Kate Whiting

تنتقل تقنيات الكم بسرعة من عالم النظرية إلى أدوات عملية تخلق قيمة لقطاع التصنيع. على سبيل المثال، استخدمت شركتا IBM وBoeing الحوسبة الكمومية في الأبحاث لإيجاد مواد مقاومة للتآكل.

يمكن لهذا التحول أن يعيد تشكيل التصنيع وسلاسل التوريد العالمية جذريًا، فاتحًا آفاقًا جديدة للكفاءة، ومعززًا للأمن، ومزودًا القادة ذوي التفكير المستقبلي بميزة استراتيجية.

في ورقة بحثية جديدة بعنوان “تقنيات الكم.. الفرص الرئيسية للتصنيع المتقدم وسلاسل التوريد”، يشارك المنتدى وشركة Accenture نظرة عامة حول أهمية الكم للعمليات الصناعية، بما في ذلك دراسات حالة مبكرة ذات فوائد قابلة للقياس مثل مكاسب الكفاءة وتوفير التكاليف وتحسين المرونة.

إليك ما يحتاج كل مسؤول تنفيذي في قطاع التصنيع إلى معرفته حول الآثار والفرص التي تقدمها تقنيات الكم، بالإضافة إلى كيف يمكن للتحرك المبكر أن يساعد في ضمان القدرة التنافسية المستقبلية.

الضرورة الكمومية.. إمكانات تحويلية في التصنيع

لقد أبرزت السنوات القليلة الماضية نقاط ضعف التصنيع وسلاسل التوريد التقليدية، من الاضطرابات التي سببتها الجائحة إلى تصاعد هجمات برامج الفدية والصدمات الناجمة عن تغير المناخ.

في العام الماضي، ارتفعت اضطرابات سلسلة التوريد العالمية بنسبة 38% على أساس سنوي، مدفوعة بالظواهر الجوية المتطرفة، والتوترات الجيوسياسية، والإضرابات العمالية. في الوقت نفسه، ارتفعت تهديدات الأمن السيبراني ضد المنظمات الصناعية بنسبة 87%، حيث شكل قطاع التصنيع 69% من هجمات برامج الفدية.

في هذا العصر الذي يتسم بالتعقيد والمخاطر، تبرز تقنيات الكم كممكنات للجيل القادم.

أصبحت الحوسبة الكمومية، والاستشعار الكمومي، وأنظمة الأمن الكمومي الآن على أهبة الاستعداد لإحداث اختراقات، مقدمة كفاءة ودقة ومرونة غير مسبوقة تتجاوز بكثير قدرات التقنيات الكلاسيكية.

من خلال تسريع جداول الإنتاج، وتمكين قياسات فائقة الدقة، وضمان بقاء الاتصالات الحيوية آمنة حتى في عالم ما بعد الكم، من المقرر أن تعيد الابتكارات الكمومية تعريف كيفية تصميم المصنعين للمنتجات وإنتاجها ونقلها عالميًا.

قفزات كمومية.. نجاحات دراسات الحالة المبكرة

تتمتع تقنيات الكم بموقع فريد لمعالجة تحديات التعقيد والأمن، وهي تحقق قيمة بالفعل.

فيما يلي ثلاثة تطبيقات ناشئة يتم تجربتها من قبل المصنعين وقادة سلاسل التوريد:

تحسين جدولة الإنتاج في فورد أوتوسان

حققت فورد أوتوسان تخفيضًا بنسبة 50% في وقت جدولة تصنيع المركبات في أحد مواقعها من خلال الاستفادة من تقنية التخمير الكمومي الهجين الكلاسيكي-الكمومي من D-Wave. واجهت الشركة تعقيدًا متزايدًا في إنتاج أكثر من 1500 نوع مختلف قابل للتخصيص بدرجة عالية من مركبات فورد ترانزيت. كل تغيير في المواصفات، مثل ارتفاع السقف أو قاعدة العجلات، يتطلب إعادة برمجة روبوتات اللحام عبر 250 محطة، مما يؤدي غالبًا إلى تأخيرات. يمكن أن تستغرق جدولة عمليات الإنتاج لـ 1000 مركبة ما يصل إلى 10 دقائق باستخدام الحوسبة التقليدية، وحتى وقتًا أطول باستخدام الأدوات مفتوحة المصدر، مما يخلق اختناقات في عملية التصنيع. لمعالجة ذلك، تبنت فورد أوتوسان نهج جدولة جديدًا باستخدام أجهزة التخمير الكمومية “أجهزة كمبيوتر كمومية مصممة لحل مشاكل التحسين”. مكّن هذا الحل الشركة من إنشاء جداول إنتاج في أقل من خمس دقائق، حتى مع إدارة ما يصل إلى 16000 قيد لعملية إنتاج واحدة.

