Adaptive Enterprise Inventory Management System Based on Digital Twins and Predictive Analytics

Authors

  • E. S. Kuznetsova Submicron Research Institute
  • D. K. Shcheglov Northwestern Regional Center of the Almaz-Antey Air Defense Concern - Obukhov Plant

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-4-56-63

Keywords:

adaptive inventory management, digital twin, predictive analytics, product lifecycle, complex technical systems, dynamic reservation

Abstract

The article focuses on the development of an Adaptive Inventory Management System (AIMS) for replacement parts of complex technical systems at the operational stage. The objective of the study is to develop a model for managing inventory of replacement components that will improve reliability and reduce costs for maintenance and repair of production equipment. The research is driven by the need to enhance the reliability and cost-effectiveness of maintaining production means and objects amidst growing demands for their uninterrupted operation. The scientific novelty lies in the synthesis of a three-level architecture that integrates product digital twins, predictive analytics, and hybrid machine learning models (LSTM, Survival Analysis) for the dynamic calculation of optimal inventory levels. A key differentiator of the proposed methodology is the implementation of dynamic reservation based on supply disruption risk assessment and failure prediction with 81 % accuracy, utilizing the Apriori algorithm to identify repair kit composition. The proposed solution enables a transition from a reactive to a predictive management model. Practical testing shows significant improvement in key metrics: a 25 % reduction in average inventory levels, a 4-fold decrease in response time to failures (to 12 hours), and an 87 % reduction in downtime due to stockouts while maintaining a readiness factor of Kg ≥ 0.98. The implementation of the Adaptive Inventory Management System lays the foundation for increasing the competitiveness of high-tech enterprises by optimizing the resource cycle and minimizing production stoppage risks.

Author Biographies

E. S. Kuznetsova, Submicron Research Institute

-

D. K. Shcheglov, Northwestern Regional Center of the Almaz-Antey Air Defense Concern - Obukhov Plant

PhD in Engineering, Associate Professor

References

Майкл Р. Линдерс, Харольд Е. Фирон. Управление снабжением и запасами. Логистика. М. : Виктория плюс, 2006. 768 с.

Булавин В. Ф., Яхричев В. В., Степанов А. С. Политика цифровых технологий на малых машиностроительных предприятиях // Известия вузов. Машиностроение. 2019. № 9. С. 35-45. DOI: 10.18698/0536-1044-2019-9-35-45

Царев М. В., Андреев Ю. С. Цифровые двойники в промышленности: история развития, классификация, технологии, сценарии использования // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. № 7. С. 517-531. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-517-531

Дятлов В. О., Сыроижков В. В. Модели и методы управления запасами предприятия // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2021. № 3-1. С. 40-42. DOI: 10.24412/2500-1000-2021-3-1-40-42

Дунина А. А. Цифровые двойники на производстве как одно из направлений цифровой трансформации экономики // Стратегии бизнеса. 2022. № 10 (5). С. 114-116. DOI: 10.17747/2311-7184-2022-5-114-116

Масаев С. Н. Концепция построения структуры управления динамической системой // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 1. С. 40-46. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-1-40-46

Селезнева С. В. Особенности создания автоматизированных систем управления в современных условиях // Наука и современность. 2010. № 1 (2). С. 121-123 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-sozdaniya-avtomatizirovannyh-sistem-upravleniya-v-sovremennyh-usloviyah (дата обращения: 18.11.2025).

Хасанов А. Р. Влияние предиктивной аналитики на деятельность компаний // Стратегические решения и риск-менеджмент. 2018. № 3. С. 108-113. DOI: 10.17747/2078-8886-2018-3-108-113

Кожина В. О., Тодорович М. В. Управление запасами как фактор повышения эффективности производства // Вестник Московского международного университета. 2024. № 2 (2). С. 106-112.

Орлов А. И. Бережливое производство: оптимизация запасов и управление качеством // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2022. № 184. С. 164-177.

Брускин С. Н. Модели и инструменты предиктивной аналитики для цифровой корпорации // Вестник Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова. 2017. № 5. С. 135-139. DOI: 10.21686/2413-2829-2017-5-135-139

Царев М. В., Андреев Ю. С. Цифровые двойники в промышленности: история развития, классификация, технологии, сценарии использования // Известия вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 7. С. 517-531.

Каиза Г. Применение цифрового двойника в соответствии со стандартом ISO 23247 к гибким производственным процессам // Appl. Sci. 2024. Т. 14, № 4204. С. 1-19.

Зильбербург Л. И., Молочник В. И., Яблочков Е. И. Информационные технологии в проектировании и производстве. СПб: Политехника, 2008. 304 с. ISBN 978-5-7325-0898

Цифровизация экономических систем: теория и практика : монография / под ред. А. В. Бабкина. Санкт-Петербург : Политех-Пресс, 2020. 795 с.

Абрамов В. И., Борзов А. А. Роль инновационного потенциала при цифровой трансформации компании // Актуальные проблемы экономики и менеджмента. 2022. № 2. С. 5-13.

Никифоров А. Д., Бакиев А. В. Процессы жизненного цикла продукции в машиностроении : монография. М. : Абрис, 2011. 688 с.

Щеглов Д. К., Пиликов Н. А., Тимофеев В. И. Концептуальные основы цифровой трансформации организаций оборонно-промышленного комплекса // Автоматизация в промышленности. 2021. № 2. С. 13-23.

Теоретические основы применения концепции цифровых двойников для создания интеллектуальной системы мониторинга технического состояния и обслуживания сложной наукоемкой продукции / Д. К. Щеглов, М. Н. Ещенко, А. П. Борина, А. А. Ухов // Судостроение. 2023. № 5 (870). С. 21-26.

Щеглов Д. К. Применение технологий анализа больших данных в процессах организации проектно-конструкторских работ // Автоматизация. Современные технологии. 2024. Т. 78. № 5. С. 201-208.

Published

28.12.2025

How to Cite

Kuznetsova Е. С., & Shcheglov Д. К. (2025). Adaptive Enterprise Inventory Management System Based on Digital Twins and Predictive Analytics. Vestnik IzhGTU Imeni M.T. Kalashnikova, 28(4), 56–63. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2025-4-56-63

Issue

Section

Articles