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量子计算让福特生产线“开挂”!5分钟调度千辆车,D-Wave首席执行官:传统计算方法跟不上制造业发展

生产调度一直是制造业的核心挑战之一涉及复杂的供应链协调、变化的需求模式以及严格的法规框架,同时需要快速适应市场趋势。

于是,传统的计算方法在应对现代制造业不断增长的规模和复杂性时逐渐力不从心,进而导致成本高昂的效率低下和客户不满。

量子计算的出现为这一问题带来了新的解决方案尤其适合解决制造业中常见的优化问题。

D-Wave和Ford Otosan宣布,该汽车制造商已在生产中部署混合量子应用,简化福特Transit系列汽车的制造流程使用D-Wave的退火量子计算技术,改善了Ford Otosan的汽车生产排序,证明了量子计算对汽车制造业的现实影响。

Ford Otosan数据科学家Ziya Dalkılıç表示“为了满足客户需求,Ford Otosan必须保持最高的生产流程和效率标准借助D-Wave的技术,我们构建并部署了一款量子优化应用程序,其性能超越了我们通过纯传统计算方法所能实现的水平。

同时,Ford Otosan2025世界经济论坛量子应用中心上也上交了相关材料。

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量子优化落地产线:1,000辆汽车调度仅需5分钟

根据官方信息,Ford Otosan是福特Transit系列车辆的制造商,包括客货车,是目前可定制性最高的商用车之一,生产车型超过1,500种

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来源:Ford Otosan


可是,车型多变也给制造效率带来挑战,因为连续生产相同的产品比频繁调整定制规格要高效得多

来自世界各地的客户订单被整合到一个集合中,每辆车的规格和交付期限又都是预先确定的,在车身生产中,每次规格变更都需要焊接机器人的可编程逻辑控制器加载一套新指令。由于有250个焊接工位,频繁的规格变更可能会导致生产延误

而且,如何优化车辆排序以最大限度地提高产量?同时还要遵守车身车间、喷漆车间和装配线的物理和劳动力约束。

Ford Otosan开发的经典优化模型与量子算法相结合,使用商业求解器在大约10分钟内就能解决1000辆车的问题。相比之下,开源工具可能需要一个多小时,但结果却不尽如人意。 

D-Wave Leap™量子云服务提供的混合求解器简化了制造流程的各个要素,包括优化生产排序。公司将每次运行1,000辆汽车的调度时间从30分钟缩短至不到5分钟,这里1000辆车约16,000个约束条件。 

初步观察(未经广泛测试)表明,随着问题约束条件的收紧,商业经典求解器更有可能找不到可行的解决方案。

此外,D-Wave 的退火量子计算解决方案为制造商提供了更大的灵活性,使其能够适应需求或汽车零部件供应的变化,从而保持生产力而不中断。

通过减少工作量不平衡,Ford Otosan旨在最大限度地减少计划外维护的频率,确保更稳定的生产流程。优化更长的计划还可以帮助减轻供应商的不确定性并减少供应延迟。

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来源:Ford Otosan


因此,Ford Otosan预计每小时车辆的峰值生产吞吐量将增加,有效地弥补损失的制造时间并实现仅通过传统计算无法实现的效率。Ford Otosan还计划在其他车身车间启用量子调度,并将其优化优势扩展到其他流程,包括喷漆车间、装配线和缓冲区。

D-Wave首席执行官Alan Baratz博士表示:

“生产调度需要精心规划和敏捷响应,而传统计算方法往往难以跟上制造业不断增长的规模和复杂性事实证明,对于处于创新前沿的制造商(例如Ford Otosan)而言相比于单纯使用传统计算机,D-Wave的量子计算技术能够找到解决复杂现实问题的更好方法。我们很高兴看到该应用投入生产并帮助Ford Otosan实现量子的强大优势。”

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量子计算+汽车:全球车企竞速布局

Ford OtosanD-Wave的合作并不是“量子+汽车”的第一个案例,之前就已经有很多车企,在生产、管理中引入了量子技术。而且,似乎在制造行业,量子计算的实用性能体现得更加具体。

比如宝马集团2017年就开始意识到量子计算的重要性,并成立跨学科团队探索其应用前景,其中一项研究是计算车辆上机器人进行密封焊接的最优线路,传统高性能计算机需要数年时间才能找到最佳方案,而量子计算机能在几秒内计算出所有可能的排列组合。

同时,宝马之前还和量子软件公司Zapata合作,使用量子启发式技术优化汽车生产当时Zapata的生成器强化优化(GEO)技术能快速有效地优化宝马在多个工厂的复杂车辆生产计划,最大限度地减少装配线的空闲时间,同时保持月度车辆生产目标。

不仅如此,宝马与Classiq和英伟达合作,利用量子计算优化电动汽车的机电系统。该项目通过量子算法将传动系看作线性方程组来分析动力总成中的电机、电池、冷却系统等组件,从而提高汽车架构的效率。

