1. Введение

Программное приложение обучающих трехмерных моделей технологического оборудования требует не только отображение полигональных моделей, но и гарантии корректной работы всех его функциональных компонентов [1]. Гарантия корректной работы всех функциональных компонентов, таких как вращение модели, выбор элемента и другие взаимодействия с графическим интерфейсом программы, позволит осваивать оборудования и надежно эксплуатировать его в дальнейшем. Функциональное тестирование становится ключевым этапом жизненного цикла перед его внедрением в промышленную эксплуатацию.

Актуальность исследования обусловлена стремительным распространением трехмерного моделирования в области профессионального обучения, особенно в нефтегазовом секторе. Качественные 3D-модели, точно отражающие реальное оборудование, стали основой эффективных VR-тренажеров [2]. Однако, даже визуально совершенная модель теряет ценность, если её интерактивные функции работают некорректно. Ошибки в логике взаимодействия, неверная обработка пользовательских действий или сбои в отображении элементов могут привести к формированию у обучающихся неверных навыков, что в реальных условиях чревато авариями и финансовыми потерями. В связи с этим системное функциональное тестирование, ориентированное на проверку именно пользовательских сценариев, становится критически важным.

Целью данного исследования является разработка практической методики функционального тестирования программного приложения с обучающими трехмерными моделями технологического оборудования на основе метода «черного ящика».

Задачи исследования:

- провести анализ современных методов и инструментов функционального тестирования, в особенности для приложений с трехмерной графикой.

- разработать детальный сценарий функционального тестирования для типового блока модели «Емкость», охватывающий ключевые пользовательские операции.

- апробировать разработанный сценарий на примере конкретного программного приложения.

- предложить классификацию выявленных дефектов по степени их критичности для учебного процесса.

- сформулировать рекомендации по внедрению методики в цикл разработки аналогичных обучающих систем.

2. Теоретические аспекты функционального тестирования

В соответствии с ГОСТ Р 56939-2024 функциональное тестирование является видом работ по исследованию программы, направленный на выявление отличий между ее реально существующими и требуемыми свойствами, который решает сразу несколько критически важных задач:

- проверяет корректность работы всех сценариев взаимодействия с трехмерными моделями;

- выявляет ошибки в логике обучающего модуля;

- обеспечивает стабильность интерфейса и его реакцию на пользовательские действия;

- помогает разработчикам и методистам поддерживать соответствие между теоретической моделью и ее цифровой реализацией;

- определяет, выполняются ли требования безопасности, идентифицированные в процессе анализа требований к ПО [3].

Рассмотрим основные типы функциональных тестов (рис. 1).

Из рисунка 1 видно, что UX-тестирование является ключевым приоритетом, набрав 28%. Это означает, что в 2025 году бизнес осознает, что даже безупречно работающая с технической точки зрения система бесполезна, если она неудобна для пользователя. Компании направляют значительные ресурсы на проверку удобства, интуитивности и эмоционального отклика продукта, понимая, что именно качество пользовательского опыта становится главным конкурентным преимуществом на насыщенном рынке [4]. Лидирующая позиция функционального тестирования наглядно показывает, что сегодня недостаточно просто создать работающий продукт — он должен нравиться пользователям, поскольку именно от их удовлетворенности напрямую зависит коммерческий успех.

3. Методы функционального тестирования

Для выполнения функционального тестирования применяются современные методики испытаний, которые объединяют ручные и автоматизированные подходы, включая использование аналитики для оптимизации тестовых сценариев [5].

Рассмотрим основные методики испытаний, классифицированные по принципам доступа к внутренней структуре программы и характеру тестируемых функций:

- метод «Черного ящика». Целью данного метода заключается в том, чтобы убедиться, что программа выполняет заявленные функции корректно. А также тестировщик не имеет доступа к исходному коду. Программные средства для проведения данного метода: Selenium, Appium, Katalon Studio, TestComplete.

- метод «Белого ящика». Цель — проверить логику кода, ветвления, циклы, обработку исключений. Тестировщик анализирует внутреннюю структуру и алгоритмы программы, применяется программистами и автоматизированными системами. Для данного метода используются следующие программы – JUnit, NUnit, PyTest, TestNG.

- метод «Серого ящика». Комбинирует принципы «черного» и «белого» ящика, включает в себя частичное знание внутренней структуры программы, часто используется при тестировании API и интеграционных сценариев. Используются такие программы, как Postman, SoapUI, ReadyAPI, Robot Framework.

Одним из часто используемых методов является метод «Черного ящика». Данный метод был выбран благодаря своей универсальности и ориентации на конечного пользователя, что позволяет проверять функциональность приложения именно так, как это будет делать оператор установки, не углубляясь в детали реализации кода [8].

