Entwicklung multipler Benutzerschnittstellen für eine Anwendung

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

Modellbasierte Generierung von Benutzungsoberflächen

Die Arbeit stellt einen integrierten Gesamtprozess zur modellgetriebenen Softwareentwicklung von Benutzungsschnittstellen und Geschäftslogik vor. Dazu notwendige und unterstützende Deklarationsmodelle, sowie Modelltransformationen für dieses Verfahren, werden entwickelt und präsentiert. Weiterhin werden Meta-Modelle für Aufbau und Wartung eines HCI-Patternkatalogs vorgestellt und zur Erstellung eines solchen Kataloges benutzt. Die darin enthaltenen Einträge werden in Bezug auf Ihre softwaretechnische Komponentisierbarkeit untersucht und klassifiziert.The thesis presents an integrated model-driven approach for developing software. This approach supports the generation of user interfaces, as well as artifacts of business logic. Suitable meta models and model transformations are developed and explained. Secondly, this thesis dwells on the topic of HCI patterns. It is researched how such patterns may be classified, componentized and made use of in a model-driven process. This work eventually yields a pattern language, whose entries are declared using state-of-the-art model-driven technologies

Daffodil: Strategic Support during the Information Search Process in Digital Libraries

Sowohl die rechnergestützte Informationssuche in einer realen Bibliothek als auch die in einer digitalen Bibliothek stellen heute immer noch ein zeitaufwändiges und damit teures Unterfangen dar. Als wesentliche Gründe können drei Problembereiche identifiziert werden. Zum Ersten existieren zahlreiche Zugangspunkte mit jeweils unterschiedlichen Formularen, Anfragesprachen und unterschiedlicher inhaltlicher Qualität. Zum Zweiten fehlt eine dringend benötigte anbieterübergreifende Integration der Informationen und Dienste. Zum Dritten schließlich wird der Benutzer durch die unbefriedigende Funktionalität nicht ausreichend in seinem Informationssuchprozess unterstützt. Alle diese Punkte führen letztendlich zu langwierigen und damit teuren Suchprozessen. Diese Dissertation stellt sich der Aufgabe, den oben genannten Problembereichen in geeigneter Weise zu begegnen und eine adäquate Lösung zu erarbeiten. Dazu erhält der Benutzer durch "strategische Unterstützung" in Form von verschiedenen integrierten Diensten von einem aktiven System eine Hilfestellung, um so sein Informationsbedürfnis effektiv und effizient befriedigen zu können. Die Ergebnisse dieser Arbeit, die durch eine ausführliche Evaluation belegt worden sind, bieten sowohl theoretische als auch praktische Lösungen zur Entwicklung und zur Nutzung von digitalen Bibliotheken: * Der theoretische Teil zeigt ein Modell für verteilte Bibliotheksdienste auf, strukturiert diese und stellt sie in einen Gesamtzusammenhang. Dadurch wird die Modellierung neuer Dienste erleichtert und ein positiver Nutzen kann schon im Vorfeld diskutiert werden. * Der praktische Teil basiert auf dem entwickelten Modell und ermöglicht * den Benutzern, effektiv und effizient einer umfassenden Literatursuche nachzugehen und diese auch nachhaltig zu verwalten. * den Entwicklern von digitalen Bibliotheken durch Zugriff auf eine Vielzahl von Basisdiensten darüber hinausgehende Dienste zu entwickeln. Insgesamt kann das DAFFODIL-System als Basisarchitektur für die Entwicklung und Evaluation von digitalen Bibliotheken verwendet werden und trägt somit zur wissenschaftlichen Forschung in diesem Bereich bei

Anforderungsgetriebene Qualitätsmodellierung und -auswertung in kompositen Web-Mashups

