Интерактивный лабораторный комплекс для учебного полигона в области автоматизации и управления технологическими процессами

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-3-29-37

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Рассматривается разработка интерактивного лабораторного комплекса (ИЛК) для полигона учебных лабораторий, интегрирующего реальные установки, виртуальные модели и учебно-методические сервисы. Предлагается много-уровневая архитектура полигона и ИЛК, включая объектный, логический и визуальный уровни, среду моделиро-вания МАРС, информационную систему управления лабораторией и микроконтроллерную часть. Демонстраци-онный пример с аппаратом воздушного охлаждения иллюстрирует взаимодействие цифрового двойника и реаль-ного объекта. Анализ показал, что ИЛК сочетает преимущества физических и виртуальных лабораторий, обеспе-чивая доступность и достоверность обучения.

Ключевые слова: интерактивный лабораторный комплекс, цифровой двойник, виртуальная лаборатория, реальные установки, среда моделирования МАРС, учебный полигон

Библиография статьи:
Шурыгин Ю. А. Интерактивный лабораторный комплекс для учебного полигона в области автоматизации и управления технологическими процессами / Ю. А. Шурыгин [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 3. – С. 29–37. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-3-29-37

Авторы и правообладатели:

  • Шурыгин Ю. А. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Дмитриев В. М. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Гембух Л. А. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)
  • Кочергин М. И. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (Томск, Россия)