دفع الابتكار في أشباه الموصلات ثلاثية الأبعاد باستخدام مستشعرات الألماس الكمومية

يمكن أن تسبب العيوب الخفية في الرقائق الدقيقة تأخيرات في الإنتاج لصناعة أشباه الموصلات. وقد أتاح اعتماد مستشعرات الألماس الكمومية ضمان جودة متقدم وقدرات تشخيصية لأشباه الموصلات ثلاثية الأبعاد من الجيل التالي. يُنشئ مجهر الألماس الكمومي “QDM” من QuantumDiamonds صورًا ثلاثية الأبعاد دقيقة للمجالات المغناطيسية داخل الرقائق، ويكشف عن العيوب دون التسبب في أي ضرر. على عكس الطرق القديمة، يعمل QDM في درجة حرارة الغرفة ويتجنب الحاجة إلى إعدادات معقدة مثل غرف التفريغ أو التبريد العميق “cryogenics”. تعمل الشركة مع 7 من أصل 10 من مصنعي أشباه الموصلات العالميين، مع تشغيل أول تثبيت لـ QDM في Fraunhofer EMFT في ميونيخ. توضح دراسة الحالة هذه كيف يمكن للأدوات المدعومة بالكمومية معالجة الاختناقات الصناعية في القياس “metrology”، مما يمهد الطريق لرقائق أكثر موثوقية وقابلية للتطوير في قطاعات مثل السيارات والاتصالات والذكاء الاصطناعي.

اتصالات ميناء روتردام المؤمنة بالكم

يتعامل ميناء روتردام مع ما يقرب من 500 مليون طن من البضائع سنويًا ويساهم بأكثر من 8% في الناتج المحلي الإجمالي الهولندي. وقد دخل في شراكة مع مزود الاتصالات الهولندي Eurofiber لتجريب شبكة ألياف بصرية مؤمنة بالكم باستخدام تقنية توزيع المفاتيح الكمومية القابلة للتطوير “QKD” من Q*Bird. تضمن هذه الشبكة بقاء البنية التحتية الرقمية الحساسة والاتصالات البحرية “غير قابلة للتنصت”، مما يوفر رؤية كاملة لأي محاولات عبث ويمكّن من إعادة توليد المفتاح فورًا في حال اكتشاف أي اختراق. هذه القفزة التكنولوجية لا تتعلق بالامتثال فحسب، بل هي درع استراتيجي ضد تصاعد الجرائم السيبرانية التي ترعاها الدول وهجمات سلاسل التوريد.

تشمل الآثار القابلة للقياس لهذه المشاريع التجريبية تقليل اختناقات الإنتاج، وتعزيز الإنتاجية، والكشف المبكر عن الأعطال، وتقليل المخاطر الأمنية، وتحسين المرونة، وكل منها يقدم تأثيرًا ملموسًا على الأرباح النهائية للمصنعين الذين يبادرون بالتبني المبكر.

3 مجالات كمومية للمصنعين وقادة سلاسل التوريد

هناك ثلاثة مجالات رئيسية تتقدم فيها تقنيات الكم ويمكن أن يكون لها تأثير استراتيجي على العمليات الصناعية:

1. الحوسبة الكمومية

• التحسين: مكاسب في جدولة الإنتاج وسلاسل التوريد، وتسلسل المركبات، وتخطيط اللوجستيات، وإدارة المخزون، على نطاقات معقدة للغاية بالنسبة للخوارزميات الكلاسيكية.
• المحاكاة واكتشاف المواد: القدرة على محاكاة التفاعلات الذرية لتصميم مواد جديدة، وتسريع البحث والتطوير لمنتجات أخف أو أقوى أو أكثر استدامة.
• التأثير على الأعمال: من تسلسل المركبات في فورد أوتوسان إلى مشاريع تصميم المواد في بوينغ، تتمتع الحوسبة الكمومية بالقدرة على تحويل التحسين الصناعي واسع النطاق من عنق زجاجة إلى ميزة تنافسية.

