Аннотації
25.12.2025
Традиційне управління девелоперськими проєктами освітніх середовищ значною мірою спирається на суб’єктивний, базований на досвіді підхід до просторового планування, що призводить до обмеженого дослідження альтернативних рішень та слабкого зв’язку між початковими рішеннями та довгостроковими показниками життєвого циклу. Такий лінійний процес не має методичного інструментарію для навігації складними компромісами між вартістю, функціональністю та майбутньою адаптивністю в умовах високої невизначеності. Для розв’язання цих обмежень у дослідженні розроблено та запропоновано метод AI-оптимізації функціонального зонування в девелоперських проєктах освітніх середовищ. Цей метод базується на структурованій моделі, що інтегрує генетичний алгоритм з моделлю багатокритеріального аналізу (англ. Multi-Criteria Decision Analysis, MCDA) шляхом формалізації вимог стейкхолдерів у набір математично верифікованих і порівнянних сценаріїв проєкту. Ядром розробленого методу є формалізований алгоритмічний процес, що функціонує як генеративна система підтримки прийняття рішень. Процес починається з цифровізації проєктних обмежень, включаючи будівельні норми, бюджетні ліміти та зважений граф суміжності, що представляє топологічні вимоги між функціональними зонами. Потім генеративний рушій ініціалізує популяцію випадкових планувань та ітеративно вдосконалює їх за допомогою генетичних операторів селекції, кросоверу та мутації. Пристосованість кожного кандидата оцінюється за допомогою векторної функції, яка одночасно оптимізує три конфліктні критерії: (1) мінімізацію вартості життєвого циклу (англ. Lifecycle Cost, LCC), що враховує капітальні та операційні витрати; (2) максимізацію функціональної корисності, що вимірюється через ефективність потоків студентів та дотримання суміжності; (3) максимізацію адаптивності, що оцінюється за модульністю та потенціалом для майбутнього розширення. Результатом роботи методу є не єдине рішення, а множина Парето, що представляє набір недомінованих рішень для управлінського аналізу. Запропонований метод AI-оптимізації функціонального зонування знаменує парадигмальний зсув від конвенційного, реактивного управління проєктами до проактивного, предиктивного підходу. Передбачається, що він підвищить ефективність прийняття управлінських рішень на передінвестиційній фазі девелоперського проєкту та надасть менеджерам надійну, доказову основу для вибору оптимальної конфігурації. Практична значущість методу полягає в тому, що генерація множини Парето дає змогу стейкхолдерам приймати обґрунтовані та захищені компромісні рішення між фінансовими, педагогічними та стратегічними цілями. Це підвищує цифрову стійкість проєкту, мінімізує ризики розповзання змісту та функціонального старіння, та в кінцевому підсумку гарантує, що капітальні інвестиції створюють стійкий, ефективний та адаптивний освітній актив.
Traditional management of educational development projects relies heavily on a subjective, experience-based approach to spatial planning, which leads to a limited exploration of design alternatives and a weak connection between initial decisions and long-term lifecycle performance. This linear process lacks a methodical toolkit for navigating the complex trade-offs between cost, functionality, and future adaptability under conditions of high uncertainty. To address these limitations, this study develops and proposes a method for the AI-optimization of functional zoning in educational development projects. This method is based on a structured framework that integrates a Genetic Algorithm with a Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) model by formalizing stakeholder requirements into a set of mathematically verified and comparable project scenarios. The core of the developed method is a formalized algorithmic process that functions as a generative decision support system. The process begins with the digitization of project constraints, including building codes, budget limits, and a weighted adjacency graph representing the topological requirements between functional zones. The generative engine then initializes a population of random layouts and iteratively refines them through the genetic operators of selection, crossover, and mutation. The fitness of each candidate is evaluated using an objective function vector that simultaneously optimizes three conflicting criteria: (1) minimization of Lifecycle Cost (LCC), which includes both capital and operational expenditures; (2) maximization of Functional Utility, measured through student flow efficiency and adjacency compliance; and (3) maximization of Adaptability, assessed by the layout’s modularity and potential for future expansion. The output of the method is not a single solution but a Pareto set, which presents a collection of non-dominated solutions for managerial analysis. The proposed method for AI-optimization of functional zoning marks a paradigm shift from conventional, reactive project management to a proactive, predictive approach. It is anticipated that this method will enhance the effectiveness of decision-making during the pre-investment phase of a development project and provide managers with a reliable, evidence-based foundation for selecting the optimal configuration. The practical significance of the method lies in the generation of a Pareto set, which enables stakeholders to make informed and defensible trade-off decisions among financial, pedagogical, and strategic goals. This enhances the project’s digital resilience, minimizes the risks of scope creep and functional obsolescence, and ultimately ensures that the capital investment creates a sustainable, efficient, and adaptive educational asset.