  • 1. Дмитриев В.М. Концептуальная модель реальновиртуальной лаборатории / В.М. Дмитриев, Л.А. Гембух // Вестник ЮУрГУ. – 2022. – Т. 22, № 2. – С. 5–16.
  • 2. Дмитриев В.М. Реализация цифрового двойника в среде моделирования МАРС / В.М. Дмитриев, Л.А. Гембух, А.Е. Сахабутдинов // Вестник ЮУрГУ. – 2023. – Т. 23, № 4. – С. 26–36.
  • 3. Factory I/O [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://factoryio.com/ (дата обращения: 20.09.2024).
  • 4. PLCLogix 5000 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://plclogix.com/ (дата обращения: 20.09.2024).
  • 5. CODESYS Development System [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.codesys.com/ (дата обращения: 20.09.2024).
  • 6. Virtual and remote labs in education: A bibliometric analysis / R. Herodio et al. // Computers & Education. – 2016. – Vol. 98. – P. 14–38.
  • 7. Лебедев К.Н. Автоматизированный стенд для проведения лабораторных работ по электротехническим дисциплинам // Агротехника и энергообеспечение. – 2020. – № 4 (29). – С. 64–71.
  • 8. Wahyudi M.N.A. Understanding Virtual Laboratories in Engineering Education: A Systematic Literature Review / M.N.A. Wahyudi, C.W. Budiyanto, I. Widiastuti, P. Hatta, M.S. Bakar // International Journal of Pedagogy and Teacher Education. – 2023. – Vol. 7, No. 2. – P. 102–118.
  • 9. Virtual laboratories for education in science, technology, and engineering: A review / V. Potkonjak et al. // Computers & Education. – 2016. – Vol. 95. – P. 309–327.
  • 10. GOLDi – Grid of Online Lab Devices Ilmenau: Demonstration of online experimentation / K. Henke et al. // International Journal of Online Engineering (iJOE). – 2016. – Vol. 12, No. 04. – P. 60–62.
  • 11. The UNILabs Project: A Network of Remote Laboratories for Education in Control Engineering / S. Dormido et al. // IFAC Proceedings Volumes. – 2014. – Vol. 47, Iss. 3. – P. 9069–9074.
  • 12. The VISIR open laboratory platform 10 years of remote experiments / I. Gustavsson [et al.] // International Journal of Online Engineering. – 2014. – Vol. 10, No. 1. – P. 16–23.
  • 13. The WebLab-Deusto platform: Creating new competences through remote laboratories / J. García-Zubía et al. // International Journal of Online Engineering. – 2010. – Vol. 6, No. 1. – P. 1–7.
  • 14. Sellberg C. Virtual Laboratories in STEM Higher Education: A Scoping Review / C. Sellberg, Z. Nazari, M. Solberg // Nordic Journal of Systematic Reviews in Education. – 2024. – Vol. 2. – P. 58–75.
  • 15. Solis-Lastra J. A Light Systematic Literature Review on Remote Laboratories for Engineering / J. Solis-Lastra, B. Albertini // Proc. 2021 IEEE Sciences and Humanities International Research Conference (SHIRCON 2021). – Lima, Peru, 2021.
  • 16. Rejón C. Easy Development of Industry 4.0 Remote Labs / C. Rejón, S. Martin, A. Robles-Gómez // Electronics. – 2024. – Vol. 13, No. 8. – P. 1508.
  • 17. Digital Twin in manufacturing: A categorical literature review and classification / W. Kritzinger et al. // IFACPapersOnLine. – 2018. – Vol. 51, No. 11. – P. 1016–1022.
  • 18. Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data / F. Tao et al. // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2018. – Vol. 94. – P. 3563–3576.
  • 19. Madni A.M. Leveraging Digital Twin Technology in Model-Based Systems Engineering / A.M. Madni, C.C. Madni, S.D. Lucero // Systems. – 2019. – Vol. 7, No. 1. – P. 7.
  • 20. Кочергин М.И. Учебно-иллюстративные модули на основе многоуровневых компьютерных моделей / М.И. Кочергин, В.М. Дмитриев, Т.В. Ганджа // Современные информационные технологии и ИТ-образование. – 2023. – Т. 19, № 3. – С. 739–751.
  • 21. Li J. Effectiveness of Virtual Laboratory in Engineering Education: A Meta-analysis / J. Li, W. Liang // PLoS ONE. – 2024. – Vol. 19, No. 12.
  • 22. Alam K.M. C2PS: A Digital Twin Architecture Reference Model for the Cloud-Based Cyber-Physical Systems / K.M. Alam, A. El Saddik // IEEE Access. – 2017. – Vol. 5. – P. 2050–2063.
  • 23. Barricelli B.R. A Survey on Digital Twin: Definitions, Characteristics, Applications, and Design Implications / B.R. Barricelli, E. Casiraghi, D. Fogli // IEEE Access. – 2019. – Vol. 7. – P. 167653–167671.
  • 24. Veza I. Virtual Laboratory for Engineering Education: Review of Virtual Laboratory for Students Learning / I. Veza, A. Sule, N.R. Putra [et al.] // Engineering Science Letter. – 2022. – Vol. 1, No. 2. – P. 41–46.
  • 25. Digital Twinning remote laboratories for online practical learning / C. Palmer [et al.] // International Journal of Online and Biomedical Engineering (iJOE). – 2022. – Vol. 18, No. 08. – P. 4–24.
  • 26. Мокров Г.П. Учебный полигон как инструмент практического обучения // Автоматика, связь, информатика. – 2018. – № 3. – С. 39–42.
  • 27. Ганджа Т.В. Формализованное представление обобщенного технически сложного объекта с компьютерной моделью в контуре управления // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2012. – № 2. – С. 29–35.
  • 28. Thulukkanam K. Heat Exchanger Design Handbook. – 2nd ed. – Boca Raton: CRC Press, 2013.
  • 29. Poo M.C.-P. Are Virtual Laboratories and Remote Laboratories Enhancing the Quality of Sustainability Education? / M.C.-P. Poo, Y.-Y. Lau, Q. Chen // Education Sciences. – 2023. – Vol. 13, No. 11. – P. 1–13.
  • 30. Van den Beemt A. Remote labs in higher engineering education: engaging students with active learning pedagogy / A. Van den Beemt, S. Groothuijsen, L. Ozkan, W. Hendrix // Journal of Computing in Higher Education. – 2023. – Vol. 35, No. 2. – P. 320–340.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru