Endüstriyel simbiyoz ağları için iki seviyeli matematiksel programlama modelleri ve çözüm yaklaşımları
Bi-level mathematical programming models and solution approaches for industrial symbiosis networks
- Tez No: 934955
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLESİN SENA DAŞ, PROF. DR. TOLUNAY GÖÇKEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Endüstriyel simbiyoz (ES) ağları atık malzeme, su ve enerjinin üretimde yeniden kullanılabilmesi için işletmeler arasında değiş tokuş edilmesine imkân sağlayarak döngüsel ekonomiyi ve sürdürülebilirliği destekleyen kapalı döngü tedarik zincirleridir. Farklı endüstriler arasında malzeme akışını sağlayan bu ağlar sayesinde kaynak verimliliğini arttırması ve üretimden kaynaklanan atıkları en azlaması sağlanır. Bu ağlar kurulurken ve işletilirken hem ülkelerin çevresel politikaları hem de işletmelerin beklentileri dikkate alınır. Bu çalışma kapsamında ES ağlarının matematiksel olarak modellenerek farklı amaç fonksiyonları ve kısıtlar altında işletmeler arası akışların optimizasyonu hedeflenmiştir. Bu kapsamda hem çevresel politikaları hem de işletmelerin karlılığını hedefleyen iki seviyeli matematiksel programlama (İSMP) modelleri önerilmiş ve önerilen bu modellerin çözülmesi için yeni yaklaşımlar geliştirilmiştir. İlk olarak hammadde kullanımı ve karbon salımını düşürmeyi hedefleyen modeller önerilmiştir. Sonrasında ise bu iki amaç fonksiyonunun eşzamanlı olarak ele alan çok amaçlı bir İSMP modeli önerilmiştir. Ele alınan bu modellerin çözümü için ise literatürde daha önce bu amaçla kullanılmamış olan öncelikli bulanık hedef programlama (ÖBHP) yöntemleri (ÖBHP1 ve ÖBHP2) kullanılmıştır. Bu yöntemler, literatürdeki çeşitli test problemleri üzerinde test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar KKT yaklaşımı ve literatürdeki diğer bulanık yaklaşımlarla karşılaştırılmıştır. ÖBHP1 yönteminin, İSMP modelinin hiyerarşik yapısına daha uygun olması nedeniyle karşılaştırılan diğer bulanık çözüm yöntemlerinden daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Aynı zamanda, hammadde kullanımı ve karbon salımını azaltmayı amaçlayan modeller için ÖBHP1 yöntemi Karush-Kuhn Tucker (KKT) yaklaşımı ile aynı sonuçları verirken çok amaçlı İSMP modelinde ise KKT yaklaşımında daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Sonrasında ise önerilen modellerdeki bazı parametreler bulanık sayılar kullanılarak modellenmiş ve bulanık İSMP modelleri önerilmiştir. Önerilen bu modeller işaretli uzaklık ve integral değer durulaştırma yöntemleri kullanılarak kesin hale getirilmiş ve çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar, bulanık İSMP modellerinin deterministik modelden daha iyi sonuçlar verdiğini göstermiştir. Ayrıca kullanılan durulaştırma yöntemlerinden integral değer yönteminin işaretli uzaklık yönteminden daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu durum, parametrelerin her zaman kesin olarak bilinmediği durumlarda bulanık olarak tanımlanmalarının modele esneklik kazandırdığını ve bu sayede daha gerçekçi çözümler elde edildiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Industrial symbiosis (IS) networks are closed-loop supply chains that support circular economy and sustainability by enabling the exchange of waste materials, water, and energy among plants for reuse in production. These networks facilitate material flow between different industries thus enhancing resource efficiency and minimizing production waste. When establishing and operating these networks, both the environmental policies of countries and the expectations of plants are considered. This study aims to mathematically model IS networks and optimize inter-plant flows under various objective functions and constraints. In this context, bilevel mathematical programming (BLMP) models that target both environmental policies and plant profitability are proposed and new approaches are developed to solve these models. Initially, models aiming to reduce raw material usage and carbon emissions are proposed. Subsequently, a multi-objective BLMP model that simultaneously addresses these two objectives is introduced. For solving these models, preemptive fuzzy goal programming (PFGP) methods (PFGP1 and PFGP2), which have not been previously used for this purpose in the literature, are employed. These methods are tested on various test problems from the literature. The results obtained are compared with the Karush-Kuhn Tucker (KKT) approach and other fuzzy approaches in the literature. It is observed that the PFGP1 method provides better results compared to other fuzzy solution approaches due to its suitability for the hierarchical structure of BLP. Additionally, for models aiming to reduce raw material usage and carbon emissions, the PFGP1 method provides the same results as the KKT approach, while in the multi-objective BLMP model, it performs better than the KKT approach. Subsequently, some parameters in the proposed models are modeled using fuzzy numbers and fuzzy BLMP models are proposed. These models are defuzzified and solved using signed distance and integral value defuzzification methods. The results show that the fuzzy BLMP models provides better results than the deterministic model. Additionally, among the defuzzification methods used, the integral value method provides better results than the signed distance method. This indicates that defining parameters as fuzzy when they are not always known precisely adds flexibility to the model resulting in more realistic solutions.
Benzer Tezler
- Orman ürünleri endüstrisi temelli bir endüstriyel simbiyoz ağı için deterministik ve stokastik modeller
Deterministic and stochastic models for an industrial symbiosis network based on forest products industry
MURAT YEŞİLKAYA
Doktora
Türkçe
2021
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLESİN SENA DAŞ
- İskenderun körfezinde demir çelik sektörü için bir endüstriyel simbiyoz yaklaşımı
An industrial symbiosis approach for iron and steel sector in Iskenderun bay
GANİYE DİLAN ERYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiMersin ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDENİZ DEMİR
- Şanlıurfa'da endüstriyel simbiyoz döngüsü için bir öneri
A recommendation for industrial symbiosis cycle in Sanliurfa
BÜŞRA ŞENOCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ALİ YÜZER
- Sürdürülebilir endüstriyel simbiyoz ağı kurulum sürecinin modellenmesi: Bir endüstriyel parkta uygulama
Modeling the sustainable industrial symbiosis network establishment process: An application of an industrial park
EMRE YAZICI
Doktora
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI MEHMET ALAKAŞ
- Organize sanayi bölgelerinde endüstriyel simbiyozun enerji verimliliğine etkisi
Effects of industrial symbiosis on energy efficiency in organized industrial zones
ARZU MÜYESSEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERMİN ONAYGİL