Жобаның ғылыми жаңалығы мен маңыздылығы. Қазіргі уақытта авиация саласы Қазақстан Республикасының экономикалық өсуінің перспективалық бағыттарының бірі болып табылады, ол Қазақстанның Тұңғыш Президенті - Елбасы Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаев [1] ұсынған Қазақстанның 2050 мемлекеттік даму Стратегиясында және Мемлекет Басшысы Қасым - Жомарт Тоқаевтың Қазақстан халқына Жолдауында [2]көрініс тапты..
Ғылыми-технологиялық прогресті дамытудың инновациялық ғылыми бағыттарының бірі цифрлық технологияларды енгізу болып табылады [3], оның ішінде жасанды интеллект негізінде - қалыптастырылмайтын міндеттерді шешу мүмкіндігі [4].
Авиация саласындағы білім беру сапасын арттыру Қазақстанда "Қазақстан Республикасының әуе кеңістігін пайдалану және авиация қызметі туралы" Заңмен [5] реттелетін ұшу қауіпсіздігіне қойылатын жоғары талаптармен, Халықаралық Азаматтық авиация ұйымының (International Civil Aviation Organization - ICAO) стандарты мен ұсынылған практикасына қойылатын халықаралық талаптармен, сондай-ақ Халықаралық Азаматтық авиация ұйымының (International Civil Aviation Organization-ICAO) Қазақстан Республикасы мүше болып табылатын Еуропалық авиациялық қауіпсіздік агенттігінің (European Aviation Safety Agency - EASA).
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасында пайдаланылатын авиациялық аспаптардың, жүйелер мен агрегаттардың оқу стендтерінің басым көпшілігі өздеріне жататын авиациялық техника сияқты ескірген. Заманауи талаптарға сәйкес келетін оқу стендтеріне тапсырыс беру нақты авиациялық қондырғы, құрылғы немесе жүйе ретінде тұр. Үш өлшемді модельдер мен виртуалды нақтылық технологияларын пайдалану авиациялық техникалық құрамды дайындау үшін қазіргі заманғы талаптарға жауап беретін виртуалды Оқу стендтерін жасауға, оларды тек виртуалды шынайылық жабдығына арналған ең аз шығынмен мультиплицирлеуге мүмкіндік береді. Бұдан басқа, пандемия жағдайлары және оқу орындарының қашықтықтан оқыту нысанында карантин жағдайында болуы болашақ мамандардың практикалық құзыреттерін қамтамасыз ету үшін виртуалды тағылымдамалар, практикалық және зертханалық сабақтар ұйымдастыру маңызды жоба болып табылады.
Кіріспе бөлім. Жобаның идеясы авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері, оларды "№ 405 авиажөндеу зауыты"АҚ базасында апробациялау және енгізу бойынша интерактивті оқыту бағдарламалары Қосымшаларының клиент-серверлік логикасын жобалау және құру технологиясын әзірлеу болып табылады.
Виртуалды шындық (VR)технологиясына негізделген оқытудың интерактивті әдістерін қолдана отырып, авиация саласының кадрларын даярлаудың инновациялық тәсілі ұсынылады.
Оқу құралының рөлін атқаратын бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу арқылы мәселелер шешіледі:
Жобаның мақсаты: ICAO, EASA, IATA халықаралық стандарттары мен ұсынылатын практикасының талаптарына сәйкес авиация саласы мамандарының практикалық құзыреттерін арттыру үшін 3D және VR негізінде авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларын жобалау технологиясын әзірлеу, байқаудан өткізу және енгізу.
Зерттеу әдістері: аналитикалық зерттеулер, компьютерлік модельдеу және жобалау, зияткерлік жүйелерді есептеу және жобалау әдістерін қолдану.
Қолдану саласы. Алынған нәтижелер: авиажөндеу кәсіпорындарын цифрландыру, Автоматтандыру және басқару кезінде, оның ішінде "№405 авиажөндеу зауыты" АҚ базасында; тек авиацияда ғана емес, өндірістің басқа да салаларында, техникалық және технологиялық жабдықтарды, объектілер мен процестерді жөндеу кезінде мониторинг, басқару және бақылау аспаптары мен жүйелерін жобалау кезінде қолданылуы мүмкін. виртуалды практикаларды ұйымдастыру кезінде; қашықтықтан оқыту кезінде.