- Zhang S., & Yu Y. (2025). A bibliometric study on the research progress and prospects of artificial intelligence in architectural space layout planning. E3S Web of Conferences, 618, 01007. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202561801007.
- Liu X. (2025). Planning of urban park green space layout – adopting an optimization model. Sustainable Buildings, 8, 9. URL: https://doi.org/10.1051/sbuild/2025003.
- Xu J., Peng Y., Ye C., Gao S., & Cheng M. (2024). Hospital flow simulation and space layout planning based on low-trust social force model. IEEE Access, 12, 90135–90144. URL: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3420406.
- Smith C. J., & Wong A. T. C. (2022). Advancements in artificial intelligence-based decision support systems for improving construction project sustainability: A systematic literature review. Informatics, 9 (2), 43. URL: https://doi.org/10.3390/informatics9020043.
- Nisztuk M., & Myszkowski P. (2019). Tool for evolutionary aided architectural design. hybrid evolutionary algorithm applied to multi-objective automated floor plan generation. Proceedings of the 37th eCAADe and 23rd SIGraDi Conference, 1, 61–70. URL: https://doi.org/10.5151/PROCEEDINGS-ECAADESIGRADI2019_453.
- Nisztuk M., Kościuk J., & Myszkowski P. (2019). Design guidelines for automated floor plan generation applications – target group survey, results and reflections. TEKA Commission of Architecture, Urban Planning and Landscape Studies, 15 (1), 74–89. URL: https://doi.org/10.35784/teka.1334.
- Chen B., Zhang H., Wong C. U. I., Chen X., Li F., Wei X., & Shen J. (2024). Research on the spatial distribution characteristics and influencing factors of educational facilities based on poi data: A case study of the guangdong–hong kong–macao greater bay area. ISPRS International Journal of Geo-Information, 13 (7), 225. URL: https://doi.org/10.3390/ijgi13070225.
- Sokhangoo L., Mehdipoor A., Hojjati A., Hwang J. H., Han S. H., & Nik-Bakht M. (2025). Integrating life cycle assessment in space layout planning for minimizing the embodied carbon emission of modular buildings – identification of influencing factors. Architecture, Structures and Construction, 5, 58. URL: https://doi.org/10.1007/s44150-025-00177-9.
- Arsan H. D. (2017). Evaluation of a school building in turkey according to the basic sustainable design criteria. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 83, 012026. URL: https://doi.org/10.1088/1755-1315/83/1/012026.
- Opara I. J., Lateef J., Nii-Okai E., Saah B. P., Mensah E. K., Wiafe G. F. O., & Olayode A. (2025). Digital resilience in construction projects: A narrative review of data governance, bim, and real-time decision support systems. Journal of Management, and Development Research, 2 (2), 117–124. URL: https://doi.org/10.69739/jmdr.v2i2.1129.
- Honcharenko T., Terentyev O., Malykhina O., Druzhynina I., & Gorbatyuk I. (2021). BIM-concept for design of engineering networks at the stage of urban planning. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, 11 (5), 1728–1735.
- Dolhopolov S., Honcharenko T., Savenko V., Balina O., Bezklubenko I. S., & Liashchenko T. (2023). Construction site modeling objects using artificial intelligence and bim technology: A multi-stage approach. 2023 IEEE International Conference on Smart Information Systems and Technologies (SIST), 174–179. URL: https://doi.org/10.1109/SIST58284.2023.10223543.
- Hassan M., Paul D. L., Rahman A., Hossain A. I., & Hore S. (2024). Structural analysis and design of a seismically resilient multi-story primary school building in rural bangladesh. Journal of Architectural Environment & Structural Engineering Research, 7 (4), 1–13. URL: https://doi.org/10.30564/jaeser.v7i4.8666.
- Evstratov V. (2021). Some aspects of intelligent decision support systems in construction. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1030, 012066. URL: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012066.
