Методологія створення інтерактивної навчальної програми віртуального моделювання порту для задач обслуговування суден
А.М. Топалов, канд. техн. наук
e-mail: topalov_ua@ukr.net; https://orcid.org/0000-0003-2745-7388
Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова
Україна, 54007, Миколаїв, пр-т Героїв України, 9
Èlektron. model. 2026, 48(4):109-123
https://doi.org/10.15407/elmodel.48.04.109
Стаття надійшла до редакції / Received 17.11.2025
Прийнята до друку / Accepted 01.01.2026
© А.М. Топалов, 2026
Стаття поширюється на умовах ліцензії відкритого доступу CC BY 4.0
Анотація
Розглянуто методологію створення інтерактивної навчальної програми віртуального моделювання порту, призначеної для дослідження та оптимізації процесів обслуговування суден. Запропоновано підхід до побудови віртуального моделювання портових систем на основі математичних моделей та чисельних експериментів. Розкрито основні етапи моделювання, включаючи визначення цілей, формування ймовірнісних характеристик потоків суден і ресурсів, а також використання законів розподілу Пуассона та Ерланга для опису динаміки портових операцій. Проаналізовано сучасні платформи симуляційного моделювання, такі як AnyLogic, Simio, FlexSim і Arena. Визначено, що інтеграція математичних моделей з високопродуктивними обчисленнями та 3D-візуалізацією забезпечує можливість реалістичного відтворення роботи порту, оцінки пропускної здатності, оптимізації використання ресурсів і підвищення ефективності логістичних процесів. Отримані результати можуть бути використані для підготовки фахівців морської галузі та вдосконалення систем управління портовими комплексами.
Ключові слова
3D-середовище, інтерактивна навчальна програма, безпека, системна модель, навчання, віртуальне моделювання, портові операції, імітаційне моделювання
Список літератури
- Bi J., Wang P., Zhang W., Bao K., Qin L. Research on the construction of a digital twin system for the long-term service monitoring of port terminals. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. Vol. 12, no. 7. Art. 1215. DOI: 10.3390/jmse12071215.
- Neugebauer J., Heilig L., Voß S. Digital twins in the context of seaports and terminal facilities. Flexible Services and Manufacturing Journal. 2024. Vol. 36, no. 3. P. 821—917. DOI: 10.1007/s10696-023-09515-9.
- Barbosa V., Pinto R., Pinheiro J., Gonçalves G., Ribeiro A. Towards a digital twin simulation for cycle times analysis in a cyber-physical production system. Proceedings of the 13th International Conference on Simulation and Modeling Methodologies, Technologies and Applications (SIMULTECH 2023). 2023. P. 369—376. DOI: 10.5220/0012123100003546.
- Gao Y., Chang D., Chen C., Xu G. A digital twin-based approach for optimizing operation energy consumption at automated container terminals. Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 385. Art. 135782. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.135782.
- Zhu M., Calderon C., Ford A., Robson C., Jin J. Digital twin for resilience and sustainability assessment of port facility. International Journal of Critical Infrastructure Protection. 2025. DOI: 10.1080/23789689.2025.2526928.
- Wang K., Xu H., Wang H., Qiu R., Hu Q., Liu X. Digital twin-driven safety management and decision support approach for port operations and logistics. Frontiers in Marine Science. 2024. Vol. 11. Art. 1455522. DOI: 10.3389/fmars.2024.1455522.
- Yang W., Bao X., Zheng Y., Zhang L., Zhang Z., Zhang Z., Li L. A digital twin framework for large comprehensive ports and a case study of Qingdao Port. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2024. Vol. 131. P. 5571—5588. DOI: 10.1007/ s00170-022-10625-1.
- El-Naggar M. Application of queuing theory to the container terminal at Alexandria seaport. Journal of Soil Science. 2010. Vol. 7, no. 4. P. 1—9. URL: https://www.internationalschol-arsjournals.com/articles/application-of-queuing-theory-to-the-container-terminal-at-alex-andria-seaport.pdf (date of access: 26.12.2025).
- Jahangard M., Xie Y., Feng Y. Leveraging machine learning and optimization models for enhanced seaport efficiency. Maritime Economics & Logistics. 2025. DOI: 10.1057/s41278- 024-00309-w.
- Bierwirth C., Meisel F. A survey of berth allocation and quay crane scheduling problems in container terminals. European Journal of Operational Research. 2010. Vol. 202, no. 3. P. 615—627. DOI: 10.1016/j.ejor.2009.05.031.
- Dragović B., Tzannatos E., Park N. Simulation modelling in ports and container terminals: Literature overview and analysis by research field, application area and tool. Flexible Services and Manufacturing Journal. 2017. Vol. 29. P. 4—34. DOI: 10.1007/s10696-016- 9239-5.
- Fedorko G., Molnár V., Mikušová N., Strohmandl J., Kižik T. Simulation of handling operations in marine container terminals for the purposes of a profession simulator. Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, no. 12. Art. 2264. DOI: 10.3390/ jmse11122264.
ТОПАЛОВ Андрій Миколайович, канд. техн. наук, доцент кафедри комп’ютеризованих систем управління Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова. У 2014 р. закінчив Навчально-науковий інститут автоматики і електротехніки Національного університету кораблебудування ім. адмірала Макарова. Область наукових досліджень — автоматизація та комп’ютерні системи.