Ключевые техники тестирования методом «черного ящика»:

- эквивалентное разбиение — разделение входных данных на классы, обрабатываемые программой одинаково, что сокращает количество тестов. Пример: для диапазона от A до B выделяются валидные и невалидные классы значений.

- анализ граничных значений — тестирование значений на границах диапазонов и за их пределами, где наиболее вероятны ошибки. Пример: для диапазона -99 ≤ N ≤ 99 проверяются min-1, min, max, max+1.

- тестирование таблицы решений — проверка бизнес-логики через таблицу условий и действий, где каждый столбец представляет уникальное бизнес-правило и тестовый сценарий.

- тестирование переходов состояний — проверка корректных и некорректных переходов между состояниями системы, применяется для систем с четкими состояниями, например, банкоматы [9].

4. Составление сценария тестирования

С учетом выше изложенного составим сценарий функционального тестирования трехмерных моделей программного приложения (табл. 1) [6], [7].

Основные функциональные проверки включают:

- корректное функционирование вращения трехмерной модели (запуск вращения в обе стороны, мгновенная смена направления, остановка при повторном нажатии);

- загрузку и корректное отображение трехмерной модели оборудования;

- корректную работу системы проверки знаний по заданному параметру для каждой модели с отображением соответствующих сообщений;

- стабильность работы при переключении между различными моделями оборудования;

- корректное отображение подписанных элементов на трехмерной модели;

- корректное отображение статичной SCADA-схемы для каждой модели оборудования.

Прохождение 9 пункта сценария представлено на рисунке 2.

Создание подобного сценария позволит не ограничиваться внешней проверкой. Например, в Unity Test Framework можно внедрить автотесты, отслеживающие корректность работы скриптов взаимодействия. Такой подход экономит время и повышает стабильность системы после обновлений.

Для сложных трехмерных моделей с высокой детализацией важно проводить визуальное тестирование вручную, так как автоматические инструменты пока не способны полноценно оценить качество рендеринга, отражений и реалистичность анимации.

Кроме того, полезно создавать отдельные сценарии для проверки стабильности трехмерного рендера, особенно если используется физически корректное освещение. Иногда достаточно небольшой ошибки в скрипте или конфликтов между материалами, чтобы нарушить отображение всей модели.

5. Обработка результатов тестирования и классификация дефектов

После выполнения функционального тестирования по сценарию составляется акт выявленных несоответствий, который позволяет внести корректировку в программное приложение [10]. Для обучающих программных приложений типичными проблемами являются несоответствие логики обучения и поведения модели, неправильная обработка пользовательских событий или сбои в синхронизации звука и графики.

На примере рассмотрим классификацию дефектов, представленных в таблице 2.

Использование систем управления дефектами, таких как JIRA, TestRail или Redmine позволяет структурировать процесс тестирования. Каждое найденное отклонение фиксируется с указанием версии, модуля и условий воспроизведения.

На практике также важно выстраивать обратную связь между тестировщиками и разработчиками. Например, после каждой итерации тестирования в Unity можно автоматически генерировать отчет о дефектах в формате CSV, где фиксируются: время возникновения ошибки, описание, версия сборки, шаги воспроизведения. Это позволяет быстро отследить повторяющиеся ошибки и исключить их в будущем.

6. Заключение

Проведенное исследование подтвердило важность системного функционального тестирования для обеспечения надежности программных приложений обучающих трехмерных моделей технологического оборудования.

Полученные результаты и их новизна:

Разработан детальный сценарий функционального тестирования для блока модели «Емкость», который охватывает ключевые пользовательские операции: вращение модели, ввод и валидацию технологических параметров, корректность отображения элементов и SCADA-схем. Сценарий построен с применением техник анализа граничных значений и тестирования переходов состояний, что повышает вероятность выявления скрытых дефектов бизнес-логики.

Предложена классификация дефектов, специфичная для обучающих приложений, с разделением по уровню критичности и влиянию на учебный процесс. Это позволяет отслеживать исправления и управлять качеством продукта.

Методика носит типовой характер и может быть адаптирована для тестирования других модулей и аналогичных программных комплексов в нефтегазовой и других отраслях.

Оригинальность работы заключается в адаптации классического метода «черного ящика» к задачам тестирования интерактивных трехмерных моделей технологического оборудования, что ранее в литературе освещалось недостаточно. Разработанный сценарий и принципы методики ориентированы именно на конечного пользователя, что гарантирует проверку функциональности в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации.

Таким образом, реализация предложенной методики позволяет гарантировать техническую корректность и удобство использования обучающего приложения, что напрямую способствует повышению качества подготовки специалистов для нефтегазовых отраслей.

The additional file for this article can be found as follows: