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Entwicklung multipler Benutzerschnittstellen für eine Anwendung

Behring, Alexander :
Entwicklung multipler Benutzerschnittstellen für eine Anwendung.
TU Darmstadt, Fachbereich Informatik
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Entwicklung multipler Benutzerschnittstellen für eine Anwendung
Language: German
Abstract:

Die stetig wachsende Zahl von mobilen Endgeräten und Konzepte wie "Designing for Peak Experience", führt unweigerlich zu einem Streben nach Anwendungen, welche für immer mehr verschiedene Nutzungskontexte Benutzerschnittstellen (UIs) bereitstellen. Die Nutzungskontexte unterscheiden sich in Bezug auf Plattformen und Geräte, Benutzergruppen und deren Ziele, sowie Randbedingungen wie z.B. die Umgebung während der Interaktion. Diese Dissertation stellt Konzepte bereit, welche den Entwickler bei der Erstellung solcher Multi-Benutzerschnittstellen (MBS) unterstützen und die Ausführung dieser ermöglichen.

Dabei liegt ein erster wesentlicher Beitrag der vorliegenden Arbeit in der Begriffsbildung und Erhebung von Anforderungen, wobei sie weit über verwandte Arbeiten hinausgeht. Begriffe der Problem- sowie der Lösungsdomäne wurden im Kontext der verwandten Arbeiten untersucht; dabei wurden Inkonsistenzen festgestellt, insbesondere im Zusammenhang mit den Begriffen "Konkrete Benutzerschnittstelle (CUI)" und "Abstrakte Benutzerschnittstelle (AUI)". Diese Erkenntnisse hatten wesentlichen Einfluss auf die in dieser Arbeit entwickelten Konzepte. Insbesondere wurde die herkömmliche Dichotomie zwischen AUI und CUI aufgehoben und durch eine beliebige Zahl von Stufen zunehmend konkreter Beschreibungen von Benutzerschnittstellen ersetzt. Diese Neuerung prägt die vorliegende Arbeit und schlägt sich im Begriff der "Abstraktionsunabhängigen Benutzerschnittstelle (UUI)" nieder.

Entsprechend den Anforderungen wurde ein Konzept entwickelt, welches aus i) einem Architekturmuster für MBS, ii) einer domänenspezifischen Sprache zur Beschreibung von MBS und iii) interaktiven sowie explorativen Unterstützungskonzepten besteht. Hierbei werden Modellierungstechniken für die UI-Struktur (bei z.B. grafischen UIs das Layout) mit Programmiertechniken für das UI-Verhalten verknüpft. Das Architekturmuster für MBS basiert auf dem Muster "Model View Controller (MVC)", welches um die Unterstützung mehrerer Varianten einer UI sowie die explizite Handhabung des Erbens von Verhalten erweitert wurde. Die im Rahmen der Arbeit ebenfalls entwickelte domänenspezifische Sprache (DSL) stellt Möglichkeiten zur Modellierung der MBS-Varianten und ihrer Verfeinerungsbeziehungen (Vererbung) untereinander bereit. Die verschiedenen Varianten einer MBS werden so in einer Baumstruktur (Verfeinerungsbaum) angeordnet, welche die Propagation einer Modifikation auf beliebig viele Varianten ermöglicht.

Basierend auf dem Architekturmuster und der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Architektur wurden Unterstützungskonzepte entwickelt, welche auf einfache Nutzbarkeit durch den Entwickler ausgelegt sind. Explorative Unterstützungskonzepte machen den Entwicklungsstand der MBS transparent; sie visualisieren hierfür den Verfeinerungsbaum sowie Schnittstellen zwischen Verhalten und Struktur. Interaktive Unterstützungskonzepte dagegen ermöglichen die gleichzeitige Modifikation einer oder mehrerer Varianten der MBS. Zentral dabei ist der Interpreter, welcher Benutzerschnittstellenmodelle direkt zur Interaktion bringt; dies Konzept sieht auch den Ausbau des Interpreters zu einem WYSIWYG-artigen Editor vor. Modulare Adaptionskonzepte schließlich kapseln spezifische Anpassungen (z.B. Skalierungen) in einer einfach durch den Entwickler nutzbaren Weise.

Die Konzepte wurden im Rahmen eines Forschungsprojekt mit Industriepartnern konkret eingesetzt, mit Hilfe einer prototypischen Realisierung, genannt Mapache. Eine entwickelte Infrastruktur unterstützt hierfür die Lauf- und Entwicklungszeit. Die in Eclipse realisierte Entwicklungsumgebung baut auf ihr auf und ermöglicht eine hoch integrierte Entwicklung Java basierter Multi-Benutzerschnittstellen.

