Araştırma Makalesi

Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills

Cilt: 42 Sayı: 3 2 Ekim 2026
PDF İndir
TR EN

Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills

Öz

Background/Aim: This study aims to address energy consumption challenges in cement milling operations by developing an integrated framework that incorporates production uncertainties and inventory management efficiency. The main objective is to minimize energy costs while improving production planning and environmental sustainability. Methods: In this context, statistical and machine learning techniques, including Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA), Extreme Gradient Boosting (XGBoost), and Long Short-Term Memory (LSTM), are employed for electricity price forecasting. Based on the forecasting results, a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model is developed to optimize production scheduling and energy consumption. The proposed framework incorporates forecasted electricity-price fluctuations into production scheduling to generate cost-oriented production plans while satisfying operational constraints. Results: Among the forecasting methods, the LSTM model demonstrates superior performance with the lowest error rates. Furthermore, the optimization model provides efficient production plans that satisfy operational constraints and improve resource utilization. Conclusion: The results indicate that integrating forecasting techniques with optimization models significantly enhances energy efficiency and production management in cement plants, while also contributing to environmental sustainability and strengthening the competitive advantage of industrial operations.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. Wang, J., Dai, Y., Gao, L. 2009. Exergy analyses and parametric optimizations for different cogeneration power plants in cement industry. Applied Energy, 86(6), 941–948.
  2. Emir, T., Güler, M. G. 2018. Production Planning Using Day-Ahead Prices in a Cement Plant. pp. 149–166. Dincer, I., Colpan, C. O., Kizilkan, O., ed. 2018. Exergetic, Energetic and Environmental Dimensions, Academic Press, 1106p.
  3. Hadera, H., Harjunkoski, I. 2013. Continuous-time Batch Scheduling Approach for Optimizing Electricity Consumption Cost. Computer Aided Chemical Engineering, 32, 403–408.
  4. Castro, P. M., Harjunkoski, I., Grossmann, I. E. 2009. New continuous-time scheduling formulation for continuous plants under variable electricity cost. Industrial and Engineering Chemistry Research, 48(14), 6701–6714.
  5. Swanepoel, J. A., Mathews, E. H., Vosloo, J., Liebenberg, L. 2014. Integrated energy optimisation for the cement industry: A case study perspective. Energy Conversion and Management, 78, 765–775.
  6. Zhao, X. Z., He, B., Xu, F. Y., Lai, L. L., Yang, C., Lu, S., Li, D. 2014. A model of demand response scheduling for cement plant. IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, October 5-8, San Diego, USA, 3042–3047.
  7. Kis, T., Kovács, A. 2012. A cutting plane approach for integrated planning and scheduling. Computers & Operations Research, 39(2), 320–327.
  8. Petkov, S. B., Maranas, C. D. 1997. Multiperiod Planning and Scheduling of Multiproduct Batch Plants under Demand Uncertainty. Industrial and Engineering Chemistry Research, 36(11), 4864–4881.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Yöneylem, Makine Mühendisliğinde Optimizasyon Teknikleri

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

2 Ekim 2026

Gönderilme Tarihi

17 Nisan 2026

Kabul Tarihi

10 Eylül 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Cilt: 42 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Gümüştepe, M., Nursoy, İ., Kargı, A., Kaya, İ., & Çoban Yelken, B. (2026). Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 42(3). https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1924331
AMA
1.Gümüştepe M, Nursoy İ, Kargı A, Kaya İ, Çoban Yelken B. Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2026;42(3). doi:10.65520/erciyesfen.1924331
Chicago
Gümüştepe, Mevlüt, İlknur Nursoy, Aybüke Kargı, İrem Kaya, ve Betül Çoban Yelken. 2026. “Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 42 (3). https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1924331.
EndNote
Gümüştepe M, Nursoy İ, Kargı A, Kaya İ, Çoban Yelken B (01 Ekim 2026) Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 42 3
IEEE
[1]M. Gümüştepe, İ. Nursoy, A. Kargı, İ. Kaya, ve B. Çoban Yelken, “Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 42, sy 3, Eki. 2026, doi: 10.65520/erciyesfen.1924331.
ISNAD
Gümüştepe, Mevlüt - Nursoy, İlknur - Kargı, Aybüke - Kaya, İrem - Çoban Yelken, Betül. “Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 42/3 (01 Ekim 2026). https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1924331.
JAMA
1.Gümüştepe M, Nursoy İ, Kargı A, Kaya İ, Çoban Yelken B. Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2026;42. doi:10.65520/erciyesfen.1924331.
MLA
Gümüştepe, Mevlüt, vd. “Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 42, sy 3, Ekim 2026, doi:10.65520/erciyesfen.1924331.
Vancouver
1.Mevlüt Gümüştepe, İlknur Nursoy, Aybüke Kargı, İrem Kaya, Betül Çoban Yelken. Scheduling and Dynamic Energy Optimization in Cement Mills. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 01 Ekim 2026;42(3). doi:10.65520/erciyesfen.1924331

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.