Жұмыстың маңыздылығы. Жобаны іске асыру авиация ғылымында жасанды интеллект қолдану, Техникалық көруді пайдалану, deep Learning, Data Science және Big Data сияқты инновациялық бағыттарды дамытуға ықпал ететін болады.
ҒЗЖ орындау үшін негіздеме: "2020-2022 жылдарға арналған ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық жобалар бойынша гранттық қаржыландыруға арналған конкурстық құжаттаманы бекіту туралы" Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі Ғылым комитеті Төрағасының 2020 жылғы 30 сәуірдегі № 63-нж бұйрығы, Білім және ғылым министрлігі Ғылым комитеті Төрағасының 2020 жылғы 10 қарашадағы № 171-нж бұйрығы2020-2022 жылдарға арналған ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық жобалар бойынша гранттық қаржыландыру туралы Ұлттық ғылыми кеңестердің шешімдерін, "Ақпараттық технологиялар" басымдығы бойынша гранттық қаржыландыру туралы Ұлттық ғылыми кеңестің шешімдерін бекіту туралы, телекоммуникациялық және ғарыштық технологиялар "(2020 жылғы" 14 " қазандағы № 5 хаттама).
2020 жылға арналған негізгі тапсырмалар мен күтілетін нәтижелер:
4 тоқсанға арналған тапсырма: Теориялық білім мен практикалық құзыреттілікті арттыру үшін 3D және VR негізінде инновациялық технологияларды қолдана отырып сабақтарды ұйымдастыру мен өткізудің қолданыстағы әдістері мен аппараттық-бағдарламалық технологияларын талдау.
4 тоқсанға күтілетін нәтижелер: Теориялық білім мен практикалық құзыреттерді арттыру үшін 3D және VR негізінде инновациялық технологияларды қолдана отырып сабақтарды ұйымдастыру мен өткізудің қолданыстағы әдістері мен аппараттық-бағдарламалық технологияларына талдау дайындалатын болады.
Күнтізбелік жоспарға сәйкес теориялық білім мен практикалық құзыреттілікті арттыру үшін 3D және VR негізінде инновациялық технологияларды қолдана отырып сабақтарды ұйымдастыру мен өткізудің қолданыстағы әдістері мен аппараттық-бағдарламалық технологияларына толық талдау жүргізілді.
Аналитикалық шолуды жүргізу барысында виртуалды шындықтың түсінігі мен жұмыс принципі қарастырылды, виртуалды шындық құрылғысымен жұмыс істеу механизмі сипатталды.
Өнеркәсіпте виртуалды шындықты қолдану мүмкіндіктерін талдау жабдыққа қызмет көрсету шығындарын азайту түрінде оң нәтиже көрсетті және VR технологияларын пайдаланушылар үшін бейімделудің төмен деңгейіне байланысты қазіргі қауіптерге қарамастан жұмыс тиімділігін арттырды.
Білім берудегі виртуалды шындықты қолдану мүмкіндіктерін талдау VR қосымшаларын білім беруде қолдану әдістерін бөліп көрсетуге мүмкіндік берді: есте сақтау және түсіну, алынған білімді типтік жағдайда қолдану, қиын жағдайда алған білімді қолдану және білімді бақылау әдісі. Бұдан басқа, осы зерттеу шеңберінде білім беруге VR технологияларын тарту арқылы шешілуі мүмкін білім беру проблемаларына талдау жүргізілді. Білім беру мәселесін шешудің VR мүмкіндіктеріне тәуелділігі жүйеленді және аналитикалық кесте түрінде жиналды.
Виртуалды шындықтың аппараттық құралдарын зерттеу зерттеудің келесі кезеңдері үшін қажетті негіз болып табылады.
Күнтізбелік жоспарға сәйкес 2021 жылға арналған негізгі міндеттер мен күтілетін нәтижелер:
Бірінші тоқсан тапсырмасы: Виртуалды шындық технологиясын қолдана отырып, авиация саласындағы мамандарды оқыту мәселелерін шешу үшін интерактивті оқыту бағдарламаларын қолдану мүмкіндіктерін талдау.
