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Mejorando la gestión forestal en medio de la incertidumbre

Un nuevo método de apoyo a la toma de decisiones ayuda a los gestores forestales a planificar en condiciones inciertas.

― 9 minilectura


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La gestión forestal sostenible es clave para equilibrar las necesidades económicas, ambientales y sociales. Un gran desafío en este campo es lidiar con la incertidumbre. Los gestores forestales deben tener en cuenta las condiciones cambiantes y los distintos Objetivos a lo largo del tiempo. Este artículo habla de una nueva forma de apoyar a los gestores forestales en la planificación efectiva de las cosechas en situaciones inciertas.

La Necesidad de Apoyo en la Toma de Decisiones

Al gestionar bosques, es crucial planificar cosechas que satisfagan tanto las demandas actuales como las futuras. Los gestores forestales enfrentan muchos objetivos conflictivos, como satisfacer la demanda de madera, ser responsables con el medio ambiente y cumplir con directrices sociales. La incertidumbre puede surgir de varias fuentes, incluyendo cambios en la demanda del mercado, condiciones ambientales y variaciones en la madera disponible.

Un enfoque de apoyo en la toma de decisiones puede ayudar a los gestores forestales a navegar por estas complejidades. Proporciona un marco para tomar decisiones informadas mientras se consideran múltiples objetivos y Incertidumbres. Este método permite a los gestores tomar mejores decisiones ante la incertidumbre.

Enfoque Interactivo e Intuitivo

El enfoque de apoyo en la toma de decisiones propuesto es interactivo y fácil de usar. Está diseñado para ayudar a los gestores forestales a corto plazo, generalmente en un período de planificación de 6 a 12 meses. Aborda los siguientes aspectos clave:

  1. Múltiples Objetivos: El enfoque permite a los gestores observar diferentes objetivos por separado, como satisfacer la demanda de madera mientras se considera el impacto ambiental.
  2. Manejo de la Incertidumbre: Incluye herramientas para analizar la incertidumbre, lo que permite a los gestores explorar cómo diferentes escenarios podrían afectar los resultados.
  3. Análisis de Compromisos: Los gestores pueden evaluar los compromisos necesarios entre objetivos en conflicto y seleccionar las mejores opciones para su situación específica.

Usando este enfoque, los gestores forestales pueden manejar mejor las condiciones impredecibles y tomar decisiones más informadas.

Resumen del Estudio de Caso

Para validar este método de apoyo en la toma de decisiones, se realizó un estudio de caso en Suecia. El estudio involucró 250 áreas forestales con tres tipos de árboles: pinos, abetos y árboles de hoja caduca. El horizonte de planificación se estableció en doce meses, permitiendo la planificación a corto plazo mientras se consideran diversas incertidumbres.

El enfoque fue probado para ver cuán bien podía asistir a los gestores en la toma de compromisos y análisis de riesgos. Específicamente, el estudio de caso se centró en crear un cronograma para la cosecha de madera mientras se cumplían diferentes objetivos en condiciones inciertas.

Desafíos en la Programación de Cosechas

Al programar las cosechas de madera, los gestores forestales buscan minimizar la discrepancia entre la producción de madera y la demanda. Cualquier discrepancia puede llevar a pérdidas financieras o impactos ambientales. Los objetivos para los gestores forestales normalmente incluyen:

  • Minimizar la Desviación entre Producción y Demanda: Los gestores quieren asegurarse de que la cantidad de madera cosechada coincida de cerca con lo que se necesita en cada período.
  • Lidiar con la Incertidumbre en Volúmenes de Madera: Los gestores forestales a menudo no conocen el volumen exacto de madera disponible hasta que comienza la cosecha. Esta incertidumbre puede complicar la planificación.

Los métodos tradicionales de programación de madera a menudo simplifican las cosas. Pueden considerar solo la satisfacción de la demanda general sin tener en cuenta las demandas específicas para diferentes tipos de madera en diferentes meses. Este enfoque puede ocultar las pérdidas por fluctuaciones en la producción y la demanda.

El Enfoque de Múltiples Escenarios

Nuestro método de apoyo en la toma de decisiones adopta un enfoque de múltiples escenarios. Esto significa que, en lugar de depender de un único escenario promedio, el método genera varios posibles escenarios para capturar un rango de resultados. Estos escenarios incluyen situaciones de mejor caso y peor caso, así como condiciones promedio.

Al evaluar múltiples escenarios posibles, los gestores pueden identificar planes robustos que funcionen bien en diferentes condiciones. Este enfoque proporciona una comprensión más completa de cómo diversas decisiones podrían afectar los resultados futuros.

Características Clave del Método de Apoyo en la Toma de Decisiones

El enfoque de apoyo en la toma de decisiones incluye varias características destinadas a mejorar el proceso de planificación:

  1. Generación de escenarios: Crea un gran número de escenarios basados en parámetros inciertos, permitiendo un análisis exhaustivo de los resultados potenciales.
  2. Análisis de Robustez: Evalúa qué tan bien diferentes cronogramas de cosecha pueden resistir la incertidumbre y cambios en las condiciones.
  3. Interfaz Amigable: Proporciona una interfaz intuitiva para que los gestores interactúen con los datos y analicen sus opciones. Esto ayuda a reducir la carga cognitiva y hace que el proceso de toma de decisiones sea más manejable.

Análisis de Opciones

Después de generar varios escenarios y evaluarlos, el método de apoyo en la toma de decisiones permite a los gestores forestales comparar diferentes cronogramas de cosecha. Los gestores pueden ver qué tan bien cada opción cumple con sus objetivos, como:

  • Satisfacer la demanda específica de diferentes tipos de madera.
  • Abordar preocupaciones ambientales.
  • Asegurar viabilidad económica.

