Endüstriyel simbiyoz ağ tasarımı: Sistem mühendisliği yaklaşımıyla matematiksel en iyileme tekniği ile gerçek hayat senaryo uygulaması

Sürdürülebilir bir sistem oluşturmak, kaynakların daha etkin kullanılmasını ve daha temiz endüstriyel yöntemlerin uygulanmasını gerektirir. Endüstriyel simbiyoz, atık, yan ürün ve yardımcı maddelerin değişimi yoluyla birbiriyle ilişkili endüstriyel sektörler arasında iş birliğini teşvik eder; dolayısıyla üretim süreci verimliliğini artırmak için yaratıcı yöntemler sunar. Tarımsal ürünlerin ve tarıma dayalı endüstrilerin sürdürülebilirliği, insanlığın hayatta kalması için hayati önem taşır. Bu çalışmada, tarım ve tarıma dayalı endüstriler için simbiyotik bir sistem kurmak üzere beş katmanlı bir sistem modeli önerilmektedir. Beş katmanlı sistem modeli, sistem mühendisliğinde kullanan aşağıdan yukarıya bir yaklaşımla tarımsal ve endüstriyel sistemleri gösterir ve açıklar. Ayrıca, her seviyedeki karar vericilerin hedefleri de açıklanmaktadır. Bu çalışmada Türkiye'de şeker pancarı ve mısır tarımı ile bu tarıma dayalı sanayiler incelenmekte ve analiz edilmektedir. Dördüncü katmanda simbiyotik sistem için, yöneticinin şeker pancarı, mısır ve ilgili tarıma dayalı sanayi sektörleri arasındaki simbiyotik ilişkiler üzerinde sınırlanmış karar alma yetkisine sahip olduğu merkezi bir simbiyotik üretim sistemi önerilmektedir. Problem ortamı, organize bir alan içinde yer alan bir şeker üretim tesisi, mısır entegreli bir endüstriyel tesis ve birbirine bağlı birkaç tesisten oluşmaktadır. CO₂ emisyonlarının azaltılmasını sistem kârının maksimize edilmesiyle birlikte ele alan çok amaçlı bir optimizasyon modeli geliştirilmiştir. Sistemin genel verimliliğinin artırılması için ilgili tesislerin ihtiyaç duyduğu hammadde, nihai ürün, yan ürün ve atık akışları, planlama dönemi için üretim çizelgeleriyle birlikte belirlenir. Çok amaçlı modeli çözmek için ε-kısıtlama yaklaşımı kullanılmış ve her iki amacı da karşılayan verimli çözümler elde edilmiştir. Temel model olarak sistem kârının maksimizasyonu kullanılmış olup, buna göre on adet senaryo oluşturulmuştur. Bu senaryoların incelenmesi maliyet, gelir, kâr ve CO2 emisyonu metriklerinin değerlendirilmesini içerir. Geliştirilen senaryolar, çeşitli faktörlerin yönetim anlayışı üzerindeki etkilerine dair önemli içgörüler sunar. Çalışma, çevresel ve ekonomik hususları destekler, böylelikle tarıma dayalı şirketlerin daha sürdürülebilir bir şekilde büyümesine olanak sağlar. Ayrıca, gelecekteki üretim stratejilerinin formüle edilmesi için iş birliğine dayalı ve tutarlı metotları da teşvik eder.