Методика структурно-параметрического синтеза систем визуализации для тренажерных комплексов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Архипов Алексей Евгениевич

• Архипов Алексей Евгениевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Архипов Алексей Евгениевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ТРЕНАЖЕРНЫХ СИСТЕМАХ

1.1 Основные понятия и термины

1.2 Анализ общей структуры тренажерных комплексов

1.3 Анализ основных признаков средств и технологий визуализации для тренажерных комплексов

1.4 Анализ специфики реализации систем визуализации тренажерных комплексов в различных предметных областях

1.5 Анализ подходов к моделированию, формализации и оптимизации систем визуализации тренажерных комплексов

1.5.1 Существующие методы оценки взаимодействия с системами визуализации

1.5.2 Существующие подходы к формализации и моделированию тренажерных комплексов

1.5.3 Существующие подходы к оптимизации систем визуализации тренажерных комплексов

1.6 Сравнительный анализ существующих тренажерных комплексов в области

подготовки работников промышленных объектов

Выводы по главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

2.1 Функциональная диаграмма методики структурно -параметрического синтеза системы визуализации тренажерных комплексов

2.2 Модель описания системы визуализации тренажерных комплексов

2.3 Формализация процесса профессиональной подготовки с использованием тренажерных комплексов

2.4 Формализация жизненного цикла виртуальных объектов в тренажерных комплексах

2.5 Постановка задачи структурно-параметрического синтеза системы

визуализации тренажерных комплексов

Выводы к главе

ГЛАВА 3 АЛГОРИТМ РАНЖИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

3.1 Алгоритм ранжирования компонентов визуализации

3.2 Разработка типовых тренажеров для оценки компонентов визуализации

3.3 Описание процедуры сбора и анализа данных для исследования компонентов визуализации

3.4 Матрицы ранжирования оценок компонентов визуализации

Выводы к главе

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

4.1 Постановка и решение задачи структурно-параметрического синтеза систем визуализации тренажерного комплекса для подготовки шахтеров

4.2 Оценка эффективности подготовки на разработанном тренажерном комплексе для подготовки шахтеров

4.3 Описание функциональности разработанной системы визуализации для

тренажерного комплекса подготовки шахтеров

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное) Атлас функциональных диаграмм методики

структурно-параметрического синтеза системы визуализации

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное) Результаты экспертной оценки компонентов визуализации

ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное) Матрицы парных сравнений для критериев

оценки компонентов визуализации

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (справочное) Копии свидетельств о государственной

регистрации программ для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (справочное) Справки об использовании результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика структурно-параметрического синтеза систем визуализации для тренажерных комплексов»

ВВЕДЕНИЕ

Тренажерная подготовка наиболее востребована и получила ускоренное развитие при подготовке к деятельности в отраслях с высокими рисками, где особенно велика значимость человеческого фактора, где невозможно обучение на реально действующих объектах: транспорт, оборонный комплекс, работа по ликвидации чрезвычайных ситуаций, медицина, энергетика.

Требования к параметрам системы визуализации (СВ) в каждой из этих областей применения тренажеров могут значительно отличаться. В ряде отраслей точность воспроизведения реальных процессов должна быть максимальной, что предъявляет высокие требования к аппаратному и программному обеспечению и, как следствие, повышает стоимость системы визуализации. В иных отраслях, напротив, даже низкокачественная и упрощенная имитация процессов, происходящих в технической системе, позволит обеспечить требуемый уровень подготовки специалистов с минимальными издержками.

Вопросами классификации технологий и средств визуализации занимались следующие исследователи: N. Vaughan, А. А. Климов, Е. Ю. Заречкин, В. П. Куприяновский, Д. И. Шапиро. Однако универсальная классификация средств и технологий визуализации для тренажерных комплексов, которая позволила бы сгруппировать и сравнить компоненты, не сформулирована в единой системе признаков.

Специфика разработки систем визуализации тренажерных комплексов рассматривается в работах следующих ученых: S. Helle, A. Haller, А. Сладковский, О. А. Кравченко, М. В. Михайлюка, В. В. Роганова. В результате установлено, что каждая предметная область обладает своей спецификой, оказывающей непосредственное влияние на структуру тренажерного комплекса и его функционирование.

В ходе проведенных исследований выявлено, что на данный момент отсутствует теоретическое обоснование выбора компонентов СВ, учитывающее

критерии качества освоения профессионально важных компетенций и стоимости системы. Задача синтеза структуры СВ решается

на основе экспертных оценок, что приводит к высокой субъективности получаемых результатов и, следовательно, не обеспечивает оптимальности итогового решения с учетом качественно-стоимостных характеристик.

Таким образом, постановка и решение задачи структурно-параметрического синтеза систем визуализации тренажерных комплексов (ТК), обеспечивающих требуемый уровень качества освоения профессионально важных компетенций при минимальных экономических затратах, является актуальной задачей как в научном, так и в практическом плане.

Целью работы является повышение экономической эффективности и качества подготовки специалистов эргатических систем к выполнению профессиональных задач с применением тренажерных комплексов за счет выбора оптимальной структуры и параметров системы визуализации. Количественной оценкой качества подготовки является доля ошибок, допущенных при выполнении заданий на тренажерах. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих компонентов, средств и технологий визуализации, разработать их классификацию и определить применимость для организации подготовки специалистов на тренажерных комплексах.

2. Поставить и решить задачу структурно-параметрического синтеза системы визуализации тренажерного комплекса, выбора его компонентов.

3. Разработать модель описания и оценки эффективности системы визуализации для определения свойств и параметров компонентов, влияющих на качественные и количественные характеристики СВ.

4. Разработать алгоритм оценки компонентов визуализации с использованием обоснованного набора критериев.

5. Разработать и апробировать методику структурно-параметрического синтеза системы визуализации тренажерного комплекса, выбора ее оптимальной конфигурации.

Диссертация выполнялась в соответствии с проектом РФФИ «Структурно -параметрический синтез системы визуализации адаптивных тренажерных комплексов» («Аспиранты») договор № 20-37-90123\20 от 25.08.2020.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является система визуализации тренажерных комплексов. Предметом исследования является методика структурно-параметрического синтеза системы визуализации, алгоритм выбора ее компонентов.

Научная новизна.

Предложена методика структурно-параметрического синтеза СВ ТК, основанная на анализе деятельности персонала, характеристик технической системы и совместимости программных и аппаратных компонентов. Методика включает:

- постановку задачи структурно-параметрического синтеза СВ ТК, отличающуюся учетом ограничений на совместимость компонентов, критериями оптимальности решения которой являются стоимость и продолжительность разработки программного обеспечения, эффективность, стоимость СВ и затраты на ее обслуживание (п.2 паспорта специальности);

- модель описания и оценки эффективности СВ, отличающуюся теоретико-множественным анализом структуры и параметров ее компонентов, специфики предметной области, для которой реализуется ТК, и учитывающую особенности деятельности специалистов эргатических систем при организации процесса освоения профессиональных компетенций на тренажерных комплексах (п. 3);

- алгоритм ранжирования компонентов СВ по метрикам оценки их качества, отличающийся использованием метода анализа иерархий и экспертных оценок, которые определяются по результатам взаимодействия контрольной

группы пользователей и совокупности тренажеров с наборами типовых компонентов СВ (п. 4).

Теоретическая значимость результатов диссертации заключается в развитии теории системного анализа применительно к задаче структурно -параметрического синтеза СВ ТК, включая классификацию средств и технологий визуализации, постановку задачи и разработку алгоритма ее решения; разработку модели описания и оценки эффективности СВ.

Практическая значимость.

Предложена структурная схема классификации средств и технологий визуализации, применяемых в тренажерных комплексах, в единой системе признаков, которая позволяет осуществить группировку и последующее ранжирование компонентов СВ ТК.

