Компонентний підхід до побудови інформаційних систем Smart City

Заголовок (англійською): 
Component Approach to the Construction of Smart City Information Systems
Автор(и): 
Даншина С. Ю.
Нечаусов А. С.
Андрєєв С. М.
Автор(и) (англ): 
Danshyna S.
Nechausov A.
Andrieiev S.
Ключові слова (укр): 
розумне місто; регулярні схеми системних моделей; компоненти смарт-технологій; інструменти 3D-моделювання; цифрові двійники
Ключові слова (англ): 
smart city; regular schemes of systemic models; smart technology components; 3D modeling tools; digital twins
Анотація (укр): 
Стрімка глобальна урбанізація та зростання чисельності міського населення стають причиною появи серйозних, системних проблем, які критично негативно впливають на екологічну, економічну та соціальну стійкість міст. У цьому контексті пошук та впровадження ефективних моделей просторового розвитку, які забезпечують стійкість територіальної системи, а також підвищують її конкурентоспроможність та адаптивність в умовах мінливого зовнішнього середовища, є актуальним і стратегічним завданням міського менеджменту. Мета роботи – підвищення загальної ефективності управління міським середовищем шляхом поглибленої систематизації та критичного аналізу сучасного досвіду реалізації концепції розумних міст (Smart Cities), орієнтованих на ефективне інтелектуальне прийняття рішень. Об’єкт дослідження – поняття «розумне місто» і технології його реалізації в межах єдиного, інтегрованого інтелектуального управління міським середовищем. Визначено, що відсутність єдиного універсального визначення «розумного міста» та єдиних підходів до його реалізації вимагає необхідності системного осмислення цього поняття та дослідження еволюційних моделей смартизації. Вперше сформовано системне подання концепції Smart City з використанням трьох взаємодоповнюючих методів – вербального, графічного та алгебраїчного моделювання. Цей підхід акцентує увагу на її унікальних функціональних аспектах, зокрема, на наборах даних, архітектурі програмних рішень та функціональних показниках. Особливу увагу приділено ефективному використанню відкритих геопросторових даних (зокрема, OpenStreetMap) у поєднанні з інструментами 3D-моделювання. Такий інтегрований підхід забезпечує швидке та економічно ефективне створення достовірного цифрового середовища (цифрового двійника), що значно спрощує впровадження Smart City, гарантуючи гнучкість, масштабованість та адаптивність цих проєктів. Запропоновано формалізований компонентний підхід до проєктування Smart City, який регламентує проєктування функціональних модулів розумного міста з використанням компонентів існуючих програмних рішень, що підвищує загальну ефективність їх модернізації та масштабування, а також забезпечує необхідну гнучкість у інтеграції абсолютно нових технологій. Отримані результати можуть бути успішно впроваджені у високорівневі автоматизовані системи міського управління, де вони забезпечать комплексне моделювання, моніторинг та інтелектуальне прийняття рішень щодо довгострокового розвитку міської інфраструктури.
Анотація (англ): 
Rapid global urbanization and the growth of the urban population lead to the emergence of serious, systemic problems that critically and negatively affect the ecological, economic, and social sustainability of cities. In this context, the search and implementation of effective models of spatial development, which ensure the resilience of the territorial system and increase its competitiveness and adaptability in a changing external environment, is a relevant and strategic task of urban management. The aim of the work is to increase the overall efficiency of urban environment management through in-depth systematization and critical analysis of modern experience in implementing the Smart Cities concept, focused on effective intellectual decision-making. The object of the study is the concept of a "smart city" and the technologies for its implementation within a unified, integrated intellectual management of the urban environment. It is determined that the lack of a single universal definition of a "smart city" and unified approaches to its implementation necessitates the systematic comprehension of this concept and the study of evolutionary smartization models. The systemic representation of the Smart City concept is formulated for the first time using three complementary methods – verbal, graphical, and algebraic modeling. This approach focuses attention on its unique functional aspects, in particular, on data sets, the architecture of software solutions, and functional indicators. Special attention is paid to the effective use of open geospatial data (specifically, OpenStreetMap) in combination with 3D modeling tools. Such an integrated approach ensures the rapid and cost-effective creation of a reliable digital environment (digital twin), which significantly simplifies the implementation of Smart City, guaranteeing the flexibility, scalability, and adaptability of these projects. A formalized component approach to Smart City design is proposed. It regulates the design of functional modules of a smart city using components of existing software solutions, which increases the overall efficiency of their modernization and scaling, and also provides the necessary flexibility in the integration of absolutely new technologies. The obtained results can be successfully implemented in high-level automated urban management systems, where they will ensure comprehensive modeling, monitoring, and intelligent decision-making regarding the long-term development of urban infrastructure.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 63, 2025
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, number 63, 2025
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
174-184.pdf
Дата публікації: 
24 Сентябрь 2025
Номер збірника: 
63
Розділ: 
ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЄКТУВАННЯ
Університет автора: 
Національний аерокосмічний університет «Харківський авіаційний інститут», Харків
Литература: 

1.     Okonta D. E., Vukovic V. Smart cities software applications for sustainability and resilience. Heliyon. 2024. Vol. 10 (2). Article e32654. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e32654.

