2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР И ТРЕНАЖЕРОВ ...... 7
1.1. Основные понятия программного обеспечения систем
компьютерных игр и тренажеров .............................................................. 7
1.2. Классификация программного обеспечения систем компьютерных
игр и тренажеров ....................................................................................... 12
1.3. Обзор современных компьютерных игр и тренажеров по обучению
вождению автомобиля .............................................................................. 19
Выводы по главе 1...................................................................................... 25
ГЛАВА 2. ОЦЕНКА УРОВНЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ООО «ЦЕНТР АВТО» 27
2.1. Общая характеристика деятельности предприятия ........................ 27
2.2. Анализ ИТ-инфраструктуры предприятия ...................................... 31
2.3. Выявление необходимости обновления компьютерных игр и
тренажеров центра .................................................................................... 36
Выводы по главе 2 ..................................................................................... 42
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОБНОВЛЕНИЮ
КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР И ТРЕНАЖЕРОВ ООО «ЦЕНТР АВТО» ............ 44
3.1. Разработка устава и паспорта проекта обновления компьютерных
игр и тренажеров центра .......................................................................... 44
3.2. Обоснование предложенных рекомендаций ................................... 49
3.3. Оценка экономической эффективности предложенных
рекомендаций ............................................................................................ 58
Выводы по главе 3 ..................................................................................... 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ........................................... 68
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что
средства виртуальной реальности, представленные в виде 3D-игр и
тренажеров, выступают эффективным средством обучения и закрепления
профессиональных навыков.
В настоящее время существует большой выбор компьютерных игр и
тренажеров, которые позволяют автоматизировать различные участки
деятельности предприятия и повышать его эффективность.
На рынке программного обеспечения представлено большое
количество игр, среди которых следует отметить динамические игры,
позволяющие решать интеллектуальные задачи, игры для планирования,
сюжетные игры. Все больше распространяются симуляторы, которые
применяются, как для динамического развлечения, так и обучения
различным приемам и задачам.
Симуляторы разделяют на два основных подкласса тренажеры,
имитирующие работу техники и компьютерные игры. Работа тренажеров
основана на сложности физических расчетов и их задачей является
максимальное приближение поведения прототипа к работе реальной техники.
Среди компьютерных игр и тренажеров свое распространение
получили автомобильные тренажеры, представленные современными
автосимуляторами и компьютерными играми.
Наибольшее распространение получили автомобильные тренажеры для
освоения профессиональных навыков по вождению легковых и грузовых
автомобилей, оснащенные рулем, педалями, коробкой переключения,
монитором, что позволяет создать условия реального вождения.
Автомобильные симуляторы для создания реалистичности ситуации
включают высокопрофессиональную графическую систему.
4
Мультимедийные компьютерные игры позволяют имитировать
возможные реальные неисправности с автомобилем, создавать эффекты
аварий на дорогах и тем самым получить первичное обучение вождения на
автомобиле.
Автомобильные тренажеры и компьютерные игры все больше
внедряются в деятельность школ вождения, центров обучения, работающих
на базе автосервисных предприятий и автомобильных салонов.
Эффективность обучения достигается за счёт того что автомобильный
тренажёр или компьютерная игра работают в реальных условиях вождения.
Самыми распространенными видами автомобильных тренажеров
являются тренажеры, которые позволяют изучить функциональную систему
автомобиля, включая топливную, электронную и тормозную систему.
Следовательно, выявление особенностей программного обеспечения
компьютерных игр и тренажеров обосновывает выбор темы выпускной
квалификационной работы.
Объектом исследования является программное обеспечение
компьютерных игр и тренажеров ООО «ЦЕНТР АВТО». Предметом
исследования является программное обеспечение систем компьютерных игр
и тренажеров.
Цель работы: разработать рекомендации по обновлению
компьютерных игр и тренажеров ООО «ЦЕНТР АВТО».
Задачи работы:
рассмотреть основные понятия программного обеспечения систем
компьютерных игр и тренажеров;
привести классификацию программного обеспечения системы
компьютерных игр и тренажеров;
выполнить обзор современных компьютерных игр и тренажеров по
обучению вождению автомобиля;
5
оценить уровень автоматизации предприятия;
разработать рекомендации по обновлению компьютерных игр и
тренажеров предприятия.
Практической значимостью работы является то, что предложенные
автомобильные тренажеры АТК-02, Forward V10-322А и компьютерная игра
симулятор вождения автомобиля 2015 3D позволят не только повысить
уровень автоматизации ООО «ЦЕНТР АВТО», но и получить
дополнительные доходы.