Разработанная методика позволяет выбирать оптимальные компоненты СВ для организации эффективной профессиональной подготовки специалистов на тренажерных комплексах. Применение методики при формировании СВ ТК для подготовки шахтеров привело к снижению общих затрат на разработку на 27%, уменьшению продолжительности разработки на 8.8%, снижению продолжительности обучения на 12.5%, а относительного количества ошибок -на 25% в сравнении с альтернативным решением от компании ООО «ПРОМВИАР».

Основные положения, выносимые на защиту:

Структурная схема классификации средств и технологий визуализации, применяемых в тренажерных комплексах.

Методика структурно-параметрического синтеза СВ ТК, включающая:

- постановку задачи структурно-параметрического синтеза СВ ТК;

- модель описания и оценки эффективности СВ ТК;

- алгоритм ранжирования компонентов СВ ТК.

Результаты практического применения разработанной методики.

Соответствие паспорту специальности научных работников.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с пунктами 2, 3, 4 паспорта специальности 2.3.1 «Системный анализ, управление и обработка информации».

Методология и методы исследования. В диссертационной работе использовались методы системного анализа, математического моделирования, экспертного оценивания, оптимизации, теории множеств и графов.

Степень достоверности полученных результатов подтверждается обоснованным применением верифицированного математического аппарата, использованием апробированных методов системного анализа, теории множеств, теории графов, публикациями в рецензируемых изданиях, получением свидетельств о государственной регистрации программных продуктов, разработанных на основе результатов исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее результаты обсуждались и получили положительные отзывы на: XXI Международной научно-методической конференции «Информатика: проблемы, методы, технологии» (Воронеж, 2021), IV Международном научно-техническом форуме (Рязань, 2021), Международной конференции «Прикладная математика, вычислительная техника и механика: актуальные проблемы», AMCSM 2020» (Воронеж, 2020), International conference on modern trends in manufacturing technologies and equipment (Севастополь 2019), VII Международной научно-практической конференции «Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн» (Тамбов, 2021).

Личный вклад в положения, выносимые на защиту. Постановка задач исследования осуществлена соискателем совместно с научным руководителем, доктором технических наук, профессором С. В. Карпушкиным. В работах по теме диссертации диссертантом лично разработаны модели технической системы и деятельности ее персонала, модель описания и оценки эффективности СВ, алгоритм оценки компонентов визуализации, проведены эксперименты по синтезу СВ ТК для подготовки шахтеров.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 27 печатных работ, в том числе 6 статей - в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций, 5 статей - в журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus, 6 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 158 страницах основного текста, включая 34 рисунка и 16 таблиц. Состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (117 наименований) и пяти приложений.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, показана научная новизна и практическая ценность результатов, приведены структура диссертации и перечень вопросов, рассматриваемых в главах.

В первой главе рассматриваются основные термины и понятия, относящиеся к тренажерным комплексам, их классификация и свойства. Проведен анализ структуры тренажерных комплексов. На основе анализа существующих тренажерных систем и их применения в различных предметных областях предложена структурная схема основных признаков средств и технологий визуализации и их классификация. Рассмотрена специфика разработки тренажерных систем для различных предметных областей.

Проанализированы существующие подходы к разработке и проектированию СВ ТК, построению структурных, информационных моделей, а также моделей описания и оценки эффективности тренажерных комплексов. На основе результатов анализа литературы и предметной области определены основные проблемы (субъективность и негативное влияние человеческого фактора при выборе компонентов визуализации, отсутствие формализованных подходов и моделей синтеза СВ ТК, необходимость объективной оценки компонентов СВ), сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе предложена методика структурно-параметрического синтеза СВ ТК, представленная в виде функциональной диаграммы в нотации

IDEF0. Рассматривается постановка задачи структурно-параметрического синтеза СВ ТК, модель описания и оценки эффективности СВ ТК, разработанная в результате анализа компонентов систем визуализации и подходов к оценке их эффективности. Формализованы процессы профессиональной подготовки с использованием тренажерных комплексов и моделирования физических процессов в виртуальной среде на основе жизненных циклов виртуальных объектов.

В третьей главе предложен алгоритм ранжирования компонентов визуализации, ключевым этапом которого является определение набора компонентов визуализации с использованием оценки их качества по различным метрикам в виде матриц ранжирования, полученных с применением метода анализа иерархий.

В четвертой главе представлены результаты применения разработанных моделей и алгоритмов при реализации системы визуализации ТК для подготовки шахтеров. Зафиксированы требования технического задания, на основе которых конкретизирована постановка задачи структурно-параметрического синтеза. Полученные результаты подтверждают эффективность представленной методики структурно-параметрического синтеза системы визуализации тренажерных комплексов.

Заключение содержит формулировки основных результатов и выводов, отражающих достижение цели диссертационной работы.

В приложения к диссертации вынесены атлас функциональных диаграмм методики структурно-параметрического синтеза СВ ТК, таблицы результатов экспертной оценки компонентов визуализации и матрицы парного сравнения, свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ, справки о внедрении результатов диссертационной работы.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ТРЕНАЖЕРНЫХ СИСТЕМАХ

Постоянное совершенствование технических систем и возможность возникновения новых производственных ситуаций, связанных с обслуживанием и эксплуатацией оборудования и требующих эффективных действий специалиста, предопределяют необходимость непрерывного образования сотрудников и формирования их нацеленности на постоянное совершенствование профессионального мастерства. Достаточно большой объём новых знаний в профессиональной области сотрудники могут получать в цифровом образовательном пространстве, осваивая массовые открытые онлайн -курсы, или в процессе самообразования. Ряд профессиональных умений и навыков, жизненно необходимых персоналу современного производства, предполагают их отработку в процессе профессиональной деятельности. Часть таких навыков целесообразно формировать при обучении на рабочем месте, формирование других необходимых способностей предполагает использование специальных инструментально-педагогических средств, имитирующих реальный производственный процесс или какие-либо ситуации на производстве. Прежде всего, это относится к видам деятельности с повышенным уровнем риска как для работников, так и для имущества предприятия. Возможность ошибки обучающихся в процессе освоения новых навыков такого рода деятельности может привести к чрезвычайным и аварийным ситуациям на производстве, что затрудняет или делает невозможным обучение на рабочем месте.

При организации непрерывного обучения персонала эргатических систем профессионального назначения на предприятиях, деятельность которых имеет высокую вероятность возникновения опасности для жизни и здоровья сотрудников, целесообразно использовать различные тренажерные комплексы на основе виртуальной или дополненной реальности, пультовые тренажеры и различные интерактивные системы обучения.

Одним из существенных факторов, влияющим на формирование необходимых компетенций с применением подобных обучающих систем, является качество визуализации рабочего пространства. Средства визуализации позволяют максимально задействовать зрительную память при отработке моделей поведения при различных штатных и аварийных сценариях производственной деятельности. При разработке программ повышения квалификации с использованием тренажерных комплексов необходимо использовать различные средства визуализации для максимальной эффективности отображения обучающих сценариев и формирования необходимых умений и навыков при оптимальных экономических затратах. Знания возможно формировать как посредством традиционных технологий обучения, так и с использованием технологий цифровизации. Первоначальные умения можно качественно формировать и при использовании обучающих видеороликов, но навыки выполнения трудовых функций и принятия наиболее важных решений целесообразнее развивать в процессе производственной деятельности, в том числе и в виртуальной реальности.

