Matematica e algoritmi per le banche alimentari
Le banche alimentari rappresentano un presidio contro l’insicurezza alimentare di un numero crescente di persone.
Un’emergenza con cui, ad esempio, negli Stati Uniti si confronta circa il 10,5% delle famiglie. Dati che dimostrano come garantire l’accesso al cibo sia una questione prioritaria anche nei paesi sviluppati.
Come gestire la variabilità delle banche alimentari?
Come razionalizzare il sistema di distribuzione del cibo? Consegnare il cibo direttamente alle famiglie è un’opzione praticabile? Bisogna aggiornare i tradizionali modelli di distribuzione alimentare con migliore pianificazione e coordinamento? Quali sono le sfide logistiche da affrontare?
Un gruppo di ricercatori della North Carolina State University (Stati Uniti) ha sviluppato un sistema per aiutare le banche alimentari a consegnare cibo a chi ne ha bisogno e migliorare l’efficienza nelle consegne.
Si tratta di una vera e propria strategia integrata di distribuzione delle consegne e pianificazione dei percorsi che tiene conto dei vincoli di domanda e offerta e di disponibilità e capacità dei veicoli.
La consegna di cibo attraverso le banche alimentari è un sistema molto dinamico: la quantità di cibo cambia ogni giorno, il numero di autisti disponibili cambia di ora in ora. Era quindi necessario elaborare un sistema in grado di gestire un alto grado di variabilità.
Il sistema, fanno notare i ricercatori, è applicabile a qualunque catena di distribuzione: è indifferente che si tratti di rifornire banche alimentari o di consegnare parti di veicoli alle officine di riparazione.
Un modello matematico e un algoritmo
Lo studio si basa sulla formulazione di un modello matematico e sullo sviluppo di un algoritmo. I risultati numerici dimostrano che tale metodo può risolvere in modo efficiente i problemi logistici relativi alle consegne di cibo alle banche alimentari.
Il modello matematico rappresenta il problema di identificare i siti di distribuzione alimentare e determinare i percorsi più efficienti per consegnare il cibo dai centri di distribuzione alle persone che ne hanno bisogno.
Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca ha applicato un approccio di ottimizzazione che integra più algoritmi, sfruttando tecniche di ricerca operativa per migliorare efficienza ed efficacia.
Dopo aver raccolto i dati di un banco alimentare della North Carolina, gli studiosi hanno utilizzato modelli computazionali per prevedere l’efficacia della nuova tecnica.
Rispondere alle sfide del mondo reale
Per sviluppare tecniche che rispondessero alle sfide del mondo reale, i ricercatori hanno tenuto conto di alcuni fattori chiave che hanno identificato dopo aver analizzato le operazioni svolte dalle banche alimentari:
- la disponibilità di cibo;
- la posizione delle persone che ne hanno bisogno;
- le limitazioni su ciò che possono accettare;
- il numero di veicoli disponibili per consegnare il cibo;
- la capienza di ciascun veicolo.
I risultati dello studio sono promettenti. Il passo successivo è la conversione in un pacchetto software e passare alle prove di fattibilità con le banche alimentari.
Lo studio Integrated column generation for volunteer-based delivery assignment and route optimization ha avuto il supporto della US National Science Foundation ed è pubblicato in “Computer-aided civil and infrastructure engineering”.