Вопросы обновления программного обеспечения систем
компьютерных игр и тренажеров постоянно обсуждаются различными
отечественными и зарубежными специалистами, среди которых следует
отметить работы Аветисяна Б. Р. [1], Александровой А. М. [2], Аксенова В.
П. [3], Андросовой Т. Б. [4], Баронова В. В. [5], Васильевой Р. М. [6],
Гвоздевой В. А. [7] и другие.
Выпускная квалификационная работа включает три части:
теоретическую, аналитическую и проектную. В теоретической части работы
рассмотрены основные понятия программного обеспечения системы
компьютерных игр и тренажеров, приведена классификация программного
обеспечения и выполнен обзор современных компьютерных игр и
тренажеров. В аналитической части работы приведена общая характеристика
деятельности предприятия, проанализирована ИТ-инфраструктура и
выявлена необходимость обновления компьютерных игр и тренажеров
центра.
В проектной части работы выполнена разработка устава и паспорта
обновления компьютерных игр и тренажеров центра, обоснованы
предложенные рекомендации и выполнена оценка экономической
эффективности предложенных рекомендаций.
6
Выпускная квалификационная работа представлена на 71 страницах, из
которых 12 таблиц, 20 рисунков, 40 источников использованной литературы.
7
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР И
ТРЕНАЖЕРОВ
1.1. Основные понятия программного обеспечения систем
компьютерных игр и тренажеров
Тренажеры относятся к системам виртуальной реальности, которая в
настоящее время применяется в различных областях деятельности человека,
и позволяют осуществлять различные исследования.
Компьютерные игры и тренажеры применяются не только как средство
развлечения и отдыха, но и выступают инструментом современного обучения
для самостоятельного закрепления навыков в определенных сферах
деятельности [5, c. 70].
Виртуальные программные тренажеры не отличаются от обычных
тренажеров, но позволяют отработать профессиональные навыки без
производственных рисков и дополнительных затрат. Их работа основана на
современных мультимедийных технологиях, 3D графике, технологиях
виртуальной реальности для отображения физических законов.
Графические 3D-приложения и технологии виртуальной реальности
позволяют симулировать различные условия, ситуации, интерфейсы. Для
осуществления взаимодействия между программно-техническими
комплексами применяются стандартные сетевые решения, такие как UDP,
TCP/IP, позволяющие передавать большие объемы информации на высокой
скорости в режиме реального времени.
Требования к разработке программного тренажера в настоящее время
достаточно жесткие, поскольку они, кроме производительности, должны
обеспечивать зрительную и чувствительную симуляцию [11, c. 34].
8
Немаловажную роль при разработке тренажеров и компьютерных игр
играет выбранное программное обеспечение, определяющее качество
компьютерной графики, возможность имитации реальных физических
законов.
При разработке тренажеров и компьютерных игр могут использоваться
стандартные интерфейсы, позволяющие не только воспроизводить графику,
но и взаимодействовать с клавиатурой, мышью, джойстиками, шлемами
виртуальной реальности.
Для разработки компьютерных игр и тренажеров применяются
различные технологии, среди которых следует выделить HTML, CSS, Ajax,
Adobe Flash, Java, Unity3D и языки программирования [17, c. 83].
Наибольшую популярность для разработки компьютерных игр и
тренажеров получили такие технологии, как Adobe Flash и Java, которые
позволяют в процесс игры вносить анимацию.
Технология Adobe Flash используется для создания мультимедиа
эффектов в компьютерной игре, и выступает инструментом для разработки
векторной графики и создания анимации.
Для разработки Flash-игр применяют такие программы, как Adobe Flash
Professional, Adobe Flex SDK, Adobe Flash Builder, Flash Develop и объектно-
ориентированные языки, среди которых следует отметить Action Script и
Flash Player.
Современная программная среда для разработки Flash-игр
поддерживает не только двухмерную графику, но и трехмерную графику,
существенно ускоряющую работу Flash-приложений. Для разработки Flash-
приложений или компьютерных игр применяют [27, c. 76]:
интегрированную среду разработки Adobe Flash Professional, которая
позволяет создавать компьютерные игры и тренажеры без применения
знаний программирования;
9
программный продукт Adobe Flash Builder, включающий в свой
состав различные объекты и библиотеки. Однако их использование
увеличивает объем приложения;
библиотеки Adobe Flex SDK и компиляцию программного
обеспечения с помощью Action Script файлов.
