Bursa ili organize sanayi bölgelerinin enerji ve doğal kaynak tüketim miktarlarının holt-winters yöntemiyle tahminlenmesi
Estimation of amount of energy and natural resources consumption of organized industrial zones in Bursa by holt-winters method
Yazar: EBRU AKSOY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MESUT UYSAL
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering
Dizin: Talep tahmini = Demand estimation

Özet:
Kaynak kıtlığı ve sürdürülebilirlik kavramları her geçen gün daha önemli kavramlar haline gelmektedir. Enerji ve doğal kaynaklar üzerinde stres yaratan unsurların başında Ürün ve Servis Sistemleri (ÜSS'ler) gelmektedir. Ürün ve servis sistemlerinin faaliyetleri OSB'lerde yoğunlaşmaktadır. Literatür taraması neticesinde endüstriyel faaliyetlerin yoğunluklu olarak yürütüldüğü OSB'lerde enerji ve doğal kaynak tüketim kalıplarını irdeleyen çalışmaların olmadığı görülmüştür. OSB'lerin enerji ve doğal kaynak tüketimine yönelik bilimsel yönteme dayalı tahmin modellerinin eksikliği verimli kaynak yönetimi ve planlamasının yapılmasına engel teşkil etmektedir. Tezin özgünlüğü ve önemi, enerji ve doğal kaynak tüketim kalıplarına yönelik karşılaştırmalı ve güvenilir tahminler sağlayarak politika yapıcılar ve sanayi yöneticilerine kaynak tahsisini optimize etme ve sürdürülebilir kalkınmayı teşvik etme konusunda rehberlik etme potansiyelinde yatmaktadır. Ayrıca, farklı sektörel kümelenmelerin enerji ve doğal kaynak tüketim kalıpları arasında farklılık olup olmadığının tespit edilmesi verimli kaynak tüketimi noktasında rekabet avantajına sahip sektörlerin belirlenmesi kolaylaştırmaktadır. Bu tez Bursa'daki organize sanayi bölgelerinde (OSB'ler) enerji ve doğal kaynak tüketim kalıplarını analiz etmeyi, geleceği yönelik tahminlerde bulunmayı ve farklı sektörel kümelenmelerin tüketim kalıplarını karşılaştırmalı olarak değerlendirmeyi amaçlamıştır. Gelecek tüketim eğilimleri Holt-Winters yöntemi kullanılarak tahmin edilmiş ve bu tahminlerin güvenilirliği ve stabilitesi kapsamlı duyarlılık analizleriyle değerlendirilmiştir.
Çalışmaya Bursa ili sınırları içerisinde yer alan on yedi OSB davet edilmiş olup, beşi (Demirtaş OSB (DOSAB), Hasanağa OSB (HOSAB), İnegöl Mobilya ve Ağaç İşleri İhtisas OSB (İMOSAB), Mustafakemalpaşa OSB (MKPOSB) ve Nilüfer OSB (NOSAB)) gerekli verileri sağlayarak katılım göstermiştir. Son 36 aylık tarihsel tüketim verileri toplanmış ve Holt-Winters yöntemiyle talep tahminlemesi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen Holt-Winters tahmin modellerinin performansı Ortalama Mutlak Hata (MAD), Ortalama Hata Kareleri (MSD) ve Ortalama Mutlak Yüzde Hata (MAPE) gibi metriklerle değerlendirilmiştir. 
Çalışmanın bulguları OSB'ler arasında tüketim kalıplarında önemli mevsimsel değişiklikler ve eğilimler olduğunu ortaya koymaktadır. HOSAB, elektrik tüketiminde belirgin bir yukarı yönlü eğilim ve mevsimsellik gösterirken, DOSAB, İMOSAB ve NOSAB nispeten istikrarlı kalıplar sergilemekte ve küçük dalgalanmalar göstermektedir. MKPOSB ise orta düzeyde eğilimler ve periyodik dalgalanmalar göstermektedir. Elektrik tüketiminde en yüksek tüketim DOSAB'da, en düşük tüketim ise İMOSAB'da gözlemlenmiştir. Tahmin doğruluğu açısından, HOSAB en düşük MAPE'ye sahip olup, yüksek tahmin güvenilirliği göstermektedir; buna karşın İMOSAB en yüksek MAPE'ye sahip olup, daha yüksek tahmin hataları ve belirsizlikler yansıtmaktadır. Duyarlılık analizleri, tahmin doğruluğunu artırmak için düzeltme sabitleri gibi model parametrelerinin optimize edilmesinin önemini vurgulamaktadır. Su tüketiminde en yüksek tüketim DOSAB'da, en düşük tüketim ise İMOSAB'da gözlemlenmiştir. Su tüketimi açısından, DOSAB orta düzeyde mevsimsellik ile istikrarlı tüketim kalıpları sergilemektedir. DOSAB'ın tahminlerindeki yüksek α değeri, son veri değişikliklerine güçlü bir yanıtı gösterirken, düşük γ değeri uzun vadeli trendin düz olduğunu göstermektedir. Doğal gaz tüketim kalıpları ise iklim koşulları ve enerji fiyatları gibi dış faktörlere önemli ölçüde duyarlılık göstermektedir ve DOSAB diğer OSB'lere kıyasla nispeten istikrarlı tüketim sergilemektedir. Doğal gaz tüketiminde en yüksek tüketim HOSAB'da, en düşük tüketim ise NOSAB'da gözlemlenmiştir. Mobilya ve orman ürünleri üreten firmalara ev sahipliği yapan İMOSAB, üretim sistem gereklilikleri ve sektör dinamikleri kaynaklı olarak diğer OSB'lere kıyasla firma başına ortalama tüketim miktarları bakımından avantajlı durumdadır. Bu durum mobilya ve orman ürünleri sanayisinin verimli kaynak tüketimi ve sürdürülebilir kalkınma hedefleri açısından rekabet avantajına sahip olduğunu göstermektedir. 