Сравнение классического подхода к обучению, использования видеокурсов и развития навыков профессиональной деятельности на виртуальных тренажерных комплексах при подготовке хирургов показало высокую результативность использования виртуальной реальности в образовательном процессе и позволило значительно сократить продолжительность подготовки и количество допускаемых ошибок, повысить точность выполняемых операций. Активное использование тренажерных комплексов и технологий виртуальной реальности существенно повышает результативность обучения по сравнению с традиционными образовательными технологиями, что подтверждается результатами исследований, но при этом предполагает значительные инвестиции в соответствующее оборудование и создание интеллектуальной собственности. Поэтому задача максимального использования образовательного потенциала тренажерных комплексов и

технологий виртуальной реальности при минимизации сопутствующих затрат, несомненно, является актуальной.

1.1 Основные понятия и термины

В федеральном законе от 29 декабря 2012 г. № 273 «Об образовании в Российской Федерации» (далее ФЗ «Об образовании в Российской Федерации») не содержится специальных норм, касающихся включения тренажеров в перечень обязательных средств обучения.

С другой стороны, федеральное законодательство об образовании особо выделяет использование тренажеров для подготовки ряда категорий специалистов транспорта. В ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» тренажеры упоминаются только в статьях, посвященных особенностям реализации образовательных программ подготовки ряда категорий персонала транспорта и в области подготовки сил обеспечения транспортной безопасности (статьи 85 и 85.1 ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»). Это подтверждает особую значимость тренажерной подготовки в транспортной сфере не только в плане ее практической важности, но и с нормативной точки зрения [1].

Федеральным законодательством определено понятие «симулятор». Согласно ГОСТ Р 43.0.2-2006 это техническое устройство, работа которого основана на управлении информацией с целью передачи оператору, пользующемуся этим устройством, знаний, а также выработки у него интеллектуальных, моторных, интеллектуально -моторных навыков и умений [2].

Общее определение тренажеров в федеральном законодательстве отсутствует. Наиболее релевантным нормативным документом общего характера в данной области является ГОСТ 26387-84 «Система «человек-машина», введенный в действие в 1986 году [3].

Тренажер - учебно-тренировочное устройство или программа, позволяющее искусственно имитировать различные нагрузки или ситуации,

предназначенное для отработки рабочих навыков, обучения технике управления каким-либо устройством или правилам действия в условиях сложившейся ситуации [4]. Тренажерный комплекс - это не система разнотипных тренажеров, а средство комплексной подготовки к взаимодействию с какой-либо эргатической системой.

Тренажерно-обучающие системы можно классифицировать по многом признакам. По архитектуре их подразделяют на программные, программно-аппаратные и аппаратные.

1. Программные тренажерные комплексы представляют собой специальное приложение, устанавливаемое на персональный компьютер с возможностью имитации объектов для обучения. Взаимодействие с программой осуществляется с помощью клавиатуры и мыши.

В свою очередь, такие тренажерные комплексы подразделяются на пультовые и трехмерные. Пультовые имитируют панели управления каким-либо процессом либо устройством. Возможна также примерная визуализация происходящего процесса. Трехмерные представляют собой виртуальную полномасштабную интерактивную модель изучаемого объекта, максимально реалистично повторяющую реальный объект. Ядром подавляющего большинства существующих программных тренажеров, осуществляющих имитацию объектов либо событий, является математическая модель деятельности персонала или модель функционирования технической системы [5].

2. Программно-аппаратные комплексы включает программную и аппаратную части. Аппаратная часть зачастую состоит из полномасштабной имитации рабочего места обучающегося с настоящими органами управления. Программная часть представляет собой программу, которая анализирует действия обучающегося и определенным образом реагирует на них. Таким образом, обучающийся находится в обстановке, максимально приближенной к реальным условиям эксплуатации: все приборы и органы управления дублируют настоящие, и в зависимости от его действий меняется окружающая обстановка [6].

3. Аппаратные тренажеры предназначены для отработки физических навыков, либо создания физических нагрузок. Отличительной особенностью таких тренажеров является отсутствие возможности принятия обучающимся каких-либо решений, отсутствие диалога с ним. Тренировки на таких тренажерах, которые состоят из макета и средств контроля, позволяющих отработать физические навыки какого-либо действия [7], проводятся под наблюдением инструктора.

Тренажерный комплекс (ТК) отличается персонализацией образовательной траектории (например, подбором индивидуального набора заданий и их сложности), а также адаптацией к психологическим и физическим особенностям пользователя (с целью повышения комфортности взаимодействия и, следовательно, степени погружения в виртуальную реальность).

Визуализация - это процесс динамического отображения различных режимов функционирования и свойств эргатических систем профессионального назначения в ТК в соответствии с используемыми алгоритмами и моделями с помощью воздействия на органы чувств человека.

Технология визуализации - это совокупность программных методов (алгоритмов) и аппаратных средств, направленных на представление информации в виде, удобном для наблюдения или анализа человеком и максимально приближенном к реальному восприятию объекта [8].

Средства визуализации - это программно-аппаратные средства воздействия на органы чувств человека позволяющие сформировать у пользователя ощущение взаимодействия с реальным объектом.

Далее дается анализ существующих компонентов (средств и технологий) тренажерных комплексов в части визуализации.

1.2 Анализ общей структуры тренажерных комплексов

Рассмотрим общую структуру тренажерного комплекса, концептуальная схема которого представлена на рисунке 1.1 и отражает взаимосвязь между

аппаратным, программным обеспечением и математической моделью ТК. Персонал предприятия осуществляет обучение на ТК через взаимодействие с программным и аппаратным обеспечением, функционирование которых подчиняется соотношениям математической модели технической системы [ 10].

Рисунок 1.1 - Концептуальная схема тренажерного комплекса

Выделим три основных компонента ТК:

- программное обеспечение, включающее модули визуализации, организации процесса обучения, передачи, хранения и обработки информации;

- аппаратное обеспечение, в которое входят датчики и сенсоры различного рода, а также средства отображения графической информации;

- математическая модель, включающая модель деятельности персонала и модель технической системы в штатных и аварийных режимах, модель воздействий на тренажерный комплекс [11].

От концептуальной схемы перейдем непосредственно к структурной модели ТК, представленной на рисунке 1.2.

Алгоритмы функционирования ТК

Обработка данных

Процесс обучения

Управляющие воздействия

В рамках диссертации в качестве объекта исследования выбрана подсистема визуализации, так как она напрямую воздействует на органы чувств человека (зрение, слух) и именно с ней пользователь взаимодействует в процессе профессиональной подготовки [12,13].

Рисунок 1.2 - Структурная модель тренажерного комплекса

Подсистема визуализации тесно связана с аппаратными компонентами отображения информации, к которым относятся мониторы и проекторы, шлемы виртуальной и дополненной реальности [14]. Помимо них, для повышения степени погружения могут использоваться дополнительные средства имитации реального окружения, визуально повторяющие их [15], либо полностью соответствующие по функциональным возможностям [16]. На органы чувств человека в также могут воздействовать такие технологии, как беговые платформы, костюмы виртуальной реальности и другие комплексы [17].

Подсистема визуализации непосредственно реализует процесс отображения объектов технической системы путем воздействия на органы чувств человека с использованием различных средств вывода информации. Для реализации программного обеспечения в рамках данной подсистемы используются различные средства создания двумерной и трехмерной графики (например, Unity, Unreal Engine и др.) [8,18].

Для отображения графической информации можно использовать модули двух типов, в зависимости от цели, поставленной перед ТК. Это может быть реализация виртуальной либо дополненной реальности. Последнее особенно актуально для мобильных ТК так как отображаемые поверх реального мира графические элементы (подсказки, указатели, предупреждающие сообщения и т.д.) существенно повышают вероятность успешного прохождения обучения. Элементы дополненной реальности могут использоваться и в процессе реальной деятельности, способны оказать значительную поддержку при принятии решений в чрезвычайных ситуациях, в условиях плохой видимости, задымления, упростить навигацию и управление. Заметим, что, модули виртуальной и дополненной реальности успешно сочетаются друг с другом, позволяя в ряде случаев проводить обучение с элементами дополненной реальности (выводимыми поверх виртуального окружения), а итоговую оценку осуществлять уже без них.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Архипов Алексей Евгениевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон от 29 декабря 2012 г. № 273 «Об образовании в Российской Федерации»: офиц. текст -КонсультантПлюс, 2012.-204с.

