PROCESSES AND PHENOMENA

The impact of integrating machine learning technologies into industrial production processes considering the principles of environmental sustainability

Authors

  • Oleg V. Khomchenko Russian Biotechnological University, 125080, Moscow, Volokolamskoe highway, 11

How to cite

GOST Khomchenko O. V. The impact of integrating machine learning technologies into industrial production processes considering the principles of environmental sustainability // Academic Research Journal. 2025. Vol. 3. No. 9. P. 31-39. DOI: 10.25726/n2341-6369-8304-d
APA Khomchenko, O. V. (2025). The impact of integrating machine learning technologies into industrial production processes considering the principles of environmental sustainability. Academic Research Journal, 3(9), 31-39. https://doi.org/10.25726/n2341-6369-8304-d

Abstract

The study is devoted to a quantitative and qualitative assessment of the impact of integrating machine learning technologies on the operational efficiency and environmental sustainability of industrial production in the context of Industry 4.0 principles. The purpose of the work is to identify and measure the relationship between the level of ML implementation maturity and key production and environmental metrics, as well as to determine managerial mechanisms for achieving the effect. The empirical base includes 45 enterprises in metallurgy, chemical industry, and heavy engineering for 2018–2023, stratified by scale and ML maturity level (0–5). Regression and correlation analyses were applied with control for modernization investments, asset age, industry specifics, and clustering. The target indicators used were OEE, specific energy consumption (ECPU), waste generation rate (WGR), and carbon footprint (CF). Statistically significant effects were obtained: an increase in OEE by 14.33 p.p. due to improved availability, performance, and quality; a reduction in ECPU by 18.53% along with decreased energy consumption variability; a reduction in WGR by 22.31% due to defect reduction and process optimization; and a decrease in CF by 25.09% as a synergistic result of energy saving and resource efficiency. Regression estimates show that each level of ML maturity is associated with a 4.2% reduction in ECPU and a 5.1% reduction in WGR; however, the dependence is nonlinear: the greatest marginal effect occurs when moving from initial to intermediate levels, while further integration requires organizational and technological restructuring and yields diminishing returns. The discussion reveals the mechanism of the effect through predictive maintenance, real-time parameter optimization, and computer vision in quality control. Practical conclusions include a phased implementation strategy with quick wins, prioritization of energy-intensive units, and development of an end-to-end data architecture. Limitations concern industry representativeness and the share of secondary data; future directions include longitudinal panels, analysis of contributions from specific algorithmic classes, and assessment of the socio-economic consequences for employment and skills.

Keywords

machine learning industrial production environmental sustainability energy efficiency carbon footprint

References

Борисов В.Н., Зинченко Ю.В. Изменения в подходах к анализу и прогнозированию отечественного машиностроения в составе обрабатывающих производств. Мир новой экономики. 2024. Т. 18. № 4. С. 54-68.

Бурый А.С. Инженерная экология: подготовка специалистов на основе интеграции практико-ориентированных технологий. Современное педагогическое образование. 2024. № 11. С. 281-288.

Бушуева В.В., Бушуев Н.Н., Гришнова Е.Е. Экологическая подготовка студентов в МГТУ им. Н.Э. Баумана: философско-научный анализ. Гуманитарный вестник. 2022. № 2 (94). 8 с.

Василенко М.А., Кузина Е.Л., Тагильцева Ю.А. Мониторинг воздействия машиностроительного комплекса на качество жизни человека. Экономика и управление в машиностроении. 2022. № 4. С. 55-60.

Винтовкин Н.А. Применение технологий искусственного интеллекта и машинного обучения для прогнозирования и оптимизации производственных процессов в нефтегазовом комплексе с учетом экологических и экономических ограничений. Вопросы природопользования. 2025. Т. 4. № 1. С. 65-75.

Копнин А.А. Способы и методы машинного обучения: интеграция, взаимодействие и дополнение методов. Наука и бизнес: пути развития. 2023. № 12 (150). С. 21-24.

Куликова В.В., Подкопаева О.В., Ковалёва Е.А. Интеграция образовательных областей в природопользовании и безопасности жизнедеятельности. Астраханский вестник экологического образования. 2023. № 3 (75). С. 138-145.

Маслов И.Н., Хайретдинова Н.Р., Балтаева М.Х., Давлетшина А.А. Значение экологического образования в технических вузах. Проектирование. Опыт. Результат. 2025. № 1. С. 54-59.

Мателенок А.П., Бурая И.В., Молоток Е.В., Вакульчик В.С., Иванов М.Г. Реализация междисциплинарной интеграции математики и специальных дисциплин в обучении студентов химико-технологического профиля. Вестник Полоцкого государственного университета. Серия Е. Педагогические науки. 2023. № 2. С. 12-18.

Намаконов Б.В., Сытник Е.С. Реновационно-экологический потенциал машиностроения. Машиностроение и инженерное образование. 2025. № 1 (76). С. 21-31.

Саламатов А.А., Гордеева Д.С. Установление междисциплинарных и интегрированных связей эколого-экономического содержания в процессе обучения менеджеров производственной сферы. Вестник Челябинского государственного университета. Образование и здравоохранение. 2024. № 4 (28). С. 11-18.

Усарова С.О., Джапарова Ш. Экологизация производства как межпредметный инструмент обучения химической технологии и экологии в технологических вузах. Бюллетень науки и практики. 2025. Т. 11. № 5. С. 504-514.

Фютик И.Г. Эколого-экономические аспекты инженерно-технического образования. Актуальные вопросы образования. 2025. № 2. С. 66-71.

Хамитов Р.М. Перспективы интеграции методов машинного обучения в металлургическую промышленность. Экономика и предпринимательство. 2024. № 9 (170). С. 1116-1119.

Asha P., Mannepalli K., Khilar R., Subbulakshmi N., Dhanalakshmi R., Tripathi V., Mohanavel V., Sathyamurthy R., Sudhakar M. Role of machine learning in attaining environmental sustainability. Energy Reports. 2022. Т. 8. С. 863-871.

Issue

Section

PROCESSES AND PHENOMENA

Metrics

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

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 > >> 

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