Подготовка специалистов по радиационному виду неразрушающего контроля с применением цифровых технологий

Целью исследования является разработка прикладного программного обеспечения, включая VR-технологии, для увеличения числа подготавливаемых специалистов по радиационному виду неразрушающего контроля за счет снижения удельной нагрузки на радиографические лаборатории при сохранении объёмов практических занятий, приобретаемых компетенций и формируемых профессиональных навыков.

Методы. Рассмотрены основные факторы востребованности симулятора промышленной радиографии применительно к практической части образовательного цикла. Выделены наиболее значимые аспекты практической подготовки, доступные для их виртуальной реализации. Представлены результаты программной реализации математических моделей физических и физико-химических процессов ионизирующего излучения в контексте формирования цифрового двойника радиографического изображения.

Результаты. Выполнена практическая реализация дидактических материалов в виде программно-аппаратного VR-симулятора в составе цифровой образовательной среды для решения задач обучения, переподготовки, подготовки к аттестации персонала и предоставления допуска специалистов к выполнению работ по радиационному виду неразрушающего контроля на объектах. Исследованы физические и технологические аспекты, выполнены моделирование, алгоритмизация и программная реализация VRсимулятора. Результаты апробации учебных программ с интеграцией занятий в VR-симуляторе промышленной радиографии показали, что общее время практики обучающихся увеличивается на 30‒65% при одновременном сокращении загруженности радиографической лаборатории более чем на 25%.

Заключение. Применение предложенного подхода позволит сократить экологические и медико-биологические риски за счет редуцирования требований к безопасности занятий с применением программно-аппаратного решения. Автоматизация процедур формирования тестовых заданий и контроля знаний на основе программных инструментальных средств и применения математических моделей, включая методы искусственного интеллекта, позволит достигнуть сокращения сроков обучения и поспособствует дальнейшему увеличению числа подготовленных специалистов по различным видам и методам неразрушающего контроля.

Практическая полезность разработки цифровой виртуальной среды раскрывается благодаря переносу и масштабированию полученного программно-аппаратного решения на другие виды и методы неразрушающего контроля согласно ГОСТ Р 56542-2019.

1. Brown K. Innovation in the Learning Management System (LMS): Design Elements for Retail Industry Training // Research Anthology on Business and Technical Education in the Information Era. IGI Global, 2021. Р. 375‒402. https://doi.org/10.4018/978-1-7998-5345-9.ch021.

2. E-learning for a Boring Process at an Aerospace Industry Company / D. Dindana, F. Muhammad, A. Kurniawati, M. T. Kurniawan // 2020 IEEE 7th International Conference on Industrial Engineering and Applications (ICIEA). Bangkok, Thailand: IEEE, 2020. P. 256‒ 260. https://doi.org/10.1109/ICIEA49774.2020.9101929.

3. E-learning and industry 4.0: A chatbot for training employees / F. Clarizia, M. De Santo, M. Lombardi, D. Santaniello // Proceedings of Fifth International Congress on Information and Communication Technology. 2021. N 1184. P. 445‒453. https://doi.org/10.1007/978-981-15-5859-7_44.

4. Saboonchi H., Blanchette D., Hayes K. Advancements in radiographic evaluation through the migration into NDE 4.0 // Journal of nondestructive evaluation. 2021. Vol. 40, N 17. P. 1‒12. https://doi.org/10.1007/s10921-021-00749-x.

5. NDE 4.0: Progress, promise, and its role to industry 4.0 / N. Meyendorf, N. Ida, R. Singh, J. Vrana // NDT & E International. 2023. Vol. 140, no. 8. P. 102957. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2023.102957.

6. Trampus P. Symbiosis of industry 4.0 and non-destructive evaluation. Buletin Stiintific. Kishinev, 2023. P. 43‒51.

7. Ковшов Е. Е., Кувшинников В. С., Казаков Д. Ф. Формирование рентгеновского изображения объекта неразрушающего контроля в среде виртуальной реальности // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24, № 8 (278). С. 22. https://doi.org/10.14489/td.2021.08.pp.014-022.