Abschließend wurden die entwickelten und realisierten Konzepte in einer Fallstudie des Projektes sowie einer Nutzerstudie evaluiert. Die Fallstudie zeigte, dass die erhobenen Anforderungen vom entwickelten Ansatz erfüllt werden. Die Nutzerstudie, durchgeführt in Form der sogenannten "Kooperativen Evaluation", ergab eine positive Bewertung des Ansatzes und zeigte Themen auf, welche bei der Anwendung des Ansatzes in der Praxis beachtet werden müssen. Wie erwartet, erwies sich die grundlegend neue Möglichkeit, Benutzerschnittstellen auf unterschiedlichen Abstraktionsgraden gleichzeitig zu bearbeiten, als äußerst hilfreich für die Entwicklung föderierter Benutzerschnittstellen. Insgesamt wurden Fortschritte im Bereich der Anforderungen Effizienz, Nutzbarkeit und Konsistenz gemacht. Die Qualität der Studie selbst geht über verwandte Arbeiten hinaus, weil zum Einen nur berufsmäßige Entwickler von Benutzerschnittstellen teilnahmen und zum Anderen die Wahl der Evaluationsmethode klar und transparent dargelegt wurde.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The ever increasing number of mobile devices as well as concepts like "Designing for Peak Experience" inevitably lead to a quest for applications that provide user interfaces (UIs) for a growing number of different contexts of use. The contexts of use differ in platforms and devices, user groups and their goals, as well as other boundary conditions such as the environment during interaction. This dissertation provides concepts that aid the developer in creating such Multi User Interfaces (MBS) and allow their execution. Hereby, a first, essential contribution of this thesis is the concept formation and elicitation of requirements, which goes beyond the related work. Terms of the problem and solution domain were investigated in the context of related approaches; hereby, inconsistencies have been identified, especially in relation to the terms "Abstract User Interface (AUI)" and "Concrete User Interface (CUI)". This finding had substantial impact on the concepts developed in this thesis. In particular, the common dichotomy between AUI and CUI was dismissed in favor of an arbitrary number of increasingly concrete user interface descriptions. This novelty shapes the presented thesis and is reflected in the term "Abstraction Independent User Interface (UUI)". According to the requirements, a concept was developed, which is comprised of i) an architecture pattern for MBS, ii) a domain specific language for describing MBS and iii) interactive as well as explorative support concepts. Hereby, modeling techniques for the UI structure (e.g., the layout for graphical UIs) are linked to programming techniques for the UI behavior. The architecture pattern for MBS is based on the pattern "Model View Controller (MVC)", which was extended to support multiple variants of a UI as well as to explicitly handle inheritance of behavior. Also developed in this thesis, the domain specific language (DSL) provides means for modeling the MBS variants and their refinement associations (inheritance) among each other. Thereby, the different variants of a MBS are ordered in a tree structure (refinement tree), allowing the propagation of a modification to arbitrary many variants. Based on the architecture pattern and the architecture developed in this thesis, support concepts were devised focusing ease of use by the developer. Explorative support concepts make transparent the state of development of the MBS; they therefore visualize the refinement tree, as well as interfaces between behavior and structure. In contrast, interactive support concepts provide for the modification of one or multiple variants of the MBS. The interpreter is pivotal, as it brings user interface models directly to interaction. The concept also provides for extending interpreters to WYSIWYG like editors. Finally, modular adaption concepts encapsulate specific user interface adaptations (e.g., scaling) into an easy to use form for the developer. The concepts were applied in a research project with industry partners, by means of a prototypical implementation called Mapache. An infrastructure was developed, supporting the design and runtime. On top of it, a development environment was built and implemented in Eclipse. It allows for highly integrated development of Java based Multi-User-Interfaces. Finally, the concepts developed and implemented were evaluated through a use case of the project and a user study. The use case showed that the requirements elicited are fulfilled by the approach developed. The user study, conducted in the form of "Cooperative Evaluation", resulted in a positive assessment of the approach and highlighted aspects that have to be considered when applying the approach in practice. As expected, the fundamentally new possibility to work on UIs at multiple levels of abstractions at the same time, proved to be utmost helpful when developing federated user interfaces. Overall, the presented thesis contributed to the general requirements of efficiency, ease of use, and consistency. The quality of the study itself goes beyond related work, in terms of practices applied, only professional developers of user interfaces were participating and the choice of the evaluation method was made explicit and transparent.English
Uncontrolled Keywords: Modellgetriebene Entwicklung UI User Interfaces Benutzerschnittstellen Multiple Verfeinerung
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Model Driven Development UI User Interfaces Multiple RefinementEnglish
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Divisions: Fachbereich Informatik > Telekooperation
Date Deposited: 23 May 2012 12:03
Last Modified: 07 Dec 2012 12:04
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-29819
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Mühlhäuser, Prof. Dr. Max and Zühlke, Prof. Dr. Detlef
Refereed: 20 June 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2981
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  • Entwicklung multipler Benutzerschnittstellen für eine Anwendung. (deposited 23 May 2012 12:03) [Currently Displayed]

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