Optimización de recursos en el Banco de Alimentos de Madrid: Abordando las necesidades de compras y aprovisionamiento

Abstract

La epidemia del Covid-19 sitúa a la sociedad española en una coyuntura en la que tanto el sistema sanitario como la conciencia social se ponen a prueba mientras que la economía se tambalea. En este contexto, los próximos meses estarán marcados, previsiblemente y entre otras consideraciones, por un esfuerzo ingente por prever y acotar la magnitud de la recesión económica que se avecina (y cuyos efectos ya se están empezando a vislumbrar) sobre los distintos colectivos que integran la sociedad.

En un entorno democrático, humano y socialmente responsable, resulta relevante poner especial atención a aquellos colectivos que, durante el transcurso de la recesión, puedan llegar a encontrarse en una situación de mayor urgencia o necesidad económica. Estos grupos serán, precisamente, los que al no disponer de suficientes medios para combatir la recesión por cuenta propia, se encontrarán en una situación de mayor indefensión y exclusión, pudiendo llegar a propiciar cierta desestabilización social que afecte al resto de colectivos, en caso de que no se desplieguen medios para cubrir sus necesidades básicas.

Motivado por esta situación de preocupación e incertidumbre, el objetivo de este trabajo es, precisamente, el de tratar de apoyar la labor de aquellas organizaciones que prestan ayuda a los colectivos más desfavorecidos, con el ánimo de contribuir a satisfacer sus necesidades más básicas y urgentes. En concreto, en este proyecto se pretende realizar un estudio estratégico que aborde la problemática del abastecimiento a los beneficiarios del Banco de Alimentos de Madrid, persiguiendo determinar cómo maximizar la utilidad social y nutricional de los recursos económicos disponibles en la organización.

Para realizar este estudio, el proyecto se apoyará en un modelo matemático de requerimientos nutricionales para distintos clústers poblacionales, que se determinarán a partir de variables como el género y la edad. Dicho modelo cuenta con parámetros de decisión como 1) el aporte macronutricional y el precio por kg de los distintos grupos de alimentos disponibles en el mercado español, 2) la cantidad y el tipo de comida recibida en concepto de donativos, o 3) el número de beneficiarios por grupo de edad a los que hay que atender, entre otros. A partir de estos parámetros, el modelo es capaz de computar cuál es la cesta de inversión semanal que se habría de realizar para casar las necesidades nutricionales de los beneficiarios con los recursos disponibles, bajo un marco de decisión basado en una minimización de costes en el que se sitúa al Banco de Alimentos de Madrid como decisor centralizado.

Además de los costes asociados a la compra de alimentos, se ha incorporado una variable de penalización económica asociada a la cantidad de macronutriente no suministrado por grupo poblacional. Esta variable de penalización representaría el coste social ocasionado por la no satisfacción de un requerimiento nutricional dentro de un grupo poblacional determinado. Esto es, para el caso del déficit de ácidos grasos esenciales, la variable de penalización estaría constituida, entre otras, por la métrica cuantitativa que recogiese el coste asociado a los tratamientos que podrían requerirse para tratar las enfermedades que apareciesen debido al déficit del nutriente, como obstrucciones en el flujo sanguíneo, enfermedades de hígado, etc.

Para poner a prueba y comprobar las sensibilidades del modelo se plantearán dos casos de estudio, a saber:

1) Estudio de la respuesta del modelo en un caso básico, donde se tenga un único beneficiario o persona física por grupo poblacional, que permita comprobar fácilmente la coherencia de los resultados y llevar a cabo la validación subsiguiente del modelo.

2) El estudio de la operación real del Banco de Alimentos de Madrid durante el año 2018. Consiste en usar como datos de entrada: 1) las donaciones que se produjeron en el año, escaladas al caso semanal y 2) el número real de beneficiarios del Banco de Alimentos de Madrid. Así, por un lado, se podrá comprobar la respuesta del modelo ante un caso realista de operación y por otro, el caso de estudio podría servir para identificar oportunidades de mejora en las decisiones del aprovisionamiento del Banco de Alimentos de Madrid.

El propósito del modelo no es el de realizar una predicción precisa, por ejemplo, sobre el coste de aprovisionamiento del Banco de Alimentos de Madrid durante un año de operación (para lo que habría que capturar aspectos como cuestiones logísticas o la posible estacionalidad en precios de algunos de los alimentos), sino más bien sacar conclusiones cualitativas sobre las variables y las cuestiones más relevantes en el problema de satisfacer las necesidades de la población beneficiaria. Así, los resultados del modelo dan una idea de cómo debería realizarse la planificación de las compras de distintos grupos de alimentos para un horizonte de operación semanal, y su correspondiente reparto entre los distintos grupos de población beneficiaria. De los resultados obtenidos se han podido desprender las siguientes conclusiones:

• La distribución de macronutrientes requerida por la población menor de edad es más sencilla de satisfacer que la asociada a las poblaciones mayores de edad y la de las mujeres es más sencilla de satisfacer que la de los hombres. • La utilización de un modelo cuantitativo para la optimización de compras de alimentos en una organización como el Banco de Alimentos de Madrid podría usarse para reducir los costes de aprovisionamiento en más de un 10%. • Existe una alineación de objetivos entre la minimización de costes de aprovisionamiento, y la minimización de costes de logística (entendida como almacenamiento y distribución), ya que la optimización del aprovisionamiento lleva a reducir las cantidades de víveres en un 9%. • El resultado de la optimización conduce a un resultado de "hambre cero"

En definitiva, el modelo propuesto, siendo capaz de representar satisfactoriamente los requerimientos nutricionales de los beneficiarios del Banco de Alimentos de Madrid, tiene cierto potencial para reflejar el coste de cubrir dichas necesidades, y así servir a efectos de herramienta de diseño de nuevas estrategias de aprovisionamiento o de evaluación de políticas de apoyo económico y social a la Organización.

