DESIGN AND MODELING

Methods for optimizing logistics chains in construction using artificial intelligence algorithms to minimize downtime and increase labor productivity at civil facilities

Authors

  • Vladimir A. Vyatkin National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse, 26
  • Danis A. Safin National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse, 26
  • Oleg A. Sidorenko National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse, 26
  • Kirill S. Serov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse, 26
  • Andrey A. Nichipurenko National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse, 26

How to cite

GOST Vyatkin V. A., Safin D. A., Sidorenko O. A., Serov K. S., Nichipurenko A. A. Methods for optimizing logistics chains in construction using artificial intelligence algorithms to minimize downtime and increase labor productivity at civil facilities // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 9. P. 114-124.
APA Vyatkin, V. A., Safin, D. A., Sidorenko, O. A., Serov, K. S. & Nichipurenko, A. A. (2025). Methods for optimizing logistics chains in construction using artificial intelligence algorithms to minimize downtime and increase labor productivity at civil facilities. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(9), 114-124.

Abstract

The study develops and validates a comprehensive method for optimizing construction logistics chains using artificial intelligence algorithms to minimize non-productive downtime and raise labor productivity; its relevance is driven by the high share of time losses due to supply disruptions, limited controllability under reactive approaches, and low predictability of deliveries. The aim is to build a predictive-adaptive system for managing flows of materials, equipment, and crews and to quantify its impact under real site conditions. Materials and methods: the empirical base comprises 12 civil projects(residential and social infrastructure) in the Central Federal District(2020-2023), split into control and experimental groups; data sources include ERP (requests/deliveries), GPS/GLONASS telematics, equipment operation logs, video surveillance, and production department reports; modeling was performed in AnyLogic(agent-based and discrete-event), with statistical verification via ANOVA and Student’s t-test(SPSS). The algorithmic core employs LSTM for forecasting demand and delivery lead times, genetic algorithms for routing and equipment allocation, and reinforcement learning for dynamic resource scheduling; integrated metrics include on-time delivery share, downtime structure, logistics costs, and productivity. Results: total downtime fell from 28,65 to 12,83%(-15.82 percentage points), including waiting for materials from 12,83 to 2,19%; the mean transport arrival deviation decreased from 112,45 to 14,71 minutes, and the share of deliveries within a ±15-minute window rose from 18,36 to 89,52; logistics costs declined by 36,50% owing to reductions in storage costs(-70.96%) and penalties for transport idle time(-93,83%); aggregate productivity increased by 24,88%(concrete works+28,11%, labor input for masonry-22,34%, slab installation-24,35%). A strong association was found between delivery discipline and productivity (R=0.91;+0,35% productivity for each percentage point of on-time delivery). Conclusions: the proposed system shifts logistics into a predictive, controllable mode and delivers a robust economic effect; future work includes integration with BIM/digital twins, expansion of RL policies, and scaling across a portfolio of projects subject to data quality and regulatory constraints.

Keywords

construction logistics artificial intelligence downtime minimization predictive management labor productivity

Funding

The authors did not declare any external funding for this research.

References

Агеева Е.С. Вильгута О.Ф. Оптимизация логистики строительных предприятий// Актуальные проблемы и тенденции развития современной экономики: мат. Межд. науч.-прак. конф. Самара, 2024. С. 676-681.

Асаул В.В. Искусственный интеллект в строительстве: потенциал и ограничения// Вестник гражданских инженеров. 2024. № 3(104). С. 111-120.

Бушлякова Е.С. Кокурин Д.И. Оптимизация логистической деятельности на объектах строительства// Современные проблемы управления конкурентоспособностью и инновационным развитием России памяти заслуженного деятеля науки Российской Федерации В.И. Кравцовой 12/2017: мат. VI Межд. науч.-прак. конф. кафедры «Менеджмент». 2018. С. 51-55.

Волкова А.В. Петроченко М.В. Анализ применения технологии искусственного интеллекта в оперативном управлении строительством// В сборнике: Неделя науки ИСИ: мат. Всерос. конф. Санкт-Петербург, 2024. С. 148-150.

Горбунова М.О. Лисицина Е.А. Оптимизация логистических систем на предприятиях высокотехнологичного строительства// Мат. XVIII Межд. телеком. конф. мол. уч. и студ. «Молодежь и наука». Под ред. О.Н. Голотюк. 2015. С. 115-116.

Гурьев С.В. Гарина С.В. Компьютерные технологии решения задач оптимизации в строительстве// Мат. XVI науч.-прак. конф. мол. уч., асп. и студ. Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева. Сер. «Математические науки». 2013. С. 219-221.

Ермолов С. Процедуры логистической оптимизации строительства путем совмещения этапов работ// Логистика. 2014. № 7(92). С. 42-49.

Ермолов С. Адамов Н. Повышение эффективности логистических процессов в строительстве на примере модели «Заказчик-генподрядчик»// РИСК: Ресурсы, Информация, Снабжение, Конкуренция. 2012. № 4. С. 41-46.

Каган П. Куценко М. Решение задач цифровизации строительной отрасли на основе методов ИИ// Информационные ресурсы России. 2024. № 6(201). С. 60-67.

Каган П.Б. Поляков Р.Г. Применение генетических алгоритмов для решения задач технологической комплектации в строительстве// Научное обозрение. 2017. № 10. С. 15-19.

Курченко Н.С. Возможности метаэвристических алгоритмов в задачах организации строительства// Проектирование и строительство: мат. IV мат. Межд. науч.-прак. конф. мол. уч., асп., магист. и бакал. Курск: Юго-Западный государственный университет. 2020. С. 199-201.

Лим В.Г. Нещадимов В.И. Климов Ю.Н. Применение искусственного интеллекта в системах автоматизированного проектирования и управления строительным производством// Межотраслевая информационная служба. 2005. № 4. С. 31-36.

Панферов Ф.М. Разработка компьютерных моделей оптимизации работы строительной компании// Инновации и инвестиции. 2024. № 5. С. 515-517.

Пахомова А.Р. Возможности использования искусственного интеллекта в строительной отрасли// Экосистема предпринимательского университета: стратегические реакции в эпоху изменений: мат. Межд. науч.-прак. конф. Краснодар: Кубанский государственный университет. 2023. С. 235-240.

Петрий А.А. Курзина О.О. Разработка систем управления с применением нейросетевых технологий в строительстве// Дни студенческой науки: мат. науч.-техн. конф. по итогам науч.-исслед. работ студ. Института инженерно-экологического строительства и механизации НИУ МГСУ. М.: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2023. С. 322-328.

Published

2025-12-17

Issue

Section

DESIGN AND MODELING

Metrics

454 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Similar Articles

1 2 3 4 5 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)