Komposite Web-Mashups stellen durch die intelligente Verknüpfung von User-Interface-Services und anderen Web-Ressourcen einen Mehrwert für Anwendungsszenarien in verschiedenen Situationen des privaten und geschäftlichen Lebens bereit. Obwohl die Verwendung solcher Mashups bereits viele Nutzerzielgruppen erreicht und Anwendungsdomänen erschlossen hat, ist die bedarfsgerechte Auswahl von Anwendungsbausteinen und deren intelligente Komposition immer noch eine große Herausforderung. In dieser Arbeit werden deshalb Konzepte für die verbesserte Durchführung des Erstellungsprozesses und die Nutzung kompositer Web-Mashups entwickelt und vorgestellt. Kernidee ist dabei die Modellierung und Auswertung anpassbarer Qualitätsanforderungen. Erstmals wird es mit Hilfe eines speziell auf die Belange kompositer Web-Mashups zugeschnittenen Modells für Qualitätseigenschaften ermöglicht, solche Anforderungen passgenau für die Auswahl von Anwendungsbausteinen und die automatisierte Auswertung zu nutzen. Neben der Spezifikation von Bedingungen und Vergleichswerten für bestimmte Eigenschaften erlaubt es das ebenfalls hier vorgestellte Metamodell für Qualitätsanforderungen, die Rahmenbedingungen der Auswertung sowie zuzuordnende Aktionen festzulegen. Schwerpunkte der Arbeit sind außerdem der Prozess der qualitätsbewussten Komposition, die Nutzung der resultierenden Web-Mashups sowie die dazu gehörende Referenzarchitektur. Die betrachteten Anwendungsszenarien decken insbesondere die Teilprozesse der Auswahl von Kompositionsfragmenten, die Erweiterung in Betrieb befindlicher Anwendungen sowie die intelligente Adaption innerhalb der Laufzeitplattform ab. Neben Werkzeugen zur Modellierung und der automatisierten Auswertung von Qualitätsanforderungen setzt die Referenzarchitektur das kontextsensitive Monitoring von Qualitätseigenschaften um. Ein weiterer Fokus liegt auf der unscharfen Spezifikation anpassbarer Qualitätsanforderungen, da zur Zielgruppe insbesondere auch Menschen ohne Programmiererfahrung, jedoch mit guter Kenntnis in aktuellen Web-Technologien und in der jeweiligen fachlichen Domäne, zählen. Diese Ausrichtung wird sowohl bei der Modellierung mit Fuzzy-Mengen als auch in Form von Interaktionskonzepten berücksichtigt. Anhand typischer Anwendungsfälle und unter Zuhilfenahme einer implementierten Infrastruktur und Anwendungslandschaft werden die vorgestellten Konzepte validiert und optimiert. Dabei fließen sowohl die Meinungen von Nutzern und Experten als auch die Betrachtungen zur Komplexität ressourcenintensiver Vorgänge sowie die Ergebnisse von Performance-Analysen ein. Durch das Verwenden der Modelle, Konzepte, Prozesse und Architekturen dieser Arbeit wird somit eine verbesserte Erstellung, Verfeinerung und Nutzung bedarfsgerechter, situativer Mashup-Anwendungen mit Hilfe anpassbarer Qualitätsanforderungen ermöglicht.:Kapitel 1 Motivation und Zielstellung Abschnitt 1.1 Problemdefinition Abschnitt 1.2 Forschungsthesen Abschnitt 1.3 Forschungsziele Abschnitt 1.4 Abgrenzung Abschnitt 1.5 Aufbau der Arbeit