A Hybrid Discrete-Event and Agent-Based Simulation Approach to Model Circular Supply Chains in Healthcare: A Case Study of Laparoscopic Scissors
Este artículo presenta un novedoso modelo de simulación híbrido de eventos discretos y basado en agentes, validado mediante un estudio de caso de tijeras laparoscópicas, para evaluar los impactos ambientales, económicos y operativos de la transición de las cadenas de suministro de atención médica hacia una economía circular, revelando que si bien los productos circulares reducen el impacto ambiental, las reducciones significativas en costos y emisiones requieren una inversión inicial sustancial.
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En el entorno de alto riesgo de un hospital moderno, un solo par de tijeras quirúrgicas puede determinar la diferencia entre una operación exitosa y una cancelada. Durante décadas, la práctica estándar ha sido sencilla: usar un instrumento afilado y estéril una vez, y luego desecharlo. Este enfoque lineal es fiable y seguro, pero genera una cantidad masiva de residuos y depende de un suministro constante y de alto consumo energético de productos nuevos. A medida que los hospitales y los gobiernos buscan formas de reducir su huella ambiental, ha surgido un camino diferente: la economía circular. Este concepto no se trata de reciclar en el sentido tradicional de fundir cosas, sino de mantener los productos en uso el mayor tiempo posible mediante la reparación, la limpieza y la reutilización. Sin embargo, pasar de un sistema de "usar y desechar" a uno de "usar y devolver" es increíblemente complejo. Introduce nuevas incertidumbres, como cuánto tiempo toma limpiar un instrumento, con qué frecuencia se rompe y si los hospitales tendrán suficiente inventario para mantener las cirugías funcionando sin problemas. Sin una forma de probar estos nuevos sistemas antes de comprarlos, los responsables de la toma de decisiones corren el riesgo de malgastar dinero en equipos que nunca se amortizan o de quedarse sin herramientas durante procedimientos críticos.
Para navegar esta incertidumbre, investigadores de la Universidad de Nottingham Trent, el University College London y la Universidad de Loughborough recurrieron a una poderosa herramienta digital: una simulación computacional híbrida. Eligieron un dispositivo médico específico y ampliamente utilizado, las tijeras laparoscópicas empleadas en la cirugía mínimamente invasiva, como su sujeto de prueba. En lugar de construir prototipos físicos o esperar años para ver qué sucede en los hospitales reales, construyeron un modelo virtual de toda la cadena de suministro. Este modelo incluía al fabricante, el centro de distribución, los hospitales y las instalaciones especializadas para limpiar y reparar los instrumentos. La simulación actuó como un laboratorio libre de riesgos donde el equipo pudo ejecutar miles de escenarios durante un período de diez años, probando cómo se comportarían diferentes tipos de tijeras bajo condiciones reales de variabilidad y retraso.
El equipo comparó el estándar actual —tijeras de un solo uso que se incineran tras un solo uso— contra tres alternativas circulares. La primera opción consistía en tomar las tijeras de un solo uso, limpiarlas y volver a fabricarlas para que luzcan y funcionen como nuevas. La segunda opción era un diseño híbrido, que contaba con un mango duradero que podía reutilizarse muchas veces pero emparejado con una hoja desechable que se tiraba después de cada cirugía. La tercera opción era un instrumento totalmente reutilizable, donde tanto el mango como la hoja estaban diseñados para ser limpiados, esterilizados y usados una y otra vez. Los investigadores ejecutaron estos escenarios para ver qué enfoque ahorraría más dinero, reduciría más las emisiones de carbono y mantendría los hospitales funcionando sin interrupciones.