Күтілетін нәтижелер: Виртуалды шындық технологиясын пайдалана отырып, авиация саласының мамандарын оқыту міндеттерін шешу үшін аппараттық-бағдарламалық кешенді құру үшін техникалық шешімдерді қалыптастыру.
Екінші тоқсан тапсырмасы: 3D және VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларының аппараттық-бағдарламалық кешенін жобалауға техникалық талаптар мен техникалық тапсырманы әзірлеу.
Күтілетін нәтижелер: Интерактивті оқыту бағдарламаларының аппараттық-бағдарламалық кешеніне қойылатын сапалық және сандық талаптар. 3D және VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларының кешенін жобалауға арналған техникалық тапсырма.
Үшінші тоқсан тапсырмасы: Дизайн құжаттамасын нақты объектілерге айналдыру әдістері мен алгоритмдері негізінде жобалау технологиясын жасау. авиациялық техниканың аспаптарының, жүйелері мен агрегаттарының фотореалистік сапасының, сондай-ақ одан әрі пайдалану үшін олардың текстураларының 3D модельдерінің деректер базасын құру.
Күтілетін нәтижелер: Дизайн құжаттамасын нақты объектілерге (VR) айналдыру әдістері мен алгоритмдері негізінде жобалау технологиясы. Авиациялық техниканың аспаптарының, жүйелері мен агрегаттарының фотореалистік сапасының 3D модельдерінің, сондай-ақ одан әрі пайдалану үшін олардың текстураларының дерекқоры. 3D және VR технологиялары негізінде авиациялық техниканың тораптары мен агрегаттарын одан әрі жобалау үшін ақпаратқа қол жеткізу жылдамдығын оңтайландыру өлшемдері бойынша файлдарды құрылымдау және сақтау.
Төртінші тоқсан тапсырмасы: 3D және VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларының аппараттық-бағдарламалық кешенін жобалау.
Күтілетін нәтижелер: Аппараттық-бағдарламалық кешеннің тәжірибелік үлгісінің макеті.
Виртуалды шындық технологияларын дамыту және осы технологияларға арналған құралдардың болуы оларды әлеуметтік, экономикалық және білім беру өмірінің көптеген салаларында қолдануға мүмкіндік береді. Алайда, виртуалды шындықтың әлеуеті туралы өсіп келе жатқан хабардарлықпен қатар, жекелеген салалардың, атап айтқанда авиация саласының нақты қажеттіліктеріне бағытталған мамандандырылған виртуалды ортаны құру әрекеттері жасалуда. Демек, бір жағынан виртуалды шындыққа негізделген оқытуды жобалау мен құруды жеңілдету үшін әмбебап, бірақ сонымен бірге жан-жақты әдіснаманы жасау қажет.
Осылайша, виртуалды шындық технологиясын қолдана отырып, авиация саласындағы мамандарды оқыту мәселелерін шешу үшін интерактивті оқыту бағдарламаларын қолдану мүмкіндіктерін талдау міндетін орындау нәтижесінде осындай курстарды құрудың және оларды нақты оқу процесінде жүзеге асырудың әртүрлі кезеңдері мен кезеңдерін қарастыратын тәсіл анықталды. Бұл әдіс оқытудың дамуына байланысты қажетті элементтер мен шараларды ескереді. Сонымен қатар, бұл оларды дұрыс бағалауға және жақсартуға мүмкіндік береді. Ұсынылған әдіснаманы қолдану топ мүшелерінің жеке кезеңдер мен кезеңдерді, сондай-ақ бүкіл жобаны басқаруға, үйлестіруге және орындауға деген сенімін нығайта алады. Негізінде алынған әдістемесін енгізуге ұйытқы болды одан әрі зерттеу.
Зерттеудің екінші міндетін орындау нәтижесінде виртуалды шындық технологиясын қолдана отырып, авиация саласының мамандарын оқыту мәселелерін шешу үшін аппараттық-бағдарламалық кешенді құру үшін техникалық шешімдерді қалыптастыру жүзеге асырылды. Нәтижесінде интерактивті оқыту бағдарламаларын әзірлеу және тестілеу үшін бағдарламалық-аппараттық кешен жобаланды, интерактивті оқыту бағдарламаларының аппараттық-бағдарламалық кешеніне қойылатын сапалық және сандық талаптар айқындалды, 3D және VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларының кешенін жобалауға техникалық тапсырма дайындалды. Зерттеу барысында проблема туындады: көптеген бөліктері бар қондырғылардың көп болуы ұзақ уақытты қажет етеді. Осыған байланысты оқу процесіне енгізу үшін ең пайдалы агрегаттардың тізімін анықтау қажеттілігі туындады. Мәселені шешу үшін оқу бағдарламалық жиынтығы элементтерінің қажетті мазмұнын қалыптастырудың авторлық әдісі жасалды.
