Planificación de menús escolares con mínimo impacto ambiental usando algoritmos evolutivos.

Abstract

El objetivo de este trabajo ha sido el estudio y resolución de un problema de asignación de menús para comedores escolares con variables multiobjetivo. Este estudio se enmarca dentro del ámbito de la Optimización Combinatoria y para su resolución se desarrollan técnicas aproximadas que permitan resolver el problema consiguiendo soluciones factibles en un tiempo razonable. En este problema se debe asegurar un menú equilibrado y variado analizando diferentes restricciones nutricionales(energía, proteínas, azúcar, ...), máximo de repeticiones válido de un mismo plato en la misma semana y mes, o repetición del tipo de plato(arroz, pasta, vegetable, huevo, ...) semanalmente. Sin embargo, también se considera la optimización de dos valores relacionados con la Logística Verde, medidas medioambientales que ponen de manifiesto el impacto negativo que tienen para el planeta la adquisición de los diferentes alimentos y la generación de cada plato. En este caso se medirá la Huella Hídrica y la Huella de Carbono. Estos valores deberán minimizarse para obtener menús además de equilibrados, sostenibles. Se ha considerado iniciar el procedimiento partiendo de soluciones aleatorias y utilizar un evaluador capaz de medir la infactibilidad y los valores para los distintos objetivos. A continuación, se utilizan distintas técnicas metaheurísticas como búsquedas locales y algoritmos evolutivos que en su conjunto pueden lograr alcanzar soluciones factibles. Los resultados experimentados ponen de manifiesto que las técnicas aproximadas son capaces de proporcionar solución cercana a la exacta en un tiempo razonable.

The objective of this work has been the study and resolution of a problem of assigning menus for school canteens with multiobjective variables. This study is part of the field of Combinatorial Optimization and approximate techniques are developed for its resolution which allow solving the problem, obtaining feasible solutions in a reasonable time. In this problem, a balanced and varied menu must be ensured by analyzing different nutritional restrictions (energy, protein, sugar, ...), maximum repetitions valid for the same dish in the same week and month, or repetition of the type of dish (rice , pasta, vegetable, egg, ...) weekly. However, the optimization of two values related to Green Logistics is also considered, environmental measures that highlight the negative impact that the acquisition of different foods and the generation of each dish have for the planet. In this case, the Water Footprint and Carbon Footprint will be measured. These values should be minimized to obtain menus in addition to balanced, sustainable. For this work it has been considered starting the procedure based on random solutions and using an evaluator capable of measuring the infeasibility and the values for the different objectives. Next, different metaheuristic techniques are used such as local searches and evolutionary algorithms that together can achieve feasible solutions. Experienced results show that approximate techniques are capable of providing a near-exact solution in a reasonable time.