ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES

Models of investment payback in digitalization and automation of production capacities under demand uncertainty, resource price volatility, and logistics risks

Authors

  • Irina V. Zabaykina Moscow Institute of Modern Academic Education, 34-7 Marksistskaya St, Moscow, 109147, Russia

How to cite

GOST Zabaykina I. V. Models of investment payback in digitalization and automation of production capacities under demand uncertainty, resource price volatility, and logistics risks // Environmental Management Issues. 2025. Vol. 4. No. 8. P. 10-18. DOI: 10.25726/a2210-6904-1995-e
APA Zabaykina, I. V. (2025). Models of investment payback in digitalization and automation of production capacities under demand uncertainty, resource price volatility, and logistics risks. Environmental Management Issues, 4(8), 10-18. https://doi.org/10.25726/a2210-6904-1995-e

Abstract

The article is devoted to the development of models for evaluating the payback of investments in the digitalization and automation of production capacities under conditions of high demand uncertainty, resource price volatility, and logistics risks. The aim of the study is to compare traditional deterministic approaches to investment analysis with adaptive probabilistic models that integrate the real options method and scenario modeling, as well as to quantitatively assess how digitalization affects the risk–return profile of industrial projects. The empirical base consists of financial and management reporting data from 145 industrial enterprises in mechanical engineering, metallurgy, and the chemical industry, covering more than 300 large-scale automation and digital transformation projects implemented between 2018 and 2023. The research methodology includes a modified DCF approach with Monte Carlo simulation (10,000 iterations for typical project models), evaluation of real options for expansion, abandonment, and technology switching using the Cox–Ross–Rubinstein binomial model, calculation of cash flow volatility based on GARCH models, correlation-regression analysis of the influence of macroeconomic and industry-specific risk factors, as well as stress testing of perfect storm scenarios involving simultaneous shocks in demand, resource prices, and logistics. It is shown that digital projects demonstrate higher NPV and shorter payback periods compared to traditional modernization, particularly under pessimistic scenarios, with a reduction in the probability of losses by almost 40%; the effect of damping logistics and price shocks is identified due to reduced cost elasticity relative to resource prices and a gentler EBITDA decline trajectory amid supply chain degradation. The analysis of the NPV distribution structure revealed a decrease in tail risks and an increase in the Sharpe ratio of the portfolio of digital projects, indicating an improved risk–return relationship. The study concludes that neglecting the option value of managerial flexibility leads to systematic underestimation of the efficiency of digital investments, whereas comprehensive automation combined with deep digitalization of supply chain planning and management serves not only as a driver of productivity growth but also as a tool for hedging operational risks, requiring a revision of corporate and banking approaches to investment project evaluation.

Keywords

production digitalization automation of production capacities investment analysis demand uncertainty real options

References

Алмусаеди Х.К.А., Кельчевская Н.Р., Пелымская И.С. Компоненты стратегии инвестирования в цифровую трансформацию на промышленном предприятии // Вестник Сургутского государственного университета. 2022. № 1 (35). С. 6-16.

Безделов А.Д., Седова Н.В. Оптимизация инвестиционных решений об использовании цифровых технологий в транспортном машиностроении // Экономика устойчивого развития. 2025. № 1 (61). С. 15-18.

Бойченко О.В., Фадина Ю.Ю. Цифровая трансформация экономики строительства: роль ИИ в прогнозировании рисков и ресурсов // Экономика строительства и природопользования. 2025. № 1 (94). С. 84-91.

Грахов В.П., Абашева О.В., Поздеев Д.А., Файзуллин Р.В. Цифровая модель рационализации инвестиционной деятельности // Вестник Академии знаний. 2023. № 6 (59). С. 141-146.

Гришаев С.Ю. Релокация мощностей электронной промышленности как фактор снижения технологических и логистических рисков // Научный журнал Государственное управление и право . 2024. № 3 (3). С. 93-102.

Зеленцова Л.С. Рецензия на монографию Экономические риски наукоемкой промышленности: анализ и имитационное моделирование (Москва, 2019) // Экономика высокотехнологичных производств. 2023. Т. 4. № 4. С. 307-310.

Калужский М.Л. Индустрия 4.0: институционализация рынка сетецентрического производства // Стандарты и качество. 2024. № 1. С. 66-70.

Кобзев В.В., Бабкин А.В., Скоробогатов А.С. Цифровая трансформация промышленных предприятий в условиях новой реальности // π-Economy. 2022. Т. 15. № 5. С. 7-27.

Сафин А.И., Максимов М.И., Бадараев Т.Д. Разработка и внедрение диджитал-инструментов для многоуровневой оптимизации процессов менеджмента в разных секторах экономической деятельности: математическое моделирование рисков логистики // Экономика и управление: проблемы, решения. 2025. Т. 11. № 3 (156). С. 43-55.

Скрипник О.Б. Анализ влияния больших данных на стратегии управления рисками в инвестиционных проектах промышленного производства в условиях цифровой трансформации // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2025. № 6. С. 145-153.

Тиверовский В.И. Цифровые и информационные технологии в зарубежной логистике // Вестник транспорта. 2022. № 10. С. 32-36.

Управление ресурсами и цифровизация транспортной логистики предприятия // Экономические науки. 2022. № 209. С. 81-89.

Фролова В.Б. Комплексное исследование внедрения цифровых моделей в производственные процессы промышленных предприятий для оптимизации ресурсов и снижения издержек // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2025. № 1. С. 66-74.

Чудаева А.А. Актуальные вопросы финансирования проектов инкорпорации цифровых технологий в производственную деятельность российских предприятий обрабатывающей промышленности // Фундаментальные исследования. 2023. № 7. С. 65-71.

Шушкин М.А. Рецензия на монографию Инновационно-инвестиционно балансированная промышленная политика в условиях цифровой трансформации (Фролов В.Г., Москва, 2021) // Экономика высокотехнологичных производств. 2023. Т. 4. № 3. С. 253-256.

Issue

Section

ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

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