8. Advances in applications of Non-Destructive Testing (NDT): A review / M. Gupta, M. A. Khan, R. Butola, R. M. Singari // Advances in Materials and Processing Technologies. 2022. Vol. 8, N 2. P. 2286‒2307. https://doi.org/10.1080/2374068X.2021.1909332.

9. Салихова В. К. Современные LMS-платформы дистанционного обучения // E. Global Congress. 2023. N 3. P. 13‒18.

10. Radchikova N. P., Odintsova M. A., Sorokova M. G. The attitude of Russian university teachers towards the digital educational environment // RUDN Journal of Psychology and Pedagogics. 2023. Vol. 20, N 2. P. 311‒330. https://doi.org/10.22363/2313-1683-2023-20-2-311-330.

11. Легкова И. А., Кропотова Н. А. Особенности дистанционного обучения: риски и перспективы // Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов: сборник материалов IX Всероссийской научнопрактической конференции, посвященной 90-летию образования гражданской обороны. Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, 2022. С. 211‒215.

12. Гераськина А. С., Кушунина А. И. Изменения цифровых навыков, особенности и эффективность дистанционного образования // Научно-методические основы формирования функциональной грамотности: теория и практика современной школы: сборник лучших докладов Всероссийской с международным участием научно-практическая конференции. Коломна: Государственный социально-гуманитарный университет, 2023. С. 176‒182.

13. Разработка и реализация интеллектуальных составляющих цифровой образовательной среды / С. В. Крашенинников, Д. А. Курносов, М. А. Нахатович, Ф. А. Новиков // Современные тенденции инженерного образования: сборник трудов конференции. СПб.: Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного, 2023. С. 178‒183.

14. Aerial Nondestructive Testing and Evaluation (aNDT&E) / G. Chen, L. Li, H. Zhang, Z. Shi, B. Shang // Materials Evaluation. 2023. Vol. 81, N 1. P. 67‒73. https://doi.org/10.32548/2023.me-04300.

15. The InVizAR project: Augmented reality visualization for non-destructive testing data from jacket platforms / C. Boletsis, A. Lie, O. Prillard, K. Husby, J. Li // 18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications Conference (VISIGRAPP). Trondheim, Norwegian: SINTEF Didital, 2023. P. 114.

16. Косарина Е. И., Михайлова Н. А., Демидов А. А. Сравнение отечественных и зарубежных нормативных документов по радиографическому контролю. Преимущества и недостатки // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2021. № 5. С. 39‒48.

17. Макаров А. В. Некоторые особенности использования ГОСТ 7512-82 и ГОСТ ISO 17636-1 при контроле трубопроводов // В мире неразрушающего контроля. 2019. Т. 22, № 1. С. 22‒24.

18. Сенситометр для построения характеристических кривых радиографических пленок и определения чувствительности к излучению и градиента в соответствии с требованиями ISO 11699-1: 2008 / А. А. Демидов, Е. И. Косарина, Н. В. Коурова, Н. А. Михайлова // Труды ВИАМ. 2020. Т. 6-7, № 89. С. 81–90.

19. XCOM. URL: https://www.physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/html/ xcom1.html (дата обращения: 11.09.2023).

20. Ковшов Е. Е., Кувшинников В. С. Симуляция физических свойств материала объекта контроля в VR-тренажере промышленной радиографии // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, № 2(296). С. 4‒12. https://doi.org/10.14489/td.2023.02.pp.004-012.

21. Ковшов Е. Е., Кувшинников В. С., Казаков Д. Ф. Применение моделей цифровых двойников при формировании радиографического изображения в среде виртуальной реальности // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, № 9. С. 4–15. https://doi.org/10.14489/td.2023.09.pp.004-015.