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# Física # Física cuántica

Revolucionando la gestión de almacenes con algoritmos inteligentes

Descubre cómo los algoritmos inteligentes mejoran la gestión de inventarios en los almacenes.

Gabriel P. L. M. Fernandes, Matheus S. Fonseca, Amanda G. Valério, Alexandre C. Ricardo, Nicolás A. C. Carpio, Paulo C. C. Bezerra, Celso J. Villas-Boas

― 7 minilectura


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Gestionar un almacén puede ser complicado, especialmente cuando se trata de llevar un control de todos los productos que entran y salen. Piensa en ello como jugar Tetris, pero en lugar de encajar bloques de colores, estás tratando de organizar palets de productos de manera eficiente. Si te equivocas, puede llevar a retrasos en las entregas y costos elevados-¡a nadie le gusta eso!

En este artículo, vamos a ver una nueva forma de hacer la gestión de inventario más inteligente, especialmente para almacenes que usan estanterías de flujo por gravedad. Si estás pensando, "¿Qué rayos es una estantería de flujo por gravedad?" no te preocupes; lo explicaremos todo en términos simples.

¿Qué Son las Estanterías de Flujo por Gravedad?

Imagina una estantería inclinada diseñada para que los productos se deslicen hacia abajo gracias a la gravedad. Las estanterías de flujo por gravedad están hechas para un sistema llamado Primero en entrar, primero en salir (FIFO). Esto significa que el primer artículo que pones es el primero que sale. Es como una cinta transportadora, pero sin toda la maquinaria fancy. Estas estanterías ayudan a ahorrar espacio y facilitan encontrar los productos rápido.

¡Pero hay un problema! Cuando necesitas sacar algo del medio o de atrás de la estantería, tienes que quitar todo lo que está delante. Luego, tienes que volver a colocar esos artículos donde haya espacio, lo que puede crear un verdadero desastre. Este proceso puede volverse costoso y llevar mucho tiempo si tienes que hacerlo a menudo.

El Problema

A medida que los almacenes se vuelven más ocupados, el reto es cómo colocar todos esos productos en las estanterías sin crear caos. Mover cosas constantemente es como intentar hacer malabares con demasiadas pelotas a la vez. Es probable que se te caiga alguna-lo que significa mayores costos operativos y clientes descontentos.

La mayoría de la gente tiende a enfocarse en almacenes con sistemas de estanterías regulares, pero hay una brecha cuando se trata de resolver los problemas relacionados con las estanterías de flujo por gravedad. Entonces, ¿cómo podemos hacer que este proceso sea más inteligente?

La Estrategia Inteligente

¿Qué pasaría si pudiéramos idear un plan para minimizar las veces que necesitamos sacar productos de las estanterías y volver a ponerlos? Eso es lo que buscamos hacer. La idea es usar un Algoritmo de optimización que nos ayude a decidir los mejores lugares para almacenar los nuevos artículos a medida que llegan al almacén.

Al analizar qué productos suelen ser solicitados juntos, podemos priorizar colocarlos cerca unos de otros. Es como poner tus snacks favoritos en la estantería de arriba para que los puedas agarrar rápido cuando tengas hambre.

Cómo Funciona el Algoritmo

Imagina intentar encajar artículos en las estanterías como un rompecabezas donde tienes que encontrar la mejor manera de organizar todo. En este caso, cada artículo tiene un tamaño específico, y cada estantería tiene un límite sobre cuánto puede sostener. El algoritmo busca la solución que minimiza las veces que necesitarás mover productos.

El truco es desglosar el proceso en partes manejables. El algoritmo examina todas las formas posibles de distribuir los nuevos artículos y elige la opción que causará menos problemas más adelante.

Magia Cuántica y Computación Clásica

Ahora, vamos a ponernos un poco técnicos, ¡pero sin pasarnos! Puede que hayas oído hablar de la computación cuántica, que es como la computación normal pero supercargada con algo de ciencia fancy. Podemos usar esta nueva tecnología junto con la computación clásica para lidiar con este lío de inventario.

La combinación de ambos métodos, conocida como métodos híbridos cuánticos, es donde sucede la magia. Esta asociación puede acercarnos a una gestión de inventario eficiente más rápido que depender solo de la computación clásica.

Las Ventajas de los Solvers Híbridos

Los solvers híbridos combinan las fortalezas de la computación clásica y cuántica. Esto significa que pueden resolver problemas más rápido y manejar un mayor número de artículos y estanterías sin despeinarse. Si piensas en la computación clásica como una moto y en la cuántica como un coche deportivo, juntos pueden navegar las curvas complicadas del almacén mucho más suavemente.