Kapitel 2 Grundlagen der Entwicklung und Nutzung kompositer Web-Mashups Abschnitt 2.1 Charakteristika und Einordnung des Anwendungstyps Abschnitt 2.2 Entwicklungsmethoden und Anwendungsszenarien Abschnitt 2.3 Rollen im Entwicklungsprozess von Web-Mashups Abschnitt 2.4 Qualitätseigenschaften und -anforderungen im Kontext von Web-Mashups Kapitel 3 Stand der Forschung und Technik Abschnitt 3.1 Normen und Standards für Qualitätsmodelle bei Softwareprodukten Abschnitt 3.2 Strukturierung und Erstellung von Qualitätsmodellen Abschnitt 3.3 Anforderungsmodellierung mit Aufgaben und Fuzzy-Mengen Abschnitt 3.4 Bewertungskriterien und Übersicht der Cluster für existierende Arbeiten Abschnitt 3.5 Qualität in Web-Mashups Abschnitt 3.6 Qualitätsanforderungen im Web-Engineering Abschnitt 3.7 Qualitätseigenschaften und -anforderungen bei der Auswahl und Komposition von Web-Services Abschnitt 3.8 Qualitätsanforderungen in kompositen Softwaresystemen Abschnitt 3.9 Fazit zum Stand der Forschung und Technik Kapitel 4 Modellierung von Qualitätseigenschaften für Mashups Abschnitt 4.1 Modellüberblick und Abhängigkeiten Abschnitt 4.2 Anforderungen an das Eigenschaftsmodell Abschnitt 4.3 Metamodell zur Strukturierung von Qualitätseigenschaften Abschnitt 4.4 Unscharfe Eigenschaftswerte mit Fuzzy-Mengen Abschnitt 4.5 Nutzung von Qualitätseigenschaften in der Mashup-Plattform Abschnitt 4.6 Referenzmodell der für Mashups typischen Qualitätseigenschaften Abschnitt 4.7 Zusammenfassung und Bewertung des Modells für Qualitätseigenschaften Kapitel 5 Festlegen und Auswerten von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.1 Herausforderungen im Umgang mit Anforderungen Abschnitt 5.2 Qualitätsanforderungen in der Mashup-Architektur Abschnitt 5.3 Aufbau von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.4 Erzeugen und Bearbeiten von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.5 Auswertung von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.6 Zusammenfassung Kapitel 6 Qualitätsbewusster Entwicklungs- und Nutzungsprozess Abschnitt 6.1 Entwicklung und Nutzung von Web-Mashups mit Qualitätsanforderungen Abschnitt 6.2 Aktionen im Kontext von Qualitätsanforderungen Kapitel 7 Validierung und Implementierung Abschnitt 7.1 Validierungsmethodik Abschnitt 7.2 Überblick der implementierten Infrastruktur Abschnitt 7.3 Implementierung von Kompositionsfragmenten Abschnitt 7.4 Implementierung der Referenzarchitektur Abschnitt 7.5 Implementierung der Werkzeuge Abschnitt 7.6 Nutzerstudie zum Anforderungsassistenten Abschnitt 7.7 Validierungsergebnisse zu Performance und Awareness-Indikatoren Abschnitt 7.8 Diskussion zur Validierung und Implementierung Kapitel 8 Zusammenfassung, Diskussion, Bewertung und Ausblick Abschnitt 8.1 Zusammenfassung der Kapitel Abschnitt 8.2 Diskussion und Bewertung der Forschungsergebnisse Abschnitt 8.3 Ausblick auf aktuelle und künftige Arbeiten Anhang A Metamodelle und Schemata Anhang B Referenzmodelle Anhang C Komponentenimplementierungen Anhang D Werkzeuge Anhang E Dienste, Verwaltung und Test