2. ГОСТ Р 43.0.2-2006 Информационное обеспечение техники и операторской деятельности. Термины и определения. - М. :Стандартинформ, 2018 - 7 с.

3. ГОСТ 26387-84 Система "Человек-машина". Термины и определения - М. : Стандартинформ, 2006. - 7 с

4. Гаммер, М.Д. Разработка системы автоматизированного проектирования компьютерных имитационных тренажеров: специальность 05.13.12 "Системы автоматизации проектирования (по отраслям)»: автореф.дис. .. .канд.тех. наук / Гаммер Максим Дмитриевич. - Тюмень, 2007. - 19 с.

5. Проценко, И.Г. Проектирование программных средств тренажерного комплекса информационной системы мониторинга рыболовства / И.Г. Проценко, С.Г. Бильчинская, С.В. Чебанюк, Ю.А. Денисов // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2008. - №. 7. - С. 61-64.

6. Сафонова, В. Ю. Программно-аппаратный комплекс "Курвиметр"/ В. Ю. Сафонова, Д. Е. Рахманов, С. А. Неустроев // Информация и образование: границы коммуникаций INFO. - 2018. - №. 10 (18). - С. 115-118.

7. Епишев, В. В. Интеллектуальные силовые тренажеры с изменяемой нагрузкой на основе сервопривода (перспективный проект) /В. В. Епишев, Д. Г. Максаков, К. В. Коровин, В. В. Эрлих, А. А. Петров, Л. Н. Петрова // Журнал Сибирского федерального университета. Гуманитарные науки. - 2021. - Т. 14. -№. 2. - С. 241-249.

8. Краснянский, М. Н. Системный анализ и формализация структуры адаптивных тренажерных комплексов эргатических систем / М.Н. Краснянский, Д.Л. Дедов, А.Д. Обухов, С.Ю. Алексеев // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2019. - № 4(178). - С. 45-52

9. Журкин, А.А. Использование технологий визуализации и полисенсорного представления обучающего материала в интеллектуальных обучающих системах / А. А. Журкин // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. - 2013. - №. 3 (27). - С. 6-28.

10. Kunkler, K. The role of medical simulation: an overview / K. Kunkler // Int. J. Med. Robot. Comput. Assist. Surg. - 2006. - № 3. - P. 203-210.

11. Manca, D. Bridging between Virtual Reality and accident simulation for training of process-industry operators / D. Manca, S. Brambilla, S. Colombo // Adv. Eng. Softw. Elsevier Ltd. - 2013. - Vol. 55. - P. 1-9.

12. Strayer, D.L. Simulator training improves driver efficiency: Transfer from the simulator to the real world / D.L. Strayer, F.A. Drews // Proceedings of the Second International Driving Symposium on Human Factors in Driver Assessment, Training, and Vehicle Design. - 2003. - P. 190-193.

13. Patle, D.S. Operator training simulators in the chemical industry: review, issues, and future directions / D.S. Patle, Z. Ahmad, G.P. Rangaiah // Rev. Chem. Eng.

- 2014. - № 2. - P. 199-216.

14. Родителев, А.В. Высокоуровневая архитектура тренажерно-обучающих систем сложных технических комплексов / А. В. Родителев, А. М. Гиацинтов // Программные продукты и системы. - 2018. - №3. - С. 439-443.

15. Мальцев, А.В. Распределенная реалистичная визуализация виртуальных сцен с использованием текстур физических параметров материалов / А. В. Мальцев, М. В. Михайлюк // Вестник кибернетики. - 2018. - №. 3 (31).

- С. 206-211.

16. Марков, К.В. Митационные модели в тренажёрах управления судовыми энергетическими системами / К.В. Марков, О. П. Шураев // Научные проблемы водного транспорта. - 2013. - №. 37. - С. 236-239.

17. Никулина, А.В. Разработка модели имитации значений технологических параметров гидроагрегата для тренажера оперативного

персонала / А. В. Никулина, Л. С. Зеленко //Программные продукты и системы. - 2018. - Т. 31. - №. 1. - С. 51-55.

18. Иванов, В.В. Имитационное моделирование пневмогидромеханической системы в компьютерном тренажере / В.В. Иванов, В.А. Лаленков //Программные продукты и системы. - 2013. - №. 3. - С. 260-263.

19. Мамросенко, К. А. Метод рир-проекции в подсистеме визуализации тренажерно-обучающей системы / К.А. Мамросенко, А.М. Гиацинтов // Программные продукты и системы. - 2014. - №. 4 (108). - С. 31-36.

20. Гиацинтов, А. М. Отображение разнородных видеоматериалов на гранях трехмерных объектов в подсистеме визуализации тренажерных обучающих систем / А. М. Гиацинтов // Программные продукты и системы. -2012. - №. 3. - С. 80-86.

21. Краснянский, М. Н. Виртуальные тренажерные комплексы для обучения и тренинга персонала химических и машиностроительных производств / М. Н. Краснянский, А. В. Остроух, К. Баринов, Д. Л. Дедов, А. А. Руднев //Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2011. -Т. 17. - №. 2. - С. 497-501.

22. Чистякова, Т. Б. Тренажерные комплексы для обучения ресурсо - и энергосберегающему управлению химико-технологическими процессами / Т. Б. Чистякова, И.В. Новожилова // Вестник Казанского технологического университета. - 2016. - Т. 19. - №. 17. - С. 154-158.

23. Шарафутдинов, А.А. Подготовка личного состава пожарной охраны с помощью ситуационных тренингов / А. А. Шарафутдинов, И. Ф. Хафизов, А.А. Кудрявцев, В.С. Зубов //Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. -2015. - №. 4. - С. 131-136.

24. Барашкин, Р. Л. Опыт внедрения "компьютерного тренажерного комплекса процессов подготовки нефти и газа к транспорту" в образовательный процесс / Р. Л. Барашкин, П. К. Калашников, В. Е. Попадько, В. В. Южанин //Территория Нефтегаз. - 2017. - №. 10. - С. 12-19.

25. Долгова, Е.В. Организация сетевого взаимодействия элементов мобильного тренажерного комплекса / Е.В. Долгова, Д.С. Курушин, А.Б. Федоров, Р. Р. Бикметов // Инженерный вестник Дона. - 2012. - Т. 22. - №. 4-1. - С. 85 - 92.

26. Никитин, М.В. Сегментация социального портрета субъектов сетевой формы обучения в среднем профессиональном образовании / М.В. Никитин // Профессиональное образование в России и за рубежом. - 2021. - №. 4 (44). - С. 30-39.

27. Родителев, А.В. Высокоуровневая архитектура тренажерно-обучающих систем сложных технических комплексов / А.В. Родителев, А.М. Гиацинтов //Программные продукты и системы. - 2018. - Т. 31. - №. 3. - С. 439443.

28. Вус, А.В. Модель сервисного обслуживания компьютерных тренажеров военного назначения / А.В. Вус // Программные продукты и системы. - 2017. - Т. 30. - №. 4. - С. 785-789.

29. Naderpour, M. An intelligent situation awareness support system for safety-critical environments / M. Naderpour, J. Lu, G. Zhang // Decision Support Systems. - 2014. - Т. 59. - P. 325-340.

30. Sytek, L. Comparisons of orthodontic residents' performance and attitudes using 2D, 3D, and virtual reality surgical simulation methods / L. Sytek, M.R.Inglehart, V. Ramaswamy,S. Aronovich, S. Edwards, H. Kim-Berman // Journal of Dental Education. - 2021. - Т. 85. - №. 8. - P. 1415-1426.

