Wir denken vielleicht, dass man einfach mehr Nahrungsmittel anbauen kann, wenn man mehr Menschen in Gebieten mit Ernährungsunsicherheit ernähren möchte. Aber so einfach ist es nicht.
Ein Team unter der Leitung von Public Health Computational, Informatics, and Operations Research (PHICOR), damals an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health und derzeit an der City University of New York (CUNY), ansässig, hat die Lieferkettensoftware HERMES verwendet von Wissenschaftlern dort und am Pittsburgh Supercomputing Center (PSC) entwickelt, um zu zeigen, dass eine Steigerung der Gemüseproduktion in Odisha, einem Bundesstaat in Indien, das Angebot nicht erhöhen würde, wenn das Liefernetzwerk das Gemüse nicht transportieren kann, bevor es verdirbt.
Die Erststudie ist ein erfolgreicher Proof-of-Concept für den Einsatz von HERMES, das zuvor zur Simulation von Impfstoffen und anderen medizinischen Lieferketten eingesetzt wurde, um die Lebensmittelverfügbarkeit zu untersuchen. Es ist veröffentlicht in Lebensmittelpolitik .
Wenn es um Hunger und Ernährung in der Welt geht, leben wir in seltsamen Zeiten. Die Zahl der Menschen, die unter ernsthafter Ernährungsunsicherheit leiden, stieg von 282 Millionen Ende 2021 auf 345 Millionen – ein trauriger historischer Rekord – im Jahr 2022. Gleichzeitig gibt es in weiten Teilen der Welt und in wohlhabenderen Volkswirtschaften eine zuckerreiche Ernährung und Fette haben zu einer Epidemie von Fettleibigkeit, Diabetes und Herzerkrankungen geführt.
Es gibt eine einfältige Lösung: Jeder muss mehr Gemüse essen. Aber es ist schwieriger, das umzusetzen, als man denkt. Ein Problem besteht darin, Menschen in Industrieländern dazu zu bringen, mehr Gemüse zu essen. Aber selbst in Ländern, in denen mehr Gemüse willkommen wäre, ist es schwieriger, es zu den Menschen zu bringen, die es brauchen, als es sich anhört. Und genauso wichtig für die Ernährung der Menschen ist die Bezahlung der Landwirte, damit sie es sich leisten können, weiter anzubauen. Beschädigungen unterwegs können beide Ziele zunichte machen.
Marie Spiker von der University of Washington School of Public Health, damals Doktorandin im PHICOR-Forschungsteam von Bruce Y. Lee an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, wollte wissen, ob der einfache Anbau von mehr Gemüse dazu beitragen würde, die Nahrungsmittelknappheit in Odisha zu lindern. ein Staat in Indien. Um dieses Problem anzugehen, arbeiteten sie mit Joel Welling vom PSC zusammen und verwendeten die HERMES-Simulationssoftware, die Lee, jetzt an der City University of New York, in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern am PSC auf dem Bridges-2-Supercomputer des Zentrums entwickelt hatte.
„In der Welt der Ernährung und Ernährungssicherheit stellen wir die Frage: „Haben wir genug Nahrung?“ – nicht irgendein Nahrungsmittel, sondern nahrhafte, gesunde Nahrungsmittel, die den Bedürfnissen aller gerecht werden. Das Gespräch konzentriert sich in der Regel auf beide Enden der Versorgung.“ „Die Lieferkette ist eine wichtige Kette – Lebensmittelproduktion und Lebensmittelkonsum –, aber es gibt diese ganze ‚fehlende Mitte‘, nämlich die Lieferkette. Die Lieferkette wird wirklich wichtig, wenn wir über verderbliche Lebensmittel sprechen“, erklärte Spiker.
Wissenschaftler von Hopkins, der University of Pittsburgh und PSC haben HERMES entwickelt, um zu untersuchen, wie sich Lieferketten auf die Lieferung von Waren von ihrem Herstellungsort bis zu ihrem Bedarfsstandort auswirken. Dazu simuliert es die gesamte Lieferkette, vom Lager über regionale Zentren bis hin zu lokalen Gemeinden. Insbesondere berücksichtigt es Engpässe wie die Verfügbarkeit von Lagermöglichkeiten an jedem Standort oder von Motorrädern für die letzten Schritte bei der Lieferung in abgelegene ländliche Gebiete.
