Registration Number
0826U005217, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
07-10-2026
popup.evolution
.
Title
Information Technology for Creating Interactive Scenarios Based on 3D Models for Training Specialists in the Repair of Nuclear Power Plant Pumps
Author
Stanislav S. Shevchenko, аспірант
popup.head Stepan D. Vinnichuk
popup.opponent Andriy M. Topalov
popup.opponent Oleksandr Y. Kuchanskyi
popup.review Volodymyr O. Artemchuk
popup.review Ihor V. Pletianyi
popup.rada
Institute of Problems of Modeling in Energy named after GE Pukhov of the National Academy of Sciences of Ukraine
Description
Об’єкт дослідження: процеси представлення, обробки, зберігання та передачі інформації при створенні та виконанні інтерактивних сценаріїв на основі 3D-моделей для підготовки спеціалістів з виконання робіт з ремонту насосів атомних станцій.
Мета дослідження: розроблення інформаційної технології, що одночасно забезпечує створення, верифікацію, візуалізацію та синхронне відтворення для всіх учасників інтерактивних сценаріїв на основі 3D-моделей для навчання спеціалістів з ремонту насосів атомних станцій.
Методи дослідження: аналіз предметної області (для дослідження існуючих підходів до підготовки ремонтного персоналу АЕС та виявлення технологічних бар'єрів при створенні інтерактивних навчальних систем), методи теорії графів та апарат мереж Петрі (для дослідження логіки рольової взаємодії користувачів, моделювання простору досяжних станів та аналізу багатокористувацьких сценаріїв на наявність тупикових ситуацій), методи об’єктно-орієнтованого проєктування (для дослідження інформаційної структури віртуальних 3D-моделей та аналізу їхніх ієрархічних залежностей), методи алгоритмічної обробки просторових даних (для дослідження топологічної структури інженерних CAD-моделей та аналізу просторових зв'язків), методи проєктування людино-машинної взаємодії (для дослідження впливу обсягу візуальної інформації на когнітивне навантаження користувача), методи математичного моделювання (для дослідження процесів реплікації кінематичних даних у розподілених середовищах із затримками), методи емпіричного тестування та математичної статистики (для оцінки ефективності розроблених алгоритмів та підтвердження значущості результатів апробації).
Спеціальні інструменти та програмне забезпечення: мікросервісна клієнт-серверна архітектура, No-Code візуальний редактор графів, клієнтський web-рушій на базі стандарту WebGL, протокол двостороннього зв'язку WebSocket, алгоритми геометричної децимації та генерації зовнішніх оболонок (Shrinkwrap), алгоритми клієнтського передбачення (Client-Side Prediction) та лінійної інтерполяції (Lerp).
Теоретичні і практичні результати, новизна: Дістала подальшого розвитку технологія створення інтерактивних навчальних сценаріїв. Вперше запропоновано модель рольової взаємодії (МРВ) на базі ієрархічних мереж Петрі, що забезпечує створення сценарію без написання програмного коду, а також його автоматичну верифікацію (виявлення тупикових ситуацій та взаємних блокувань). Розроблено інформаційну модель віртуальних навчальних 3D-моделей за парадигмою «Шаблон-Екземпляр» із механізмом фіксації залежностей для уникнення каскадних деструктивних збоїв. Створено метод автоматичного видалення внутрішньої топології нерозбірних вузлів, що суттєво знижує навантаження на систему візуалізації. Вперше запропоновано метод управління обсягом інформації на сцені на основі теорії когнітивного навантаження. Розроблено аналітико-параметричний метод реплікації гармонічних станів для стабільної мережевої синхронізації. Практичним результатом є створення функціонального прототипу інформаційної системи (візуальний редактор та клієнтський рушій виконання).
Ефективність впровадження: Застосування розробленої No-Code технології дозволяє скоротити час проєктування логіки сценаріїв у 5–6 разів, а час внесення ітераційних змін – у 12 разів, знижуючи собівартість розробки контенту на 60–70%. Аналітико-параметрична синхронізація зменшила обсяг мережевого трафіку на 94%. Реалізація архітектури згідно з парадигмою екологічних обчислень («Green Computing») знизила енергоспоживання системи у 15–20 разів порівняно з технологіями хмарного стрімінгу. Доведено покращення показників формування практичних навичок у слухачів у середньому на 30%.
Галузь використання: навчально-тренувальні центри підприємств атомної енергетики та критичної інфраструктури, заклади вищої освіти технічного профілю для підготовки та підвищення кваліфікації інженерного персоналу.
Registration Date
2026-09-15
popup.nrat_date
2026-09-15 / 2026-10-14