2.     Teng Q., Bai X., Apuke O. D. Modelling the factors that affect the intention to adopt emerging digital technologies for a sustainable smart world city. Technology in Society. 2024. Vol. 78. Article 102603. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.techsoc.2024.102603.

3.     Mishra A. P., Anand S., Batar A. K. Optimizing regional development through smart cities: A case study of Lucknow city, India. Regional Science Policy & Practice. 2025. Article 100226. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.rspp.2025.100226.

4.     Єршова О. Л., Бажан Л. І. Розумне місто – концепція, моделі, технології, стандартизація. Статистика України. Київ, 2020. № 2–3. С. 68–77. DOI: URL: https://doi.org/10.31767/su.2-3(89-90)2020.02-03.08.

5.     Дружинін М. А. та ін. Цифрові моделі організації будівництва на ґрунті інтеграційного підходу та SMART-управління. Управління розвитком складних систем. Київ, 2024. № 59. С. 165–173. DOI: URL: https://doi.org/10.32347/2412-9933.2024.60.165-173.

6.     Паскаль Л. В. Використання цифрових технологій у розвитку міст в умовах інформаційної економіки: модель «Управління 2.0». Держава та регіони. Серія: Економіка та підприємництво. 2024. № 1 (131). С. 143–149. DOI: URL: https://doi.org/10.32782/1814-1161/2024-1-24.

7.     Han M. J. N., Kim M. J. A systematic review of smart city research from an urban context perspective. Cities. 2024. Vol. 150. Article 105027. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.cities.2024.105027.

8.     Даншина С., Андрєєв С. Формування моделі розумного міста з огляду на динаміку змін міської забудови. Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості. 2025. № 2 (32). С. 16–32. DOI: URL: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2025.2.016.

9.     Kim J. S., Feng Y. Understanding complex viewpoints in smart sustainable cities: the experience of Suzhou, China. Cities. 2024. Vol. 147. Article 104832. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.cities.2024.104832.

10.  Yang R., Zhen F. Smart city development models: A cross-cultural regional analysis from theory to practice. Research in Globalization. 2024. Vol. 8. Article 100221. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.resglo.2024.100221.

11.  El-Agamy R. F. et al. Comprehensive analysis of digital twins in smart cities: a 4200-paper bibliometric study. Artificial Intelligence Review. 2024. Vol. 57. Article 154. DOI: URL: https://doi.org/10.1007/s10462-024-10781-8.

12.  Umeike R., Dao T., Crawford Sh. State-of-the-art review of resilient smart cities: Progress and challenges. Urban Governance. 2025. Vol. 5 (2). P. 222–239. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.ugj.2025.05.007.

13.  Sott M. K. Smart beginnings, wise endings: unpacking the smart-wise cities. У: Digital Twin, Blockchain, and Sensor Networks in the Healthy and Mobile City: collective monograph. edited by T. A. Nguyen. 2025. Р. 559–574. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-443-34174-8.00029-6.

14.  Nukpezah J. A., Apalowo J. T., Abutabenjeh S. Why do cities go smart? Investigating the determinants of local engagement with smart cities technologies. Cities. 2025. Vol. 163. Article 106036. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.cities.2025.106036.

15.  Alvi M. et al. Global perspectives on digital twin smart cities: Innovations, challenges, and pathways to a sustainable urban future. Sustainable Cities and Society. 2025. Vol. 126. Article 106356. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.scs.2025.106356.

16.  Liu Y., Wen X. Sustainability assessment of cities using multicriteria decision-making combined with deep learning methods. Sustainable Cities and Society. 2024. Vol. 115. Article 105571. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.105571.

17.  Ілюшко В. М., Латкін М. О. Системне моделювання в управлінні проектами: монографія. Х.: Нац. аерокосм. ун-т «Харк. авіац. ін-т». 2010. 220 с.

18.  Blender-Osm. URL: https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Blender-osm/ (дата звернення 10.06.2025).

19.  Herath M. et al. Smart City Digital Twins: a modular and adaptive architecture for real-time data-driven urban management. Proceeding of 20th International Conference on Network and Service Management. Prague, October 2024. 2024. DOI: URL: https://doi.org/10.23919/CNSM62983.2024.10814627.