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来源:英伟达


Classiq的技术市场经理Erik Garcell表示电气和机械系统非常复杂,量子计算能够优化这些系统的连接方式和数据传输路径,提高能源利用效率”。

日本的富士通和丰田也曾合作利用量子计算优化供应链物流,通过量子计算的强大计算能力,优化物流配送路线和库存管理,提高供应链效率。量子算法能够实时分析物流数据,可以帮助制造商快速应对突发事件,降低运营成本。

还有车企利用量子计算技术对车辆的运行数据进行分析,预测潜在故障并提前维护,比如大众与谷歌。这种技术能够实时处理来自车辆传感器的海量数据,高效解决自动驾驶和车辆维护中的复杂问题。

综合这些车企实际案例,量子计算可以帮助制造商们协调来自全球供应链的数千个零部件,以维持准时化生产、提高效率,同时满足不断变化的客户需求。

但其应用不仅限于汽车制造领域,比如在金融领域,量子计算可以帮助金融机构更准确地评估风险,优化投资组合,从而提高投资回报率;

在医疗领域,量子计算可以加速药物研发进程,提高疾病诊断的准确性;在能源领域,量子计算可以优化能源分配,降低能源成本。

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D-Wave量子解决方案应用较广

在同一天,除了本文所讲的汽车制造业以外D-Wave还与日本烟草公司(JT)联合完成概念验证项目,利用量子-经典混合工作流增强大型语言模型(LLM)训练,助力药物发现。双方表示,这是量子退火计算在药研LLM训练中次超越经典结果,为加速小分子药物发现、构建高效量子AI驱动框架奠定基础。

D-Wave的量子解决方案也已经在多个领域得到应用,不止汽车制造、医药,其余部分可参考下图: 

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图:D-Wave量子解决方案在不同领域的应用

表格为搜集资料后汇总,供参考。


D-Wave Leap™量子云服务自2018年推出以来,提供对世界上最大的量子计算机和强大的混合求解器的实时访问,同时提供生产级的可访问性、可靠性和安全性。他的服务具有99.9%的正常运行时间和可用性,以及在几分之一秒内解决问题的能力,已经帮助其客户解决数亿个业务和研究问题。

实时意味着制造商能够更快地响应市场变化,提高运营效率,并提升客户满意度,从而获得竞争优势,其公司效益与发展也就不言而喻。

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图:D-Wave开发者文档

来源:D-Wave


根据光子盒《2025全球量子科技产业发展展望》,量子计算下游市场中行业合作呈现“双轮驱动”特,比如D-Wave作为专用量子软件公司与特定领域企业进行定制化开发。

各行业在与量子计算软硬件公司合作中,能够针对当前需要大规模计算能力来解决的实际问题,选择或开发适用于自身行业的量子计算解决方案。

D-WaveFord Otosan的成功合作,不仅展示了量子计算在优化生产调度方面的巨大优势,也为其他行业提供了宝贵的经验和启示。

未来,随着量子计算技术的进一步成熟和普及,我们有理由相信,它将在更多领域发挥重要作用,为全球企业和经济发展带来新的机遇和变革。

参考链接

[1]https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/in-production-ford-otosan-deploys-vehicle-manufacturing-application-built-with-d-wave-technology/

[2]https://www.globenewswire.com/news-release/2023/11/07/2775084/0/en/2023-Strategic-Overview-of-Quantum-Computing-Applications-in-the-Automotive-Industry-New-Product-Development-Initiatives-to-Focus-on-Process-Optimization-and-Advanced-Materials-Res.html

[3]https://quantumzeitgeist.com/quantum-computing-in-the-automotive-industry-whats-next/

[4]https://quantuminnovationsummit.com/quantum-computing-in-automotive-engineering-revolutionizing-the-future-of-electric-vehicles/

[5]https://www.press.bmwgroup.com/china/article/detail/T0338568ZH_CN/%E5%AE%9D%E9%A9%AC%E9%9B%86%E5%9B%A2%E5%8A%A9%E5%8A%9B%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AE%A1%E7%AE%97%E7%9A%84%E5%89%8D%E7%9E%BB%E7%A0%94%E7%A9%B6%E5%92%8C%E6%9C%AA%E6%9D%A5%E8%90%BD%E5%9C%B0

[6]http://www.qtc.com.cn/index.php/article/16832462193623.html

[7]https://www.istis.sh.cn/cms/news/article/78/27202

[8]https://i.gasgoo.com/news/70411410.html

[9]https://www.elecfans.com/d/6395100.html

[10]https://cn.investing.com/news/company-news/article-93CH-2738603

[11]https://kaiwu.qboson.com/forum.php?mod=viewthread&tid=239

[12]https://quantumapplicationhub.ford.com.tr/index.html

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