A Hybrid Discrete-Event and Agent-Based Simulation Approach to Model Circular Supply Chains in Healthcare: A Case Study of Laparoscopic Scissors

Nel ambiente ad alta pressione di un moderno ospedale, un singolo paio di forbici chirurgiche può determinare la differenza tra un'operazione riuscita e una annullata. Per decenni, la pratica standard è stata semplice: utilizzare uno strumento affilato e sterile una volta, poi gettarlo via. Questo approccio lineare è affidabile e sicuro, ma genera una quantità enorme di rifiuti e si basa su un approato costante e ad alto consumo energetico di nuovi prodotti. Mentre gli ospedali e i governi cercano modi per ridurre la propria impronta ambientale, è emersa una strada diversa: l'economia circolare. Questo concetto non riguarda il riciclo nel senso tradizionale di fusione dei materiali, ma riguarda il mantenere i prodotti in uso il più a lungo possibile attraverso la riparazione, la pulizia e il riutilizzo. Tuttavia, passare da un sistema di "uso e scarto" a uno di "uso e restituzione" è incredibilmente complesso. Introduce nuove incertezze, come quanto tempo occorra per pulire uno strumento, quanto spesso si rompa e se gli ospedali avranno scorte sufficienti per garantire il regolare svolgimento delle chirurgie. Senza un modo per testare questi nuovi sistemi prima dell'acquisto, i decisori rischiano di sprecare denaro in attrezzature che non si ripagano mai o di rimanere senza strumenti durante procedure critiche.

Per navigare in questa incertezza, i ricercatori della Nottingham Trent University, dell'University College London e della Loughborough University si sono rivolti a uno strumento digitale potente: una simulazione al computer ibrida. Hanno scelto un dispositivo medico specifico e ampiamente utilizzato, le forbice laparoscopiche usate nella chirurgia mini-invasiva, come soggetto di test. Invece di costruire prototipi fisici o aspettare anni per vedere cosa accade nei veri ospedali, hanno costruito un modello virtuale dell'intera catena di approvvigionamento. Questo modello includeva il produttore, il centro di distribuzione, gli ospedali e le strutture specializzate per la pulizia e la riparazione degli strumenti. La simulazione ha agito come un laboratorio privo di rischi dove il team poteva eseguire migliaia di scenari su un periodo di dieci anni, testando come diversi tipi di forbici si sarebbero comportati sotto condizioni reali di variabilità e ritardo.

Il team ha confrontato lo standard attuale — forbici monouso che vengono incenerite dopo un singolo uso — con tre alternative circolari. La prima opzione prevedeva di prendere le forbici monouso, pulirle e rimanufacturarle affinché apparissero e funzionassero come nuove. La seconda opzione era un design ibrido, caratterizzato da un manico durevole che potesse essere riutilizzato molte volte, abbinato a una lama usa e getta che veniva scartata dopo ogni intervento. La terza opzione era uno strumento completamente riutilizzabile, in cui sia il manico che la lama erano progettati per essere puliti, sterilizzati e utilizzati ripetutamente. I ricercatori hanno eseguito questi scenari per vedere quale approccio facesse risparmiare più denaro, riducesse maggiormente le emissioni di carbonio e mantenesse gli ospedali operativi senza interruzioni.

I risultati hanno rivelato che non esiste una singola soluzione "migliore"; la scelta corretta dipende interamente dagli obiettivi specifici e dai vincoli del sistema ospedaliero. Lo studio ha scoperto che il modo più immediato ed efficace per tagliare sia i costi che le emissioni fosse semplicemente ricominciare a riutilizzare le forbici monouso. Quando gli ospedali hanno dato priorità all'uso di questi strumenti rigenerati rispetto all'acquisto di quelli nuovi, la simulazione ha mostrato un calo drastico delle spese, risparmiando quasi il 41 percento dei costi totali della catena di approvvigionamento, riducendo al contempo le emissioni di carbonio di oltre la metà. Questo approccio ha funzionato perché ha ridotto la necessità di fabbricare nuovi strumenti da zero, che è la parte più costosa e inquinante del processo.