Үшінші тапсырманың нәтижесі дизайн құжаттамасын нақты объектілерге ұқсас етіп түрлендірудің әдістері мен алгоритмдеріне негізделген дизайн технологиясы болды. Жұмыс нәтижесінде бағдарламалар жиынтығын (SolidWorks, Blender3D және Unreal Engine 4) және VR ортасында кілтпен гайканы айналдырудың математикалық моделін қолдана отырып, VR қосымшаларын әзірлеу әдісі алынды. В қосымшасында ұсынылған 3D және VR технологиялары негізінде авиациялық техниканың тораптары мен агрегаттарын одан әрі жобалау үшін ақпаратқа қол жеткізу жылдамдығын оңтайландыру өлшемдері бойынша файлдарды құрылымдау және сақтау орындалды.
Төртінші міндет бойынша ғылыми-зерттеу жұмысының нәтижесі интерактивті оқыту бағдарламалық құралының жедел жұмыс механизмі және аппараттық-бағдарламалық кешеннің тәжірибелік бейнесінің макеті болып табылады.
Осылайша, 2021 жылға қойылған барлық міндеттер орындалды.
Күнтізбелік жоспарға сәйкес 2022 жылға арналған негізгі міндеттер мен күтілетін нәтижелер:
Бірінші тоқсан тапсырмасы: VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеу кезінде технологиялық процестердің интерактивті оқыту бағдарламаларын жасау, практикалық сабақтарды өткізу үшін пайдалану кезінде штаттық және штаттан тыс жағдайларды модельдеу бойынша бағдарламалық кешен құрылымын және жобалауға әдістемелік қамтамасыз етуді әзірлеу.
Күтілетін нәтижелер: VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларын эксперименттік қосымша.
Екінші тоқсан тапсырмасы: Бір серверден бірнеше қосылған клиенттерді басқаруға мүмкіндік беретін қосымшаның клиент-серверлік логикасын құру.
Күтілетін нәтижелер: VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларының эксперименттік қосымшасын сынау.
Үшінші тоқсан тапсырмасы: "№405 авиажөндеу зауыты " АҚ базасында VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларының аппараттық-бағдарламалық кешенін және эксперименттік қосымшасын апробациялау.
Күтілетін нәтижелер: VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларын эксперименттік қолдану және аппараттық-бағдарламалық кешеннің эксперименттік үлгісін сынау. Авиациялық аспаптардың, жүйелер мен агрегаттардың фотореалистік сапасының 3D модельдерін жасау.
Төртінші тоқсан тапсырмасы: "№405 авиажөндеу зауыты"АҚ базасында VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларын жобалауға арналған эксперименттік қосымшасы бар аппараттық-бағдарламалық кешенді қоса алғанда, ғылыми зерттеулердің нәтижелерін енгізу.
Күтілетін нәтижелер: "№405 авиажөндеу зауыты"АҚ кәсіпорнында VR технологияларын қолдана отырып, авиациялық техниканы жөндеудің технологиялық процестері бойынша интерактивті оқыту бағдарламаларын аппараттық-бағдарламалық кешенді және эксперименттік қосымшаны енгізу актісі. Қызметкерлерді оқыту.
Осылайша, 2022 жылға қойылған міндеттерге сәйкес жұмыстар жүргізілуде.
Жарияланған жұмыстар тізімі
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің Білім және ғылым саласындағы бақылау комитеті ұсынған басылымдардағы мақалалар:
-ҚР
Халықаралық конференциялар (баяндамалар):
-Жақын және алыс шетелдер
-ҚР
Web of Science және Scopus ҒДХБ индекстейтін басылымдардағы мақалалар:
Баспаға қабылданды:
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің Білім және ғылым саласындағы бақылау комитеті ұсынған басылымдардағы мақалалар:
-ҚР