Реєстраційний номер
0826U005217, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
07-10-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Інформаційна технологія створення інтерактивних сценаріїв на основі 3D-моделей з навчання спеціалістів з ремонту насосів атомних станцій
Здобувач
Шевченко Станіслав Сергійович, аспірант
Керівник Винничук Степан Дмитрович
Опонент Топалов Андрій Миколайович
Опонент Кучанський Олександр Юрійович
Рецензент Артемчук Володимир Олександрович
Рецензент Плетяний Ігор Васильович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова Національної академії наук України
Опис
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.
Дата реєстрації
2026-09-15
Додано/оновлено в НРАТ
2026-09-15 / 2026-10-14