31. Venkatesan, M. Virtual and augmented reality for biomedical applications / M.Venkatesan, H. Mohan, J. R. Ryan, C. M. Schürch, G. P. Nolan, D.H. Frakes //Cell Reports Medicine. - 2021. - Т. 2. - №. 7. - P. 100348 - 100353.

32. Redlinger, E. Comparing brain activity in virtual and non-virtual environments: AVR & EEG study / E. Redlinger, C. Shao // Measurement: Sensors. -2021. - Т. 18. - P. 100062 - 10072.

33. Staroverova, N. A. The development of rolling-stock virtual simulator / N.A. Staroverova, M.L. Shustrova, Y.N. Zatsarinnaya // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2019. - T. 1399. - №. 4. - P. 44025 - 44030.

34. Tuta, J. A conceptual model of agumented virtual and reality in cadet training / J. Tuta, L. Luic, Z. Car // 2019 3rd European Conference on Electrical Engineering and Computer Science (EECS). - IEEE, 2019. - C. 128-133.

35. Sharma, S. Collaborative Virtual Assembly Environment for Product Design / S. Sharma, S.T. Bodempudi, M. Arrolla, A. Upadhyay // 2019 International Conference on Computational Science and Computational Intelligence (CSCI). -IEEE, 2019. - P. 606-611.

36. Qian, J. Optimal auction for resource allocation in wireless virtualization: A deep learning approach / J. Qian, K. Zhu, R. Wang, Y. Zhao // 2019 IEEE 25th International Conference on Parallel and Distributed Systems (ICPADS). - IEEE. -2019. - P. 535-538.

37. Wang, Y. Virtual simulation of zero-point alignment for industrial robots / Y. Wang, B. Shen., L. Li // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2019. - T. 1345. - №. 4. - P. 042081 - 042085.

38. Salam, H. A. Improving Prediction Accuracy for Power Consumption in Virtual Environments / H.A. Salam, F. Davoli, A. Timm-Giel // 2019 29th International Telecommunication Networks and Applications Conference (ITNAC). -2019. - P. 1-6.

39. He, Q. VR-based complex equipment maintenance training system / Q. He, X. Cheng, Z. A. Cheng // 2019 Chinese Automation Congress (CAC). - IEEE, 2019. - P. 1741-1746.

40. Barsom, E.Z. Systematic review on the effectiveness of augmented reality applications in medical training / E.Z. Barsom, M. Graafland, M.P. Schijven // Surgical endoscopy. - 2016. - T. 30. - №. 10. - P. 4174-4183.

41. Ильина, И.Е. Использование тренажера ТА-2 для подготовки водителей / И.Е. Ильина, С.А. Евстратова, Е.А. Кротова /Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2015. - №. 1 (13). - С. 126-131.

42. Фролов, Д. А. Архитектура и сценарии компьютерного тренажера для подготовки персонала промышленных предприятий / Д.А. Фролов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2013. - Т. 4. - №. 1 (73). - С. 197-202.

43. Роганов, В. Р. Имитаторы визуальной обстановки для тренажеров подготовки водителей транспортных средств / В. Р. Роганов, М. Ю. Михеев, Е.А. Асмолова, Т.В. Жашкова // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». - 2016. - Т. 2. - С. 326-328.

44. Яговкин, В.И. Интерактивный тренажерный комплекс для государственных образовательных учреждений / В.И. Яговкин, С.К. Стафеев // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2010. - №. 5 (69). - С. 122-125.

45. Сладковский, А. Информационная система визуализации 3D -моделей на базе IntergraphSmartPlantReview / А. Сладковский, Е. Кузьмин, О. Шалаева // САПР и графика. - 2011. - №. 9. - С. 2-5.

46. Zhu, E. Augmented reality in healthcare education: an integrative review / E. Zhu, A. Hadadgar, I. Masiello, N. Zary // PeerJ. - 2014. - Т. 2. - P. 469.- 486

47. Maggio, L. A. Designing evidence-based medicine training to optimize the transfer of skills from the classroom to clinical practice: applying the four-component instructional design model / S. Garg, J. Quintas, J. Cruz, A.M. Pascoal //Academic Medicine. - 2015. - Т. 90. - №. 11. - P. 1457-1461.

48. Kurtz, S. Teaching and learning communication skills in medicine / S. Kurtz, J. Silverman, J. Draper - CRC press, 2016. - 376 p.

49. Karaku§, A. Computer-based simulation training in emergency medicine designed in the light of malpractice cases / A. Karaku§, L. Duran, Y. Yavuz, L. Altintop, F. Qali§kan // BMC medical education. - 2014. - Т. 14. - №. 1. - С. 1 - 5.

50. Helle, S. Miracle handbook: guidelines for mixed reality applications for culture and learning experiences / S. Helle - University of Turku - 2017. - 92 p.

51. Alshaer, A. Immersion factors affecting perception and behaviour in a virtual reality power wheelchair simulator / A. Alshaer, H. Regenbrecht, D. O'Hare // Applied ergonomics. - 2017. - Т. 58. - P. 1-12.

52. Hua, H. Enabling focus cues in head-mounted displays / H. Hua // Proceedings of the IEEE. - 2017. - Т. 105. - №. 5. - P. 805-824.

53. De Bruecker, P. A three-stage mixed integer programming approach for optimizing the skill mix and training schedules for aircraft maintenance / P. De Bruecker, J. Be^n, J. Van den Bergh // European Journal of Operational Research. -2018. - Т. 267. - №. 2. - P. 439-452.

54. Roberts, E. Management and training programs of military drone small unmanned aircraft systems / E. Roberts, A. Beck // Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. -SAGE Publications, 2017. - Т. 61. - №.1.

- P. 1131-1135.

55. Мистров, Л.Е. Основы принятия решений по разработке (модернизации) авиационных многофункциональных тренажеров / Л.Е. Мистров, Е. М. Шеповалов // Успехи современной радиоэлектроники. - 2019. -№ 6. - С. 66-76.

56. Kasirzadeh, A. Airline crew scheduling: models, algorithms, and data sets / A. Kasirzadeh, M. Saddoune, F. Soumis // EURO Journal on Transportation and Logistics. - 2017. - Т. 6. - №. 2. - P. 111-137.

57. Jensen, R. S. Pilot judgment and crew resource management / R.S. Jensen.

- Routledge, 2017. - 368 p.

58. Alfes, C. M. Critical care transport training: new strides in simulating the austere environment / C.M. Alfes, S. L. Steiner, C. F. Manacci // Air medical journal.

- 2015. - Т. 34. - №. 4. - P. 186-187.

59. Jensen, S. Energy-efficient operational training in a ship bridge simulator / S. Jensen, M. Lützen, L.L. Mikkelsen, H.B. Rasmussen //Journal of Cleaner Production. - 2018. - T. 171. - P. 175-183.

60. Ibrahim, A. M. Educational technology in MET simulator-based training and information technology in MET / A. M. Ibrahim, A. K. Tawfik // Int J Mech Eng.

- 2015. - T. 4. - №. 3. - P. 1-10.

61. Haller, A. Transhipment Simulators for Training of Ports' Personnel / A. Haller, L.M. Putz, O. Schauer // Advanced Engineering Forum. - Trans Tech Publications. - 2015. - T. 13. - P. 277-281.

62. Vaughan, N. An overview of self-adaptive technologies within virtual reality training / N. Vaughan, B. Gabrys, V. N. Dubey // Computer Science Review. -2016. - T. 22. - P. 65-87.

63. Huan, S. Research on Desktop System of the Space Flight TrainingSimulator / S. Huan, S. Wang, H. Deng // Man-Machine-Environment System Engineering. - Springer Singapore, 2016. - P. 583-591.