Pruebas en el Mundo Real

Pusimos nuestra nueva estrategia inteligente a prueba. Creamos modelos de diferentes configuraciones de almacén usando el algoritmo que ideamos. Esto nos ayudó a ver qué tan bien funcionaba en reducir las veces que tuvimos que mover los productos.

En nuestras pruebas, encontramos que el solver híbrido, en comparación con los enfoques clásicos, logró consistentemente mejores resultados. El tiempo ahorrado y la eficiencia ganada fueron claros-como pasar de un teléfono de tapa a un smartphone.

Los Dos Enfoques

En nuestras pruebas, utilizamos dos versiones de un método llamado Recocido Simulado (SA). Es una forma elegante de decir que dejamos que el algoritmo "se enfríe", haciéndolo más propenso a encontrar una buena solución sin atascarse en una mala.

El Método Bit-Flip

La primera versión era un poco básica-simplemente cambiaba bits al azar (piense en ello como lanzar una moneda) para encontrar una solución. Aunque funcionaba, no siempre acertaba.

El Método Real y Swap

La segunda versión era más inteligente; combinaba dos trucos: mover artículos y cambiarlos. Este enfoque era mejor para encontrar buenas soluciones rápido, haciendo más eficiente el proceso de selección.

Configuraciones del Almacén

Experimentamos con diferentes configuraciones de almacenes, comenzando con algunos que tenían solo unas pocas estanterías y artículos y escalando gradualmente a sistemas más grandes y complejos. ¡Piensa en ello como empezar con un juego de mesa pequeño antes de pasar a una maratón de Monopoly!

Para cada tamaño del almacén, comprobamos qué tan bien funcionaba nuestro algoritmo y su timing contra los métodos clásicos. Notamos cuántas veces se necesitó mover productos, ¡y los resultados fueron prometedores!

Resultados y Qué Significan

Mientras analizábamos los números, notamos una tendencia clara-el solver cuántico-híbrido encontró consistentemente mejores soluciones en menos tiempo. Imagina una carrera donde el coche híbrido pasó volando al coche normal, dejándolo en el polvo.

En almacenes más grandes, había una diferencia aún mayor entre los rendimientos. La colocación inteligente de artículos llevó a menos reinserciones y a un almacén más organizado en general. ¡Eso es un win-win!

Conclusión

Para resumir, hemos encontrado una mejor manera de gestionar el inventario en almacenes usando estanterías de flujo por gravedad. Al crear un algoritmo inteligente que utiliza una mezcla de tecnología tradicional y de vanguardia, podemos ahorrar tiempo y dinero-¡dos recursos valiosos en cualquier negocio!

A medida que enfrentamos un número creciente de artículos y estanterías, nuestra estrategia muestra un gran potencial para una mayor eficiencia operativa y mejor gestión. ¿Por qué hacer malabares en un entorno caótico cuando podrías organizar las cosas de manera ordenada con un plan?

Así que la próxima vez que estés en un almacén, recuerda: hay un montón de matemáticas y ciencia trabajando entre bastidores para asegurarse de que todo funcione sin problemas. Ahora, ¿no sería genial si reorganizar una habitación pudiera hacerse igual de eficientemente? ¡Quizás algún día lleguemos a eso también!

Fuente original

Título: Optimization Algorithm for Inventory Management on Classical, Quantum and Quantum-Hybrid Hardware

Resumen: Among the challenges of efficiently managing a factory, inventory management is essential for minimizing operational costs and delivery times. In this paper, we focus on optimizing item allocation in warehouses that use gravity flow racks, which are designed for First In, First Out (FIFO) logistics but present challenges due to the need for frequent item reinsertions during picking operations. We introduce a novel strategy formulated as a QUBO problem, suitable for classical, quantum, and hybrid hardware implementations. By leveraging advances in Adiabatic Quantum Computing and Quantum Annealing, we demonstrate the effectiveness of our strategy through simulations and real-world scenarios. The results highlight the potential of quantum-hybrid approaches to significantly enhance operational efficiency in warehouse management.

Autores: Gabriel P. L. M. Fernandes, Matheus S. Fonseca, Amanda G. Valério, Alexandre C. Ricardo, Nicolás A. C. Carpio, Paulo C. C. Bezerra, Celso J. Villas-Boas

Última actualización: 2024-11-18 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.11756

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.11756

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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