2. الاستشعار الكمومي

• قياس فائق الدقة: يتيح دقة تصل إلى أقل من النانومتر في المراقبة، وضمان الجودة، والتحكم في العمليات.
• الصيانة التنبؤية: يتيح الكشف المبكر عن الشذوذ إدارة الأصول بشكل استباقي، مما يقلل من وقت التتوقف عن العمل وتكاليف الصيانة.
• أشباه الموصلات والتصنيع المتقدم: توفر المستشعرات المعززة بالكم اكتشافًا أسرع للعيوب وعائدًا أعلى. توفر مستشعرات القياس بالقصور الذاتي والمجال المغناطيسي تحسينات بالإضافة إلى أنظمة الملاحة الحالية، وتحديد المواقع، والتجميع الروبوتي.

3. الأمن الكمومي والاتصالات الكمومية

• التشفير ما بعد الكم وتوزيع المفاتيح الكمومية “QKD”: يحمي البيانات التشغيلية وبيانات العملاء الحساسة من الهجمات الكلاسيكية والهجمات المستقبلية التي تعتمد على الكم.
• الشبكات الآمنة: تعمل الشبكات الكمومية غير القابلة للتنصت والقابلة للتطوير بالفعل على حماية البنية التحتية الحيوية لميناء روتردام وتمهد الطريق لشبكات لوجستية آمنة ومرنة.
• الامتثال التنظيمي: تأمين مستقبل معالجة البيانات والعمليات التجارية قبل تطور متطلبات الأمن السيبراني العالمية.

استراتيجيات التبني.. من المشاريع التجريبية إلى المنصات

لتوسيع نطاق التبني والاستفادة من تقنيات الكم، يمكن لقادة التصنيع وسلاسل التوريد اتباع العديد من الاستراتيجيات المتوازية، من الإجراءات الفورية إلى الرؤية طويلة المدى، بما في ذلك:

• الاستثمار في المواهب والوعي: بناء فرق لديها إلمام بتقنيات الكم. تنفيذ برامج لتطوير مهارات المهنيين الحاليين وتعزيز ثقافة “الوعي بالكم” لضمان فهم أوسع وتبني لتقنيات الكم.

• تشغيل المشاريع التجريبية: البدء بمنصات الكم القائمة على السحابة للتجارب، تتطلب هذه المنصات الحد الأدنى من الاستثمار الأولي، وتتيح مشاريع تجريبية منخفضة المخاطر، وتوفر مسارًا سريعًا لتحديد القيمة.

• مواءمة المشاريع التجريبية مع نتائج الأعمال: إعطاء الأولوية للمشاريع التي تعزز بشكل مباشر الكفاءة أو المرونة أو سرعة الاستجابة، وربط استثمارات الكم بالأهداف الاستراتيجية.

• التعاون لوضع المعايير: الانضمام إلى الاتحادات والهيئات الصناعية التي تضع معايير مشتركة، وتشارك أفضل الممارسات غير التنافسية، وتدعو إلى بيئات تنظيمية صديقة للكم.

• الموازنة بين الضجيج والواقعية: تجنب المبالغة في القدرات الحالية، تعلم من منحنيات تبني الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. إدراك أن العوائد المجدية بدأت تظهر بالفعل، لكن التحول واسع النطاق سيستغرق عدة سنوات من التكرار والتوسع.

• تقييم المخاطر وتخفيفها: المسح المنتظم لنقاط الاختناق في سلسلة التوريد، وتتبع نضج الصناعة، والشراكة مع أفضل البائعين لتجنب الأخطاء المكلفة مع تطور النظام البيئي.

إن بناء الكفاءة الكمومية والخبرة في المنصات اليوم سيحدد قادة السوق غدًا. عصر الكم ليس بعيدًا بسنوات. إنه هنا، الآن، وقادة التصنيع وسلاسل التوريد المستعدون لاغتنام إمكانات الكم سيحددون مستقبل صناعاتهم.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: World Economic Forum