- Love P. E. D., Matthews J., Fang W., & Mahamivanan H. (2024). Integrating evidence into the design of explainable artificial intelligence and decision support systems: A means-end framework for end-users in construction. IEEE Transactions on Engineering Management. URL: https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.14209.
- Zhang S., & Yu Y. (2025). A bibliometric study on the research progress and prospects of artificial intelligence in architectural space layout planning. E3S Web of Conferences, 618, 01007. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202561801007.
- Liu X. (2025). Planning of urban park green space layout – adopting an optimization model. Sustainable Buildings, 8, 9. URL: https://doi.org/10.1051/sbuild/2025003.
- Xu J., Peng Y., Ye C., Gao S., & Cheng M. (2024). Hospital flow simulation and space layout planning based on low-trust social force model. IEEE Access, 12, 90135–90144. URL: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3420406.
- Smith C. J., & Wong A. T. C. (2022). Advancements in artificial intelligence-based decision support systems for improving construction project sustainability: A systematic literature review. Informatics, 9 (2), 43. URL: https://doi.org/10.3390/informatics9020043.
- Nisztuk M., & Myszkowski P. (2019). Tool for evolutionary aided architectural design. hybrid evolutionary algorithm applied to multi-objective automated floor plan generation. Proceedings of the 37th eCAADe and 23rd SIGraDi Conference, 1, 61–70. URL: https://doi.org/10.5151/PROCEEDINGS-ECAADESIGRADI2019_453.
- Nisztuk M., Kościuk J., & Myszkowski P. (2019). Design guidelines for automated floor plan generation applications – target group survey, results and reflections. TEKA Commission of Architecture, Urban Planning and Landscape Studies, 15 (1), 74–89. URL: https://doi.org/10.35784/teka.1334.
- Chen B., Zhang H., Wong C. U. I., Chen X., Li F., Wei X., & Shen J. (2024). Research on the spatial distribution characteristics and influencing factors of educational facilities based on poi data: A case study of the guangdong–hong kong–macao greater bay area. ISPRS International Journal of Geo-Information, 13 (7), 225. URL: https://doi.org/10.3390/ijgi13070225.
- Sokhangoo L., Mehdipoor A., Hojjati A., Hwang J. H., Han S. H., & Nik-Bakht M. (2025). Integrating life cycle assessment in space layout planning for minimizing the embodied carbon emission of modular buildings – identification of influencing factors. Architecture, Structures and Construction, 5, 58. URL: https://doi.org/10.1007/s44150-025-00177-9.
- Arsan H. D. (2017). Evaluation of a school building in turkey according to the basic sustainable design criteria. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 83, 012026. URL: https://doi.org/10.1088/1755-1315/83/1/012026.
- Opara I. J., Lateef J., Nii-Okai E., Saah B. P., Mensah E. K., Wiafe G. F. O., & Olayode A. (2025). Digital resilience in construction projects: A narrative review of data governance, bim, and real-time decision support systems. Journal of Management, and Development Research, 2 (2), 117–124. URL: https://doi.org/10.69739/jmdr.v2i2.1129.
- Honcharenko T., Terentyev O., Malykhina O., Druzhynina I., & Gorbatyuk I. (2021). BIM-concept for design of engineering networks at the stage of urban planning. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, 11 (5), 1728–1735.
- Dolhopolov S., Honcharenko T., Savenko V., Balina O., Bezklubenko I. S., & Liashchenko T. (2023). Construction site modeling objects using artificial intelligence and bim technology: A multi-stage approach. 2023 IEEE International Conference on Smart Information Systems and Technologies (SIST), 174–179. URL: https://doi.org/10.1109/SIST58284.2023.10223543.
- Hassan M., Paul D. L., Rahman A., Hossain A. I., & Hore S. (2024). Structural analysis and design of a seismically resilient multi-story primary school building in rural bangladesh. Journal of Architectural Environment & Structural Engineering Research, 7 (4), 1–13. URL: https://doi.org/10.30564/jaeser.v7i4.8666.
- Evstratov V. (2021). Some aspects of intelligent decision support systems in construction. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1030, 012066. URL: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012066.
- Love P. E. D., Matthews J., Fang W., & Mahamivanan H. (2024). Integrating evidence into the design of explainable artificial intelligence and decision support systems: A means-end framework for end-users in construction. IEEE Transactions on Engineering Management. URL: https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.14209.