Quantum optimization for the warehouse layout problem

Kumar Gosh

doi:10.1038/s41598-026-66345-z

Quantum optimization for the warehouse layout problem

2026-08-15

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AI

DOI：10.1038/s41598-026-66345-z

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仓库布局问题（WLP），又称仓库货位分配问题，旨在确定产品与存储位置的分配方案，同时最小化拣选作业的总行程距离。该问题具有组合性质，已知为NP难问题。高效获得中等及大型WLP实例的高质量解仍是计算挑战，这促使我们研究将量子优化算法应用于该问题。我们将WLP的经典二次分配规划（QAP）模型重新表述为无约束二次二进制优化（QUBO）模型。我们的QUBO模型避免了添加松弛变量并减少典型QUBO重构方法中的额外开销，从而便于应用D-Wave Leap混合求解器。计算研究在一个包含30个库存单位（SKU）和32个存储位置的案例中进行，其中QUBO模型包含960个二进制决策变量。结果表明，D-Wave Leap混合求解器在基础场景下找到的解优于在60秒时钟限制下运行的IBM CPLEX混合整数二次规划（MIQP）求解器，该限制仅为实验设计中为CPLEX分配的600秒预算的十分之一。通过对交叉生成的30个场景（由5个年度拣选量剖面和6个共同拣选矩阵密度水平（0.5至1.0）组合）进行的敏感性分析显示，D-Wave混合求解器在30个案例中的26个中优于CPLEX MIQP求解器，解质量提升0.4%至12.1%。随着共同拣选矩阵密度的降低，D-Wave的优势通常增加。这些结果证明了量子计算在WLP中的实用性，并激励进一步研究面向工业级规模组合物流优化的混合量子-经典方法。

Quantum optimization for the warehouse layout problem

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