64. Pyatibratov, G.Y. Design Principles and Implementation of Advanced Simulators for Training Astronauts to Work in Zero or Low Gravity Conditions / G.Y. Pyatibratov, O.A. Kravchenko, A.M. Kivo // Procedia Engineering. - 2016. - T. 150.

- p. 1410-1414.

65. Liu, P. The Utility Evaluation of the Astronaut Virtual Training System in Layout Familiarization Training / P. Liu, G. Jiang, Y. Liu, M. An //IT Convergence and Security (ICITCS), 2016 6th International Conference. - IEEE, 2016. - P.1-4.

66. Csikszentmihalyi, M. New conceptions and research approaches to creative-ty: Implications of a systems perspective for creativity in education / M. Csikszentmihalyi, R. Wolfe // The systems model of creativity. - Springer Netherlands, 2014. - P. 161-184.

67. Crisp, G. The impact of developmental education on community college persistence and vertical transfer / G. Crisp, C. Delgado // Community College Review.

- 2014. - T. 42. - №. 2. - P. 99-117.

68. Подготовка инженера в реально-виртуальной среде опережающего обучения: Монография / Г. С. Дьяконов, В. М. Жураковский, В. Г. Иванов [и др.]. - Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2009. - 395 с.

69. Рыжкова, М. Н. Математическая модель процесса управления обучением / М.Н. Рыжкова //Вестник Череповецкого государственного университета. - 2015. - №. 6 (67). - С. 41-47.

70. Ley, T. Modeling competencies for supporting work-integrated learning in knowledge work /T. Ley, A. Ulbrich, P. Scheir, S.N. Lindstaedt, B. Kump //Journal of Knowledge Management. - 2008. - Т. 12. - №. 6. - P. 31-47.

71. Hung, D. Engaged learning with emerging technologies /D. Hung, M. S. Khine. - Springer, 2006. - 289 p.

72. Williams, P. W. Assessing mobile learning effectiveness and acceptance: дис. - The George Washington University, 2009.- 189 p.

73. Rahamat, R. Learners' Evaluation of an e-learning material / R. Rahamat, P. M. Shah, R. Din, S. N. Puteh, M.A. Embi, J.A. Aziz //Proceedings of the 10th WSEAS e-Activities. - 2011. - P. 77-82.

74. Berestneva, O. Students' competence assessment methods / O. Berestneva, O. Marukhina, G. Benson, O. Zharkova // Procedia-Social and Behavioral Sciences. - 2015. - Т. 166. - P. 296-302.

75. Ivanov, V.G. Regional experience of students' innovative and entrepreneurial competence forming / V.G. Ivanov, A.R. Shaidullina, A.S. Drovnikov, S.A. Yakovlev // Review of European Studies. - 2014. - Т. 7. - №. 1. - P. 35-40.

76. Angelo, R.L. A proficiency-based progression training curriculum coupled with a model simulator results in the acquisition of a superior arthroscopic Bankart skill set / R.L. Angelo, R.K.N. Ryu, R.A. Pedowitz, W. Beach // Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic & Related Surgery. - 2015. - Т. 31. - №.10. - P. 18541871.

77. Ефремов, А.В. Педагогические аспекты использования учебно-тренажерных комплексов в тактико-специальной подготовке военных специалистов / А.В. Ефремов, О.Г. Заец, А.И. Шишков // Мир образования -образование в мире. - 2017. - № 3(67). - С. 222-225.

78. Багдасарова, Ю.А. Использование виртуальных тренажерных комплексов при формировании профессионально -экологической компетентности у будущих специалистов в области трубопроводного транспорта / Ю.А. Багдасарова // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Психолого-педагогические науки. - 2013. - №. 1 (19). - С. 11-19.

79. G^siorek, K. Virtual Reality Technologies in the Training of Professional Drivers. Comparison of the 2D and 3D Simulation Application / K. G^siorek, E. Odachowska, A. Matysiak // International Scientific Conference Transport of the 21st Century. - Springer, Cham, 2019. - P. 133-142.

80. Strojny, P. Kwestionariuszimmersji-polskaadaptacja i empirycznaweryfikacjanarz^dzia / P. Strojny, A. Strojny //Homo Ludens. - 2014. - Т. 1. - №. 6. - P. 171-186.

81. Asghar, I. A Virtual Reality Based Gas Assessment Application for Training Gas Engineers / I. Asghar, O.A. Egaji, L. Dando, M. Griffiths, P. Jenkins // Proceedings of the 9th International Conference on Information Communication and Management. - 2019. - P. 57-61.

82. Cooper, N. Augmented cues facilitate learning transfer from virtual to real environments / N. Cooper, F. Milella, I. Cant, C. Pinto, M. White, G. Meyer // 2016 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR-Adjunct). - IEEE, 2016. - P. 194-198.

83. Величковский, Б. Б. Когнитивный контроль и чувство присутствия в виртуальных средах / Б.Б. Величковский, А.Н. Гусев, В.Ф. Виноградова //Экспериментальная психология. - 2016. - Т. 9. - №. 1. - С. 5-20.

84. Селиванов, В.В. Влияние средств виртуальной реальности на формирование личности / В.В. Селиванов, Л.Н. Селиванова //Непрерывное образование: XXI век. - 2016. - №. 2 (14).- С. 41-43.

85. Иванова, А. В. Технологии виртуальной и дополненной реальности: возможности и препятствия применения / А.В. Иванова // Стратегические решения и риск-менеджмент. - 2018. - №. 3 (108). - С. 88-107.

86. Авербух, Н.В. Психологические аспекты феномена присутствия в виртуальной среде/ Н.В. Авербух // Вопросы психологии. - 2010. - Т. 5. - С. 100-108.

87. Riva, G. 7 Measuring Presence: Subjective, Behavioral and Physiological Methods / G. Riva, F. Davide, W. A.Jsselsteijn // Being there: Concepts, effects and measurement of user presence in synthetic environments. - 2003. - P. 110-118.

88. Sadowski, W. Presence in virtual environments / W. Sadowski, K. Stanney // Handbook of virtual environments: Design, implementation, and applications. - 2002. - P. 791-806.

89. LaViola Jr, J. J. A discussion of cybersickness in virtual environments / J. J. LaViola Jr // ACM Sigchi Bulletin. - 2000. - Т. 32. - №. 1. - P. 47-56.

90. Van Emmerik, M.L. Internal and external fields of view affect cybersickness / M.L. Van Emmerik, S.C. de Vries, J.E. Bos // Displays. - 2011. - Т. 32. - №. 4. - P. 169-174.

91. Исмаилов, Д.Г. Преодоление киберболезни при иммерсионном погружении в игры и тренажеры с использованием виртуальной реальности / Д.Г. Исмаилов, В.В. Кугуракова // Вестник НЦБЖД. - 2020. - № 4(46). - С. 81-88.

92. Обухов, А. Д. Методология структурно-параметрического синтеза адаптивных информационных систем на основе нейросетевых технологий: дис.... д-ра тех.наук: 2.3.1 / Обухов Артем Дмитриевич. - Тамбов., 2021. - 575c.

93. Власов, С.А. Адаптация математической модели компьютерного тренажерного комплекса на основе базы данных реального времени / С.А. Власов, И.А. Вялых, А.О. Колыхматов // Вестник Пермского национального

исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2018. - №. 28. - С. 50-61.

94. Мальцев, А.В. Разработка учебно-тренировочного комплекса для обучения действиям личного состава в случае возникновения пожара на объекте с массовым пребыванием людей / А.В. Мальцев, Н.М. Смирнова // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2018. - Т. 1. - С. 1067 - 1071.