Çalışmanın bulguları politika yapıcılar ve sanayi yöneticilerinin kaynak yönetimi stratejilerini geliştirmeleri ve bilinçli kararlar almaları için önemli içgörüler içermektedir. Bu çalışma, Bursa'daki OSB'lerde kaynak tahsisini planlamak ve optimize etmek için güvenilir bir temel sağlayarak, sürdürülebilir sanayi gelişimine katkıda bulunmaktadır.

Abstract:
The concepts of resource scarcity and sustainability are becoming increasingly important. Product and Service systems (PSS) are among the main factors that create stress on energy and natural resources. The activities of product and service systems are concentrated in OIZs. The literature review revealed a gap in studies examining the energy and natural resource consumption patterns in OIZs, where industrial activities are concentrated. The lack of scientifically-based forecasting models for energy and natural resource consumption in OIZs hinders efficient resource management and planning. The originality and significance of the thesis lie in its potential to guide policymakers and industrial managers in optimizing resource allocation and promoting sustainable development by providing comparative and reliable forecasts of energy and natural resource consumption patterns. Additionally, identifying whether there are differences in the energy and natural resource consumption patterns of different sectoral clusters helps determine sectors with competitive advantages in efficient resource consumption. This thesis aimed to analyze the energy and natural resource consumption patterns in Bursa's organized industrial zones (OIZs), forecast future consumption, and comparatively evaluate the consumption patterns of different sectoral clusters. Future consumption trends were forecasted using the Holt-Winters method, and the reliability and stability of these forecasts were assessed through comprehensive sensitivity analyses.
Seventeen OIZs in Bursa were invited to participate in the study, and five (Demirtaş OIZ (DOSAB), Hasanağa OIZ (HOSAB), İnegöl Furniture Specialized OIZ (İMOSAB), Mustafakemalpaşa OIZ (MKPOSB), and Nilüfer OIZ (NOSAB)) provided the necessary data. Historical consumption data from the past 36 months were collected, and demand forecasting was conducted using the Holt-Winters method. The performance of the developed Holt-Winters forecasting models was evaluated using metrics such as Mean Absolute Error (MAD), Mean Square Deviation (MSD), and Mean Absolute Percentage Error (MAPE).
The study's findings reveal significant seasonal variations and trends in the consumption patterns across the OIZs. HOSAB shows a pronounced upward trend and seasonality in electricity consumption, while DOSAB, İMOSAB, and NOSAB exhibit relatively stable patterns with minor fluctuations. MKPOSB shows moderate trends and periodic volatility. The highest electricity consumption was observed in DOSAB, while the lowest was in İMOSAB. Regarding forecast accuracy, HOSAB has the lowest MAPE, indicating high forecast reliability, whereas İMOSAB has the highest MAPE, reflecting greater prediction errors and uncertainty. Sensitivity analyses emphasize the importance of optimizing model parameters, such as smoothing constants, to enhance forecast accuracy. The highest consumption was observed in DOSAB, and the lowest was in İMOSAB for water consumption. DOSAB shows stable consumption patterns with moderate seasonality. The high α value in DOSAB's forecasts indicates strong responsiveness to recent data changes, while the low γ value suggests a flat long-term trend. Natural gas consumption patterns are sensitive to external factors such as climatic conditions and energy prices. The highest natural gas consumption was observed in HOSAB, and the lowest in NOSAB. DOSAB demonstrates relatively stable consumption compared to other OIZs. İMOSAB, which hosts furniture and forest product manufacturing firms, stands out with advantageous average consumption per firm due to the production system requirements and sector dynamics. This indicates that the furniture and forest products industry has a competitive advantage in terms of efficient resource consumption and sustainable development goals.
The findings of the study provide important insights for policymakers and industrial managers to develop resource management strategies and make informed decisions. This study contributes to sustainable industrial development by providing a reliable basis for planning and optimizing resource allocation in Bursa's OIZs.