Entwicklung eines kontextspezifischen Erhebungs- und Vorhersagemodells beruflichen Lerntransfers am Beispiel der Fraunhofer-FIT-Ausbildung zum zertifizierten Usability Engineer

Die Arbeit befasst sich am Beispiel der Fraunhofer-FIT-Ausbildung zum zertifizierten Usability Engineer mit der Entwicklung eines Modells für beruflichen Lerntransfer, welches nicht nur dessen Messung, sondern auch die Vorhersage ermöglicht. Es findet darüberhinaus eine Betrachtung der Entwicklung des beruflichen Lerntransfers über die Zeit statt. Der methodische Ansatz der Arbeit berücksichtigt Anregungen vorhergehender Forschung, indem Stakeholder systematisch bei der Modellentwicklung mit eingebunden, neben quantitativen Daten auch qualitative Daten zur gezielten Optimierung der beruflichen Weiterbildung erhoben und Fremdurteile zur Validierung der Lerntransfermessung herangezogen wurden

Projekt- und Teamarbeit in der digitalisierten Arbeitswelt

Ein interdisziplinäres Open-Access-Buch für Wissenschaft und Praxis. Projekt- und Teamarbeit besitzen als Formen der Arbeitsorganisation eine hohe praktische Relevanz, die mit den Möglichkeiten der Digitalisierung und Vernetzung noch zunimmt. Der Fokus der öffentlichen Debatte um die Digitalisierung der Arbeit liegt auf technologischen und datentechnischen Innovationen. Dieses Sammelwerk ergänzt die Diskussion, indem es sowohl die Potenziale kooperativer Arbeitsformen für die Bewältigung aktueller Herausforderungen als auch die Auswirkungen digitaler Transformationsprozesse auf die Projekt- und Teamarbeit beleuchtet. Es diskutiert notwendige soziale Innovationen und liefert wichtige Impulse für die Humanisierung von Arbeit. Die Beiträge behandeln insgesamt ein breites Spektrum aktueller Fragen rund um die Gestaltung und Führung von digital unterstützter Arbeit in agilen, virtuellen oder hybriden Teams und Projekten. Jeder Beitrag schließt mit konkreten Empfehlungen für die Praxis

KomBInoS - Modellgetriebene Entwicklung von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services

Diese Arbeit ist angesiedelt im Kontext der drei Forschungsgebiete Smart Service Welt, Modellgetriebene Softwareentwicklung und Intelligente Benutzerschnittstellen. Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines ganzheitlichen Ansatzes zur effizienten Erstellung von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde mit KomBInoS ein umfassendes Rahmenwerk zur modellgetriebenen Erstellung solcher Benutzerschnittstellen entwickelt. Das Rahmenwerk besteht aus: (1) einer Metamodell-Architektur, welche sowohl eine modellgetriebene Entwicklung als auch die Komposition von multimodalen Dialogschnittstellen für Smart Services erlaubt, (2) einem methodischen Vorgehen, welches aus aufeinander abgestimmten Modelltransformationen, möglichen Kompositionsschritten und manuellen Entwicklungstätigkeiten besteht, sowie (3) einer integrierten Werkzeugkette als Implementierung der Methode. Es wurde außerdem eine cloud-fähige Laufzeitumgebung zur mobilen Nutzung der so erstellten Benutzerschnittstellen entwickelt. Als Proof-of-Concept werden acht Beispielanwendungen und Demonstratoren aus fünf Forschungsprojekten vorgestellt. Zusätzlich zur Smart Service Welt fand und findet KomBInoS auch Anwendung im Bereich der Industrie 4.0.This work is located in the context of the three research areas Smart Service World, Model-Driven Software Development and Intelligent User Interfaces. The aim of the work was to develop a holistic approach for the efficient creation of multimodal dialogue interfaces for Smart Services. To achieve this goal, KomBInoS was developed as a comprehensive framework for the model-driven creation of such user interfaces. The framework consists of: (1) a metamodel architecture that allows both model-driven development and the composition of multimodal dialogue interfaces for Smart Services, (2) a methodical approach consisting of coordinated model transformations, possible compositional steps and manual development activities, as well as (3) an integrated tool chain as an implementation of the method. Furthermore, a cloud-enabled runtime environment was developed for mobile use of the user interfaces created in this way. As proof-of-concept, eight sample applications and demonstrators from five research projects will be presented. In addition to the Smart Service Welt, KomBInoS was and is also used in the field of industry 4.0