95. Кулиш, И.Н. Учебная информационная модель тренажера по управлению стрельбой / И.Н. Кулиш // Программные продукты и системы. -2011. - №1. - С. 160-163.

96. Ивахно, Н.В. Структура и алгоритм контура самодиагностики интеллектуальных тренажеров дыхательной мускулатуры / Н.В. Ивахно // Биотехносфера. - 2015. - №. 3 (39). - С. 40-44.

97. Роганов, В.Р. О необходимости учета комплексного подхода при создании и исследовании информационных моделей виртуального пространства тренажерных систем / В.Р. Роганов, И.Ю. Семочкина, М.В. Тюрин // Надежность и качество сложных систем. - 2015. - №. 4 (12). - С. 38-45.

98. Волкогон, В.В. Обоснование создания тренажерного комплекса по проектированию и моделированию траловых систем / В.В. Волкогон, А.А. Недоступ, А.О. Ражев // Морские интеллектуальные технологии. - 2017. - № 4-2(38). - С. 177-185.

99. Мистров, Л.Е. Метод синтеза функционального облика авиационных многофункциональных тренажеров/ Л.Е. Мистров, Е.М. Шеповалов // Информационно-экономические аспекты стандартизации и технического регулирования. - 2020. - №. 2. - С. 54.

100. Решетников, В.Н. Основы построения тренажерно-обучающих систем сложных технических комплексов / В.Н. Решетников, К.А. Мамросенко // Программные продукты и системы. - 2011. - №. 3. - С. 86-90.

101. Сердюков, К.Е. Исследование способов оценки сложности программного кода при генерации входных тестовых данных/ К.Е. Сердюков,

Т.В. Авдеенко // Информационные технологии и нанотехнологии (ИТНТ-2020).

- 2020. - Т. 4. - С. 662.

102. Маевский, Д.А. Оценка количества дефектов программного обеспечения на основе метрик сложности / Д.А. Маевский, С.А. Яремчук // Электротехнические и компьютерные системы. - 2012. - №. 7. - С. 113-120.

103. Туровец, С.Д. Оценка цикломатической сложности программного обеспечения / С.Д. Туровец, А.П. Котенко // Фундаментальные исследования, методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике.

- 2017. - С. 131-132.

104. Стефанова, Н.А. Оценка стоимости разработки программного обеспечения / Н.А. Стефанова, Д. Курбангелдыев // Актуальные вопросы современной экономики. - 2020. - № 1. - С. 67-72.

105. Alekseev, S. Methodology of software systems simulation development for virtual/augmented reality systems/ S. Alekseev // International Review on Modelling and Simulations. - 2018. - Т. 11. - №. 4. - P. 252-258.

106. Подготовка инженера в реально-виртуальной среде опережающего обучения: Монография / Г.С. Дьяконов, В.М. Жураковский, В.Г. Иванов [и др.].

- Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2009. - 395 с.

107. Якупова, Д.И. Оценка стоимости разработки приложений с использованием метрик программного кода и модели COCOMO II / Д.И. Якупова, М.А. Николаева // Молодежь и наука: актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований. : материалы II Всероссийской национальной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.

- Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2019. - С. 520-523.

108. Индивидуальное обучение специалистов рабочим профессиям. — Текст: электронный // gwpro: [сайт]. - URL: https://gwpro.ru/ (дата обращения: 19.07.2022).

109. Краснянский, М. Н. Математическая модель процесса обучения в адаптивных тренажерных комплексах для эргатических систем профессионального назначения / М. Н. Краснянский, Д. Л. Дедов, А. Д. Обухов, С.Ю. Алексеев // Информатизация образования и науки. - 2018. - № 4(40). - С. 81-93.

110. VR-тренажер «Оказание первой помощи пострадавшему в шахте» [Электронный ресурс]. URL: https://www.youtube.com/watch?v=YoKwtAlS2Xs (Дата обращения: 20.05.2022).

111. Захаров, А.Ю. Структурно-параметрический синтез физических моделей изолирующих дыхательных аппаратов для тренажерных комплексов виртуальной/дополненной реальности: дис. ... канд. тех. наук: 05.13.01/ Захаров, Александр Юрьевич. - Тамбав, 2020. - 191c.

112. КУЗБАСС-ЦОТ «Живая шахта». - Текст: электронный // Кузбасский межотраслевой центр охраны труда: [сайт]. - URL: https://kuzbasscot.ru/trenazhery_vr/ (дата обращения: 19.07.2022).

113. VR-тренажеры «Действия при возникновении пожара». - Текст: электронный // PROMVR: [сайт]. - URL: https://promvr.net/deystviya_pri_pozhare (дата обращения: 19.07.2022).

114. Flaimsystems - Текст: электронный // Flaimsystems: [сайт]. - URL: https://flaimsystems.com/products/trainer (дата обращения: 19.07.2022).

115. Черепанов, А.В. Компетенции ключевых сотрудников: их оценка и развитие в стратегическом управлении организаций / А.В. Черепанов, Г.А. Рехтина // Экономический обзор. - 2020. - №. 11. - С. 27-32.

116. Разработчик VR и AR приложений DreamPort [Электронный ресурс] URL: https://dreamport.pro/ (дата обращения: 20.05.2022).

117. Универсальные VR-тренажеры для промышленных и строительных предприятий [Электронный ресурс]. URL: https://promvr.net/ (Дата обращения: 20.05.2022).

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное) Атлас функциональных диаграмм методики структурно-параметрического синтеза системы визуализации

й> 1 ъ тз з

3 £ ш ГО о ж о а

Метрики оценки качества компонентов визуализации

Аналитическая

группа

о

о э

п Ш <и

Техническая документация компонентов

Техническое задание

Метрики оценки качества компонентов визуализации

го

<-> X £ 1 Ш

5 го

я о го т. о

ГО

Аналитическая группа

Матрицы ранжирования компонентов

£ н

Н

О 5 2

О" Т5 — ш

о ^ О

о э

ч "О

со о

? й

г го Ь

го

Н

СО 0"

о

н

й ■О

и> я

ш ч

с <

А4 5 5 "О •<

Метрики оценки качества компонентов визуализации

ш

з го 2

и 5 >3

с Е ч

•Е в»

- о О

- О =5

§ г?

5

О)

>

о X

-1 2 ш

"и X ^

01 О X

X 5 Ф и X

X О ■в

№ ч о

X я со

о ш

> Х< н

СП [Г

К)

Б =

Разработчики

п >

о < ф X X 01 а

г ф X н X л ф о X ы X ■о

01 о

с ш

> (Л X г 5 01 н Г

Постановка задачи

структурно-параметрического синтеза системы визуализации

ф 5

2 ^ сг

- п>

я

о

г

ш 5 □ О □ о э о

(0 X ф в> ч э

"О 5 ■о

0) Й ш г го

о и о В) ¿3 (Г I ь

со 0) с л ч ■о го 5

5 0" Г ч

5 О Г

5 ч ф г го

> Г

ел

Критерии оптимизации

системы визуализации

л в о

т;

0 ф

и

01 Ь 01

О ■С "О

(О

компонентов визуализации

Экспертные оценки по метрике «Отображение»

Таблица Б.1 - Сводная экспертная оценка компонента «Монитор»

Монитор Точность восприятия размеров 3D объектов Точность восприятия расстояний Уровень погружения, объемность визуализации Работа с высокополигональными сценами Возможность высокочастотно й отрисовки отображения

Э1 5 1 9 10 10

Э2 6 3 8 9 9

Э3 4 1 7 10 8

Э4 6, 2, 8, 10, 9,

Э5 5, 3, 8, 9, 8,

Сумма 5,20 2,00 8,00 9,60 8,80

Таблица Б.2 - Сводная экспертная оценка компонента «Проектор»