Поскольку продукт Adobe Flash Professional относится к коммерческим
продуктам, то многими специалистами применяется среда Flash Develop,
которая относится к открытому программному обеспечению.
Технология Java во многом аналогична Adobe Flash, поскольку
позволяет создавать компьютерные игры, представленные в виде Интернет
приложений. В основе Java-игр находится технология Java FX, основанная на
возможностях виртуальной машины Java. Разработка компьютерной игры
или программного тренажера с использованием технологии Flex намного
проще, чем Adobe Flash Builder [32, c. 503].
В настоящее время для разработки компьютерных игр или тренажеров
применяются различные 3D-движки, которые позволяют создавать
виртуальный мир, отражающий конструкции исторически значимых
объектов.
3D-движок является программным обеспечением, имеющим
программную платформу для разработки интерактивных графических
приложений. С его помощью обеспечиваются основные технологии,
упрощается процесс разработки и создается возможность запуска
компьютерной игры под различными платформами. В состав игрового
движка входят движок рендеринга или визуализатор, физический и звуковой
движок, система скриптов, анимация, технологии искусственного
интеллекта, средства для управления памятью.
10
3D-движок Ogre3D включает API-интерфейс, поддерживает DirectX и
OpenCL, технологии для отображения реалистичных трехмерных сцен с
различными природными эффектами [7, c. 54].
Движком Ogre3D поддерживаются различные типы текстурных
форматов, шейдеры, а также собственные форматы, включающие сцены,
объекты, скриптовые файлы материалов, слои. Для разработки моделей в 3D
редакторах применяются специализированные утилиты, позволяющие
сформировать трехмерные сцены.
Наиболее популярными 3D-движками являются Unreal Engine, Cry
Engine, Unity 3D, сравнение которых приведено в Таблице 1.
Таблица 1 — Сравнение наиболее известных 3D-движков
Параметры
сравнения
Unreal Engine
Cry Engine
Unity 3D
Лицензирование
Условно бесплатен
Бесплатен только для
некоммерческих целей
Коммерческая
версия
Платформы
Работает на всех
популярных
платформах
Работает под
управлением
операционных систем
Windows, PS3, Xbox
360, «ВИУ»
Поддерживается
более 25
платформами
Язык
программирования
Использует язык
программирования
C++ и визуальное
программирование
Использует языки
программирования
C++, C#
Использует языки
программирования
C++ и JavaScript
Открытый
исходный код
Имеет
Не имеет
Не имеет
Сложность
освоения
пользователем
Сложный для
пользователя
Сложный для
пользователя
Легкий для
пользователя
На основании сравнительного анализа можно сказать, что
наибольшими возможностями для разработки программных компьютерных
игр и тренажеров обладает движок Unity3D, который достаточно прост в
освоении, как для пользователя, так и для программиста [20, c. 442].
3D движок Unity3D является мультиплатформенным инструментом для
разработки профессиональных компьютерных игр и тренажеров. Этим
движком поддерживаются графические API технологии, DirectX, OpenGL.
11
Движок Unity3D предоставляет разработчику библиотеку, включающую
различные фигуры, материалы и сцены. Также в его состав входит генератор
ландшафтов, язык JavaScript, C#.
Для редактирования кода можно использовать встроенный текстовый
редактор, а также интегрированную среду разработки Visual Studio.
Разработка скриптов является неотъемлемой частью программного
продукта, и они позволяют описывать объекты в компьютерной игре и
действия пользователя. Также с помощью скриптов создаются различные
графические эффекты, описываются физические законы и реализовываются
технологии искусственного интеллекта [8, c. 50].
Для создания 3D игр необходимо, чтобы объекты подчинялись
различным законам физики. Для этого в состав Unity 3D входит физический
движок, поддерживающий физику твердых тел, тканей, материалы.
Также существует возможность импорта объектов с поддержкой
форматов для трехмерных моделей, изображений, видеофайлов, текста.
Каждый объект включает скрипт, определяющий его динамику и внешний
вид.
В движке Unity3D система анимации позволяет создавать различные
анимированные персонажи, поддерживает механизмы микширования,
синхронизации, цикла ходьбы.
Также в состав системы Unity3D входит аудиосистема. С ее помощью
разработчиками импортируются различные стандартные аудио форматы для
создания звуковых эффектов. Недостатком движка Unity3D является
отсутствие русифицированной поддержки, закрытость исходного кода и
сложность дополнения в физике с помощью сторонних возможностей [22, c.
76].
Необходимо отметить, что использование 3D движков зависит от типа
лицензии, целей игры или вида тренажера. Например, 3D движок Ogre3D