbbet.

A projekt során kiderült, hogy 30 perc alatt kiszámítható az optimális útvonal, amely 2-5%-os csökkenést ígér a logisztikai költségekben azáltal, hogy korábban nem azonosított útvonalak hasznosításával növeli a rakodási hatékonyságot és ésszerűsíti a szállításhoz kapcsolódó költségeket.

A Fujitsu és a Toyota Systems a jövőben tovább vizsgálják és finomítják majd a megoldást, hogy kereskedelmi forgalomba hozzák az élesben működő ellátási láncok és logisztikai rendszerek működésének javítására.

Háttér

Miközben a logisztika egyre fontosabb szerepet játszik a társadalom működését támogató infrastruktúrában, az olyan tényezők, mint a sofőrhiány, a forgalmi dugók és a megnövekedett CO2-kibocsátás állandó kihívás elé állítják a logisztikai rendszereket és az ellátási láncokat működtető vállalatokat. A gyártást támogató ellátási láncok felügyelete olyan terület, ahol lehetőség kínálkozik a hatékonyság növelésére és a költségcsökkentésre, ami alapvető logisztikai és környezeti problémák megoldásához is hozzájárulhat. A hagyományos technológiák azonban a sokféle változó paraméter és a számítások időigénye miatt nem alkalmasak az ilyen nagyságrendű és ennyire komplex kihívások kezelésére.

A kísérleti projekt leírása

Ezekre a kihívásokra reagálva a Fujitsu és Toyota Systems összefogtak, hogy közös kísérleti projekt keretében keressenek megoldást és fejlesszenek innovatív technológiákat.

A Toyota Systemst 2019 januárjában hozták létre arra a feladatra, hogy IT-megoldásokat dolgozzon ki a Toyota Motor Corporation és a csoport többi vállalata részére, támogatva ezzel technológiai kínálatuk fejlesztését. A Toyota már ezt megelőzően is együttműködött a Fujitsuval a kvantumszámítástechnika hasznosítását célzó kutatások terén.

A kísérleti projekt során a Toyota Systems és a Fujitsu egy olyan optimalizálási probléma megoldására alkalmazták a Fujitsu kvantumszámítástechnika által inspirált Digital Annealer technológiáját, amelyben egy kiterjedt logisztikai hálózat több mint 3 millió útvonallehetősége közül kellett választani. A cél az volt, hogy a több millió lehetőség közül gyorsan azonosítsák a legalacsonyabb disztribúciós költséggel járó útvonalat, amely a beszállítók százaitól beszerzett alkatrészek több tranzitraktáron keresztül, gyárak tucatjaiba történő szállítását támogatja. A disztribúciós költségek kiszámításakor több változót is figyelembe kellett venni, többek között a kamionok számát, a teljes megtett távolságot, valamint a csomagolt alkatrészek szortírozásának munkaigényét.

 

Alkatrészek begyűjtése az alkatrész-beszállítóktól	Alkatrészek konszolidálása a tranzitraktárakban	Szállítás a jármű-összeszerelő üzemekbe
	Tranzitraktárak közötti szállítások
Alkatrész-beszállítók	Tranzitraktárak	Összeszerelő üzemek
Több mint 3 millió disztribúciós útvonal

Ahhoz, hogy ezt a technológiát valós működési problémákra is alkalmazni tudják, új rendszert fejlesztettek ki, amely egy, a Fujtisu Limited és a Fujitsu Laboratories Ltd. által korábban kifejlesztett, nagyszabású problémák megoldására alkalmas technológiából (2. ábra, bal oldal)(1) és az alábbi két technológiából áll:

• Globális keresési technológia: sokféle lehetséges megoldás között tud keresni, a helyi megoldáscsoportok kikerülésével (2. ábra, középső része)
• Dinamikus többpontos keresési technológia: dinamikusan meghatározza a keresés kiinduló pontjait a jelenlegi keresési állapot és a köztes eredmények alapján (2. ábra, jobb oldal)

 

A projekt eredményei

A Digital Annealer és az új megoldási technikák alkalmazásával 30 perc alatt ki tudták számítani az új útvonalat, amely jelentős költségmegtakarítási lehetőséget is ígér.

Az új útvonallal végzett próbák és szimulációk alapján bebizonyosodott, hogy ezzel a módszerrel mintegy 2-5%-kal mérsékelhetők a költségek a hagyományos módszerekhez képest.

Jövőbeni tervek

Az eredmények alapján a két vállalat arra készül, hogy a Digital Annealer segítségével számítják ki a gépkocsigyártás disztribúciós láncainak optimális logisztikai útvonalait, és közben tovább keresik az újabb gyakorlati alkalmazási lehetőségeket.

A gépkocsigyártás új paradigmája, a CASE (Connectivity, Autonomous, Sharing, Electrification) új alapokra helyezi a mobilitás koncepcióját, és soha nem látott igényt teremt a technológiai innovációk és az új mobilitási szolgáltatások iránt. A kísérleti projekt során létrejött új technológiával a Toyota Systems ösztönözni kívánja a kvantumszámítástechnika által inspirált számítási képességek hasznosítását a gépkocsigyártásban. Ezzel új mobilitási szolgáltatások megjelenéséhez és egyes társadalmi problémák megoldásához is hozzájárul.  

A Digital Annealer technológiára épülő új megoldásokkal a Fujitsu is támogatja a Toyota Systems törekvéseit, valamint a digitális innovációk még szélesebb körű alkalmazását a gépkocsigyártásban.

A Fujitsu azt tervezi, hogy a projektben kifejlesztett megoldásokat 2020-ban beilleszti meglévő Fujitsu Digital Annealer felhőszolgáltatásába, hogy más iparágakra és üzleti területekre is kiterjessze alkalmazásukat.