Por último, de los estudios realizados se ha realizado un artículo de investigación que pretende ser publicado en la revista European Journal of Nutrition, bajo el título “The Food Bank of Madrid: A Linear Model for Optimal Nutrition”, cuyo primer autor es el autor de este proyecto fin de máster.

RESOURCE OPTIMIZATION FOR THE FOOD BANK OF MADRID: ADRESSING PURCHASING AND PROVISIONING NEEDS IN THE CONTEXT OF COVID-19

The Covid-19 pandemic places Spanish society at a juncture in which both the health system and the social conscience are put to the test while the economy faulters. In this context, the coming months will likely be marked, among other considerations, by an enormous effort to foresee and limit the magnitude of the economic recession that is coming (and whose effects are already beginning to be glimpsed) on the different groups that make up the society.

In a democratic, human, and socially responsible environment, it is relevant to pay special attention to those groups that, during recessions, may find themselves in a situation of greater urgency or economic need. These groups will be, precisely, those who will find themselves in a situation of greater defenselessness and exclusion, since they do not have sufficient means to fight the recession on their own. This situation might even promote certain social destabilization that affects the rest of the groups, in case that the appropriate means are not deployed to help covering their basic needs.

Driven by this situation of concern and uncertainty, one of the main goals of this work is, precisely, to support the labor of those organizations that assist disadvantaged groups, aiming to make a contribution in the satisfaction to their most basic and urgent needs. More specifically, in this project a strategic study that seeks to determine how to maximize the social utility of the available resources is pursued.

To undertake this study, the project will be based on a mathematical-financial liner programming model that helps to make an optimized food supply based on the minimization of the cost that allows to cover the nutritional requirements needed by beneficiaries, which will be determined by variables such as age or sex. Said model will use decision parameters such as 1) the nutrient content and wholesale market price per kg of the different food groups that are available in the Spanish market, 2) the amount and type of food received as donations or 3) the number of beneficiaries per age group that have to be served, among others. From this input data, the model is able to compute the weekly purchase that should be done in order to match nutritional needs of beneficiaries with the available resources, under a cost minimization criteria, where Madrid’s Food Bank is placed as a centralized decision-maker.

Besides costs related to the purchase of supplies, an economic penalty has been introduced, corresponding to the amount of non-supplied nutrient per population group. This penalty would serve to represent the social cost derived from the non-satisfaction of a given nutritional requirement for a particular population group. For instance. in the case of essential fatty acids, the penalty variable would be constituted, among other factors, by the quantitative metric that captured the cost associated to the medical treatments that would be needed to treat the diseases related to the deficient nutrient, such as obstructions in blood flow, liver disease, etc.

In order to test the model, two case studies will be posed, namely:

1) Response of the model to a basic case-study where there is a single individual per population group, to quickly test the coherence and the trend of the results, which would ultimately serve to validate the formulation.

2) General case-study based in 2018 operation. By using real input data for 1) donations produced during the year and 2) number of beneficiaries by age and sex, the response of the model for a realistic case study can be obtained. Thusly, from these results, relevant cost-cutting opportunities may be identified, related to the decision making of Madrid’s Food Bank provisioning activities.

The objective of the model is not that of producing a precise forecast of the final provisioning cost (since in order to do that a more detailed representation of logistics could be needed, or even price stationarity of different food groups could become relevant), but rather, extracting qualitative conclusions about the most relevant variables in the problem of food provisioning to a disadvantaged population. Therefore, results should show how to plan purchases for a weekly horizon and how to distribute them among the different groups. Specifically, out of the obtained results, the following conclusions have been drawn:

• The macronutrient distribution required by youngsters is more easily satisfied than that of elders and women needs are more easily covered that that of men. • The use of a financial-quantitative model to optimize food purchases in an Organization such as the Food Bank of Madrid could be used to reduce provisioning costs over a 10%. • An objective alignment between cost minimization in food provisioning and cost minimization in logistics (storage and distribution) is deducted since food amounts drop by over a 9% when optimizing supply provisioning. • The results of the optimization lead to a “no hunger” result

Ultimately, the proposed model, that is able to satisfactorily present the nutritional requirements of the beneficiary groups, has some potential to express the cost associated to the coverage of said needs and consequently, may serve as a tool for the design of new provisioning strategies, or even for the evaluation of further economic and social aid to the organization.

From the performed studies, a research paper entitled “The Food Bank of Madrid: A Linear Model for Optimal Nutrition” has been produced and is currently under revision for acceptance in European Journal of Nutrition.