Tuttavia, le forbici completamente riutilizzabili, pur offrendo il maggior potenziale di protezione ambientale, presentavano un ostacolo finanziario significativo. Questi strumenti di alta qualità sono costosi da acquistare inizialmente. La simulazione ha mostrato che un ospedale avrebbe dovuto utilizzare lo stesso paio di forbici tra le 45 e le 50 volte prima che il risparmio derivante dal non acquistarne di nuove superasse finalmente l'investimento iniziale. Una volta superato quel punto, il sistema è diventato più economico del metodo tradizionale, portando infine un risparmio di circa il 19 percento nel lungo termine. Eppure, questo guadagno a lungo termine richiede che un ospedale si impegni in un sistema che richiede un'infrastruttura rigorosa per la pulizia, la riparazione e lo stoccaggio, insieme a personale dedicato alla gestione del flusso di strumenti.

Le forbici ibride hanno presentato una sfida di tipo diverso. Sebbene fossero ecologiche, diventando più verdi dell'opzione monouso dopo soli due utilizzi, non sono mai diventate finanziariamente sostenibili nella simulazione. Il costo delle lame usa e getta rimaneva troppo elevato, agendo come un drenaggio costante sul budget che il risparmio derivante dal riutilizzo del manico non riusciva a compensare. Anche se il manico fosse durato 70 utilizzi, il costo totale rimaneva superiore del 64 percento rispetto al sistema standard monouso. Ciò suggerisce che, a meno che il prezzo delle lame usa e getta non scenda significativamente, questa opzione intermedia potrebbe non essere una scelta pratica per gli ospedali che cercano di risparmiare denaro.

Oltre ai numeri finanziari e ambientali, la simulazione ha evidenziato una realtà operativa cruciale: la velocità del processo di pulizia conta più di quanto la maggior parte delle persone creda. Quando gli strumenti vengono restituiti all'ospedale, devono essere decontaminati prima di poter essere utilizzati nuovamente. Lo studio ha dimostrato che se il processo di pulizia è lento o imprevedibile, gli ospedali devono tenere in stock una quantità molto maggiore di forbici di scorta per garantire di non rimanere mai senza. Negli scenari in cui la pulizia richiedeva molto tempo o variava enormemente in durata, gli ospedali avevano bisogno di una scorta di inventario significativamente maggiore per mantenere un tasso di successo del 100 percento per le chirurgie. Questo risultato fornisce una chiara tabella di marcia per i manager ospedalieri: adottare strumenti circolari non significa solo acquistare il prodotto giusto, ma anche investire nella velocità e nell'affidabilità delle infrastrutture di pulizia e riparazione.

In definitiva, questa ricerca suggerisce che la transizione verso un'economia circolare nell'assistenza sanitaria non è un semplice interruttore, ma un bilanciamento strategico. Per gli ospedali che desiderano ridurre rapidamente costi ed emissioni, la rigenerazione degli strumenti monouso esistenti offre il ritorno più immediato. Per coloro che sono disposti a investire nella sostenibilità a lungo termine e dispongono dell'infrastruttura per supportarla, gli strumenti completamente riutilizzabili offrono i più profondi benefici ambientali, a condizione che possano attendere il superamento degli elevati costi iniziali. L'approccio ibrido, nonostante il suo apparente fascino intuitivo, appare come una strada senza uscita nelle attuali condizioni di mercato. Mappando questi compromessi, lo studio fornisce una guida chiara per i decisori politici e gli amministratori ospedalieri, mostrando che la strada verso un sistema sanitario più verde è pavimentata con una pianificazione attenta, aspettative realistiche e una profonda comprensione di come ogni anello della catena di approvvigionamento influenzi il successivo.