Проектор Точность восприятия размеров 3D объектов Точность восприятия расстояний Уровень погружения, объемность визуализации Работа с высокополигональными сценами Возможность высокочастотно й отрисовки отображения

Э1 5 5, 6, 10, 8,

Э2 6, 3, 8, 9, 7,

Э3 4, 1, 7, 9, 8,

Э4 7, 4, 8, 10, 6,

Э5 7, 3, 8, 10, 7,

Сумма 5,80 3,20 7,40 9,60 7,20

Таблица Б.3 - Сводная экспертная оценка компонента «Смартфон»

Смартфон Точность Точность Уровень Работа с Возможность

восприятия размеров 3D объектов восприятия расстояний погружения, объемность визуализации высокополигональными сценами высокочастотн ой отрисовки отображения

Э1 3, 1, 7, 3, 6,

Э2 4, 1, 6, 2, 9,

Э3 3, 1, 5, 1, 8,

Э4 5, 2, 3, 5, 7,

Э5 2, 2, 5, 3, 6,

Сумма 3,40 1,40 5,20 2,80 7,20

Шлем ^ Точность Точность Уровень Работа с Возможность

восприятия размеров 3D объектов восприятия расстояний погружения, объемность визуализации высокополигональными сценами высокочастотн ой отрисовки отображения

Э1 9, 9, 10, 7, 10,

Э2 7, 9, 10, 8, 9,

Э3 8, 8, 10, 9, 9,

Э4 6, 9, 9, 8, 10,

Э5 9, 10, 10, 9, 10,

Сумма 7,80 9,00 9,80 8,20 9,60

Таблица Б.5 - - Сводная экспертная оценка компонента «Очки АЯ»

Очки AR Точность Точность Уровень Работа с Возможность

восприятия размеров 3D объектов восприятия расстояний погружения, объемность визуализации высокополигональными сценами высокочастотн ой отрисовки отображения

Э1 2, 1, 3, 3, 6,

Э2 1, 1, 1, 2, 9,

Э3 2, 2, 2, 1, 8,

Э4 1, 1, 3, 2, 7,

Э5 1, 1, 1, 3, 6,

Сумма 1,40 1,20 2,00 2,20 7,20

Таблица Б.6 - - Сводная экспертная оценка компонента «Очки МЯ»

Очки МЯ Точность Точность Уровень Работа с Возможность

восприятия размеров 3D объектов восприятия расстояний погружения, объемность визуализации высокополигональными сценами высокочастотн ой отрисовки отображения

Э1 10, 10, 10, 5, 5,

Э2 9, 10, 9, 2, 6,

Э3 9, 10, 9, 2, 8,

Э4 10, 10, 10, 2, 7,

Э5 10, 9, 10, 4, 5,

Сумма 9,60 9,80 9,60 3,00 6,20

Экспертные оценки по метрике «Взаимодействие» Таблица Б.7 - Сводная экспертная оценка компонента «Клавиатура

и мышь»

Клавиатура и мышь с «крупными» объектами с «мелкими» объектами Реалистичность взаимодействия

Э1 5, 1, 1,

Э2 2, 2, 1,

Э3 2, 2, 2,

Э4 6, 2, 3,5

Э5 5, 4, 3,

Сумма 4,00 2,20 2,10

"Игровые" с «крупными» с «мелкими» Реалистичность

контроллеры объектами объектами взаимодействия

Э1 5, 5, 6,

Э2 6, 2, 6,

Э3 4, 2, 7,

Э4 6, 2, 5,

Э5 5, 4, 7,

Сумма 5,20 3,00 6,20

Таблица Б.9 - Сводная экспертная оценка компонента «Контроллеры

УЯ, ЛЯ, МЯ»

Контроллеры УЯ, ЛЯ, МЯ с «крупными» объектами с «мелкими» объектами Реалистичность взаимодействия

Э1 5, 5, 7,

Э2 8, 3, 8,

Э3 7, 6, 6,

Э4 6, 3, 5,

Э5 5, 4, 5,

Сумма 6,20 4,20 6,20

Таблица Б.10 - Сводная экспертная оценка компонента «Система отслеживания

движений»

Система с «крупными» с «мелкими» Реалистичность

отслеживания объектами объектами взаимодействия

движений

Э1 9, 9, 9,

Э2 8, 8, 8,

Э3 10, 7, 10,

Э4 7, 9, 6,

Э5 10, 8, 7,

Сумма 8,80 8,20 8,00

Таблица Б.11 - Сводная экспертная оценка компонента «Имитатор спец.

инструмента»

Имитатор спец. инструмента с «крупными» объектами с «мелкими» объектами Реалистичность взаимодействия

Э1 9, 10, 10,

Э2 6, 9, 10,

Э3 8, 10, 10,

Э4 9, 9, 9,

Э5 7, 10, 10,

Сумма 7,80 9,60 9,80

Таблица Б.12 - Сводная экспертная оценка компонента «Клавиатура и мышь»

Клавиатура Точность Реалистичность Точность

и мышь перемещения перемещения позиционирования

Э1 2, 1, 4,

Э2 1, 1, 2,

Э3 1, 1, 3,

Э4 3, 2, 4,

Э5 2, 1, 3,

Сумма 1,80 1,20 3,20

Таблица Б.13 - Сводная экспертная оценка компонента «"Игровые" контроллеры»

"Игровые" Точность Реалистичность Точность

контроллеры перемещения перемещения позиционирования

Э1 4, 3, 4,

Э2 3, 3, 5,

Э3 4, 1, 4,

Э4 2, 2, 6,

Э5 2, 2, 5,

Сумма 3,00 2,20 4,80

Таблица Б.14 - Сводная экспертная оценка компонента «Контроллеры УЯ, АЯ, ЫЯ»

Контроллеры Точность Реалистичность Точность

УЯ, АЯ, ЫЯ перемещения перемещения позиционирования

Э1 5, 4, 7,

Э2 3, 3, 8,

Э3 5, 4, 9,

Э4 3, 2, 7,

Э5 4, 2, 9,

Сумма 4,00 3,00 8,00

Таблица Б.15 - Сводная экспертная оценка компонента «Система отслеживания

движений»

Система отслеживания движений Точность перемещения Реалистичность перемещения Точность позиционирования

Э1 9, 10, 10,

Э2 10, 10, 10,

Э3 7, 10, 10,

Э4 9, 9, 9,

Э5 9, 9, 10,

Сумма 8,80 9,60 9,80

Таблица Б.16 - Сводная экспертная оценка компонента «УЯ-платформы»

УЯ-платформы Точность перемещения Реалистичность перемещения Точность позиционирования

Э1 8, 7, 9,

Э2 7, 8, 8,

Э3 10, 10, 8,

Э4 7, 7, 10,

Э5 10, 9, 10,

Сумма 8,40 8,20 9,00

Таблица Б.17 - Сводная экспертная оценка компонента «Уникальная система

создания физических нагрузок»

Уникальная система создания физических нагрузок Точность перемещения Реалистичность перемещения Точность позиционирования

Э1 10, 10, 9,

Э2 10, 10, 10,

Э3 10, 10, 10,

Э4 9, 10, 9,

Э5 9, 9, 10,

Сумма 9,60 9,80 9,60

Экспертные оценки по метрике «Звуковое сопровождение» Таблица Б.18 - Сводная экспертная оценка компонента «Одноканальная

система»

Одноканальная Точность Реалистичность Точность

система перемещения перемещения позиционирования

Э1 2, 1, 6,

Э2 4, 1, 5,

Э3 1, 1, 5,

Э4 3, 2, 4,

Э5 2, 1, 6,

Сумма 2,40 1,20 5,20

Таблица Б.19 - Сводная экспертная оценка компонента «Системы объемного

звучания»

Системы объемного звучания Точность перемещения Реалистичность перемещения Точность позиционирования