20.  Бокий А. В. Особливості цифрової трансформації бізнесу. Управління розвитком складних систем. Київ, 2024. № 58. С. 129–138. DOI: URL: https://doi.org/10.32347/2412-9933.2024.58.129-138.

References: 

1.     Okonta, D. E., & Vukovic, V. (2024). Smart cities software applications for sustainability and resilience. Heliyon, 10 (2), Article e32654. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e32654.

2.     Teng, Q., Bai, X., & Apuke, O. D. (2024). Modelling the factors that affect the intention to adopt emerging digital technologies for a sustainable smart world city. Technology in Society, 78, Article 102603. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.techsoc.2024.102603.

3.     Mishra, A. P., Anand, S., & Batar, A. K. (2025). Optimizing regional development through smart cities: A case study of Lucknow city, India. Regional Science Policy & Practice. Article 100226. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.rspp.2025.100226.

4.     Yershova, O. L., & Bazhan, L. I. (2020). Smart city – concept, models, technologies, standardization. Statistics of Ukraine, (2–3), 68–77. DOI: URL: https://doi.org/10.31767/su.2-3 (89-90)2020.02-03.08.

5.     Druzhynin, M. A., et al. (2024). Digital models of construction organization based on the integration approach and SMART-management. Management of Development of Complex Systems, (59), 165–173. DOI: URL: https://doi.org/10.32347/2412-9933.2024.60.165-173.

6.     Paskal, L. V. (2024). The use of digital technologies in urban development in the information economy: The "Management 2.0" model. State and Regions. Series: Economics and Entrepreneurship, (131), 143–149. DOI: URL: https://doi.org/10.32782/1814-1161/2024-1-24.

7.     Han, M. J. N., & Kim, M. J. (2024). A systematic review of smart city research from an urban context perspective. Cities, 150, Article 105027. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.cities.2024.105027.

8.     Danshyna, S., & Andryeyev, S. (2025). Formation of a smart city model taking into account the dynamics of urban development changes. Current State of Scientific Research and Technology in Industry, (32), 16–32. DOI: URL: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2025.2.016.

9.     Kim, J. S., & Feng, Y. (2024). Understanding complex viewpoints in smart sustainable cities: the experience of Suzhou, China. Cities, 147, Article 104832. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.cities.2024.104832.

10.  Yang, R., & Zhen, F. (2024). Smart city development models: A cross-cultural regional analysis from theory to practice. Research in Globalization, 8, Article 100221. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.resglo.2024.100221.

11.  El-Agamy, R. F., et al. (2024). Comprehensive analysis of digital twins in smart cities: a 4200-paper bibliometric study. Artificial Intelligence Review, 57, Article 154. DOI: URL: https://doi.org/10.1007/s10462-024-10781-8.

12.  Umeike, R., Dao, T., & Crawford, S. (2025). State-of-the-art review of resilient smart cities: Progress and challenges. Urban Governance, 5 (2), 222–239. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.ugj.2025.05.007.

13.  Sott, M. K. (2025). Smart beginnings, wise endings: unpacking the smart-wise cities. In T. A. Nguyen (Ed.), Digital twin, blockchain, and sensor networks in the healthy and mobile city (pp. 559–574). DOI: URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-443-34174-8.00029-6.

14.  Nukpezah, J. A., Apalowo, J. T., & Abutabenjeh, S. (2025). Why do cities go smart? Investigating the determinants of local engagement with smart cities technologies. Cities, 163, Article 106036. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.cities.2025.106036.

15.  Alvi, M., et al. (2025). Global perspectives on digital twin smart cities: Innovations, challenges, and pathways to a sustainable urban future. Sustainable Cities and Society, 126, Article 106356. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.scs.2025.106356.

16.  Liu, Y., & Wen, X. (2024). Sustainability assessment of cities using multicriteria decision-making combined with deep learning methods. Sustainable Cities and Society, 115, Article 105571. DOI: URL: https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.105571.

17.  Ilyushko, V. M., & Latkin, M. O. (2010). System modeling in project management. National Aerospace University "Kharkiv Aviation Institute".

18.  Blender-Osm. (n.d.). URL: https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Blender-osm/.

19.  Herath, M., et al. (2024). Smart city digital twins: A modular and adaptive architecture for real-time data-driven urban management. In Proceeding of 20th International Conference on Network and Service Management. DOI: URL: https://doi.org/10.23919/CNSM62983.2024.10814627.

20.  Bokiy, A. V. (2024). Features of business digital transformation. Management of Development of Complex Systems, (58), 129–138. DOI: URL: https://doi.org/10.32347/2412-9933.2024.58.129-138.