Los resultados revelaron que no existe una única solución "mejor"; la elección correcta depende enteramente de los objetivos y las limitaciones específicas del sistema hospitalario. El estudio encontró que la forma más inmediata y efectiva de recortar tanto los costos como las emisiones era simplemente empezar a reutilizar las tijeras de un solo uso. Cuando los hospitales priorizaron el uso de estas herramientas reacondicionadas sobre la compra de nuevas, la simulación mostró una caída drástica en los gastos, ahorrando casi un 41 por ciento de los costos totales de la cadena de suministro, mientras reducía las emisiones de carbono en más de la mitad. Este enfoque funcionó porque redujo la necesidad de fabricar nuevos instrumentos desde cero, que es la parte más costosa y contaminante del proceso.
Sin embargo, las tijeras totalmente reutilizables, aunque ofrecían el mayor potencial de protección ambiental, venían con un obstáculo financiero significativo. Estos instrumentos de alta calidad son caros de comprar inicialmente. La simulación mostró que un hospital necesitaría usar el mismo par de tijeras entre 45 y 50 veces antes de que los ahorros por no comprar nuevas superen finalmente la inversión inicial. Una vez pasado ese punto, el sistema resulta más barato que el método tradicional, ahorrando aproximadamente un 19 por ciento a largo plazo. No obstante, este beneficio a largo plazo requiere que un hospital se comprometa con un sistema que demanda una infraestructura riguro de limpieza, reparación y almacenamiento, junto con un personal dedicado a gestionar el flujo de instrumentos.
Las tijeras híbridas presentaron un tipo de desafío diferente. Aunque eran respetuosas con el medio ambiente, volviéndose más ecológicas que la opción de un solo uso tras solo dos usos, nunca llegaron a ser financieramente viables en la simulación. El costo de las hojas desechables seguía siendo demasiado alto, actuando como un drenaje constante para el presupuesto que los ahorros por reutilizar el mango no podían compensar. Incluso si el mango duraba 70 usos, el costo total era un 64 por ciento superior al del sistema estándar de un solo uso. Esto sugiere que, a menos que el precio de las hojas desechables baje significamente, esta opción intermedia puede no ser una elección práctica para los hospitales que intentan ahorrar dinero.
Más allá de las cifras financieras y ambientales, la simulación destacó una realidad operativa crucial: la velocidad del proceso de limpieza importa más de lo que la mayoría de la gente cree. Cuando los instrumentos son devueltos al hospital, deben ser descontaminados antes de poder usarse de nuevo. El estudio mostró que si este proceso de limpieza es lento o impredecible, los hospitales deben mantener un inventario mucho mayor de tijeras de repuesto para asegurar que nunca se queden sin ellas. En escenarios donde la limpieza tardaba mucho tiempo o variaba drásticamente en duración, los hospitales necesitaban significativamente más inventario para mantener una tasa de éxito del 100 por ciento en las cirugías. Este hallazgo proporciona una hoja de ruta clara para los gestores hospitalarios: adoptar herramientas circulares no es solo comprar el producto adecuado, sino también invertir en la velocidad y la fiabilidad de la infraestructura de limpieza y reparación.
En última instancia, esta investigación sugiere que la transición hacia una economía circular en la atención médica no es un interruptor simple, sino un equilibrio estratégico. Para los hospitales que buscan reducir costos y emisiones rápidamente, el reacondicionamiento de las herramientas de un solo uso ofrece el retorno más inmediato. Para aquellos dispuestos a invertir en sostenibilidad a largo plazo y que cuentan con la infraestructura para soportarlo, los instrumentos totalmente reutilizables ofrecen los beneficios ambientales más profundos, siempre que puedan esperar a superar los altos costos iniciales. El enfoque híbrido, a pesar de su atractivo intuitivo, parece ser un callejón sin salida bajo las condiciones actuales del mercado. Al mapear estos compromisos, el estudio proporciona una guía clara para los responsables de políticas y administradores hospitalarios, mostrando que el camino hacia un sistema de salud más verde está pavimentado con una planificación cuidadosa, expectativas realistas y una comprensión profunda de cómo cada eslabón de la cadena de suministro afecta al siguiente.
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