„[When we used HERMES to create] Modelle der Impfstofflieferketten … Wir haben in Niger eine Reihe von Engpässen festgestellt. Es gab nicht genügend Transportmittel, nicht genügend Kapazität. Dies war in den 1970er Jahren ein häufiges Problem bei vielen Lieferkettendesigns … Viele Länder könnten von einem Tool zur Bewertung ihrer Lieferketten profitieren“, erklärte Lee, der heute an der PHICOR City University of New York und früher an der PHICOR City University of New York ist Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health.
HERMES war ein Hit. Zu seinen Erfolgen zählte die Aufdeckung von Schwachstellen bei der Impfstoffbereitstellung in den afrikanischen Ländern Niger und Benin. Diese Analyse ermöglichte es dem HERMES Logistics Modeling Team, der Regierung von Benin Änderungen zu empfehlen, die die Kindersterblichkeit senkten und gleichzeitig die Kosten senkten. In einem weiteren damit zusammenhängenden Sieg wurde gezeigt, dass Flugdrohnen die Impfstoffabgabe verbessern und die Kosten in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen senken könnten.
Während die Gruppe HERMES hauptsächlich zur Analyse der Bewegung medizinischer Hilfsgüter eingesetzt hatte, war die Software nicht nur für diese Anwendung gut. Es könnte jede Lieferkette analysieren. Das gab Spiker die Zuversicht, dass es auch Licht in die Gemüselieferungen bringen würde.
Der Ansatz von HERMES zu Gemüselieferungen erwies sich als ebenso aufschlussreich, wie die Mitarbeiter gehofft hatten. Der bloße Anbau von mehr Gemüse hatte überraschend wenig Einfluss darauf, wie viel Nahrung die Menschen erhielten. In den HERMES-Simulationen veränderte eine Steigerung der Gemüseproduktion um das Fünffache des damaligen Anbaus die Einzelhandelsverfügbarkeit des Gemüses um einen Anstieg von 3 % bis zu einem Rückgang von 4 %.
„[When] Da die Menschen nicht so viel Gemüse essen, wie wir möchten, sollten wir anscheinend mehr Gemüse produzieren. Aber wenn wir die Gemüseproduktion steigern, ohne auf die Lieferketten zu achten, riskieren wir die Situation, dass das Geld, das wir für die Pflanzenproduktivität ausgeben, buchstäblich verschwendet wird, wenn die Lebensmittel letztendlich nicht die Menschen erreichen“, sagte Spiker.
Beispielsweise führte die Verdoppelung der Auberginenproduktion (im Volksmund als Auberginen bekannt) nur zu einem Anstieg der Lieferungen um 3 %, was unter anderem darauf zurückzuführen ist, dass der Verderb unterwegs um 19 % zunahm. Das System verfügte einfach nicht über die nötige Kühlung oder andere Mittel in den Zwischenlagerbereichen, um die Lebensmittel frisch zu halten.
Diese erste Studie zeigt, dass HERMES bei Lebensmittelversorgungsketten genauso gut funktioniert wie bei medizinischen Hilfsgütern. Obwohl kein Simulationsmodell jedes einzelne mögliche Detail innerhalb eines komplexen Systems erfassen kann, hat diese Anpassung von HERMES die Kerndynamik von Lebensmittelverteilungssystemen in dieser Umgebung erfasst. Dieser Erfolg bietet Lehren dafür, wie wir darüber nachdenken, den wachsenden Bedarf an verderblichen, nahrhaften Lebensmitteln zu decken.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine Steigerung der Nahrungsmittelproduktion mit einem detaillierten Verständnis der Nahrungsmittelversorgungsketten in jedem Land einhergehen muss, wenn wir wollen, dass Nutzpflanzen die Menschen ernähren und nicht verschwendet werden. Es besteht auch Potenzial für zusätzliche Analysen, um weitere Lieferkettendynamiken zu untersuchen und spezifischere Empfehlungen abzugeben. Die Mitarbeiter planen zusätzliche Studien zu den Auswirkungen einer verringerten Pflanzenproduktion (z. B. als Reaktion auf Ernteausfälle oder Klimaauswirkungen) und Kühllagersystemen auf die Ernährungssicherheit.
Mehr Informationen:
Marie L. Spiker et al., Wenn die Steigerung der Gemüseproduktion die Lücken bei der Nahrungsmittelverfügbarkeit verschlimmern kann: Ein Simulationsmodell in Indien, Lebensmittelpolitik (2023). DOI: 10.1016/j.foodpol.2023.102416