Usando el análisis de compromisos, los gestores pueden seleccionar la mejor opción que equilibre sus objetivos mientras consideran la incertidumbre inherente en su planificación.

Aplicación Práctica del Método

El estudio de caso en Suecia demostró la efectividad de este enfoque de apoyo en la toma de decisiones. Así es como se desarrolló en la práctica:

  1. Enmarcando el Problema: El primer paso consistió en definir los parámetros del problema, como las variables de decisión y los objetivos.
  2. Generando Soluciones: Se formuló el modelo de optimización y se crearon varios escenarios para evaluar las condiciones potenciales.
  3. Análisis de Robustez y Compromisos: Cada solución candidata se reevaluó a través de los escenarios generados para verificar su robustez y rendimiento.

A través de este proceso, los gestores forestales pudieron analizar cómo diferentes planes se comparaban entre sí y qué opciones podrían ofrecer los mejores resultados en diversas situaciones.

Retroalimentación de los Tomadores de Decisiones

La retroalimentación del gestor forestal involucrado en el estudio de caso fue abrumadoramente positiva. Encontraron la herramienta de apoyo en la toma de decisiones útil por varias razones:

  • Claridad sobre la Incertidumbre: Las representaciones visuales de las variaciones en las funciones objetivo debido a la incertidumbre ayudaron al gestor a entender mejor el rango de resultados posibles.
  • Enfoque en los Períodos Iniciales: El tomador de decisiones enfatizó que la robustez en los períodos iniciales de programación era crucial, ya que ajustes posteriores podrían hacerse a medida que se dispusiera de más información.
  • Distribución Equitativa de la Cosecha: El gestor señaló la importancia de tener una distribución equitativa de los lotes a cosechar a lo largo del año, evitando agrupaciones que podrían llevar a dificultades operativas.

Estos comentarios destacan el valor de la herramienta para mejorar las capacidades de toma de decisiones de un gestor forestal en medio de incertidumbres.

Costos Computacionales y Consideraciones

Los recursos computacionales utilizados para el estudio involucraron la resolución de modelos de optimización complejos. Aunque los cálculos iniciales tomaron algo de tiempo, la eficiencia del proceso mejoró gracias a las capacidades de computación paralela. Los factores que influyeron en el costo de la computación incluyeron:

  1. Número de Escenarios: Cuantos más escenarios se generaron, más tiempo tardó en resolverse el modelo.
  2. Funciones Objetivo: Añadir más objetivos hacía que los cálculos fueran más complejos, aumentando así el tiempo total.
  3. Análisis de Un Solo Escenario vs. Múltiples Escenarios: Los modelos que evaluaron múltiples escenarios requerían significativamente más cálculo que aquellos que se enfocaban en un solo escenario.

Sin embargo, todos los cálculos se realizaron antes de la fase de toma de decisiones, lo que significa que el gestor forestal no experimentó retrasos durante su proceso de decisión.

Direcciones Futuras

Aunque el método de apoyo en la toma de decisiones propuesto es un avance significativo para la gestión forestal, todavía hay áreas para mejorar y realizar más investigaciones. Los estudios futuros podrían centrarse en:

  1. Incorporar Accesibilidad de Rutas: Añadir consideraciones sobre la accesibilidad de caminos durante diferentes estaciones podría mejorar el modelo de toma de decisiones.
  2. Planificación de Múltiples Etapas: Desarrollar métodos que permitan ajustes durante varias fases del proceso de programación puede mejorar la robustez general.
  3. Abordar la Incertidumbre de la Demanda: Explorar formas de incorporar fluctuaciones en la demanda en el modelo podría resultar en resultados de planificación más sostenibles.

Conclusión

En resumen, este enfoque de apoyo en la toma de decisiones ofrece una forma estructurada de manejar las complejidades de la programación de cosechas forestales bajo incertidumbre. Al centrarse en el análisis de múltiples escenarios e integrar la retroalimentación de los usuarios, el método ayuda a los gestores forestales a tomar decisiones más informadas. La aplicación práctica y la validación de este enfoque con un estudio de caso del mundo real demuestran su potencial para mejorar las prácticas de gestión forestal sostenible. Los conocimientos adquiridos pueden allanar el camino para futuras mejoras, asegurando que la gestión forestal sea adaptable y resiliente ante los desafíos futuros.

Fuente original

Título: Decision support for sustainable forest harvest planning using multi-scenario multiobjective robust optimization

Resumen: Sustainable forest management requires handling uncertainty introduced from various sources, considering different conflicting economic, environmental, and social objectives, and involving multiple decision-making periods. This study proposes an interactive and intuitive decision-support approach for sustainable, robust forest harvest scheduling in multiple periods in a short-term (6-12 months) planning horizon. The approach includes a novel multi-scenario multiobjective mixed-integer optimization problem that allows forest planners to separately study the trade-offs between demand satisfactions for multiple assortments in different planning periods. Moreover, it provides an intuitive robust analysis to support forest planners in dealing with uncertainty and investigating potential variations of the outcomes as the consequences of uncertainty in tactical forest planning problems. We validate the proposed decision-support approach in a Swedish case study with 250 forest stands, three assortments (pine, spruce, deciduous trees), and a twelve-month harvest planning horizon. We demonstrate how the proposed approach supports a forest practitioner in trade-offs and robust analyses and finding the most preferred robust solution.

Autores: Babooshka Shavazipour, Lovisa Engberg Sundström

Última actualización: 2024-05-26 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2405.16612

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2405.16612

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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