Usability Patterns

Eine Technik zur Spezifikation funktionaler Usability-Merkmale

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Zusammenfassung:
Gute Usability ist ein wichtiges Ziel bei der Software-Entwicklung. Einfach benutzbare Software, die Benutzer dabei unterstützt, ihre Aufgaben effektiv und mit geringem Aufwand zu erledigen, steigert die Produktivität und die Zufriedenheit der Benutzer. Die Kosten für Schulungen und Support, aber auch für die Behebung von Usability-Problemen im Rahmen der Wartung, sinken. Als Wettbewerbsfaktor spielt Usability eine immer größere Rolle.
In der Praxis der Software-Entwicklung wird Usability dennoch häufig nur unzureichend berücksichtigt. Viele Software-Ingenieure besitzen nur geringe Usability-Kenntnisse, unterstützende Methoden sind nicht etabliert. Besonders bei der Analyse und Spezifikation der Anforderungen an die Software werden Usability-Aspekte nicht systematisch in Betracht gezogen und dokumentiert. Die weitere Entwicklung bleibt in diesen Fällen ohne Vorgabe. Existierende Ansätze der Mensch-Rechner-Interaktion und des Requirements Engineerings, die in dieser Arbeit untersucht und bewertet werden, bieten wenig Unterstützung für die Spezifikation von Usability-Anforderungen.
Vor diesem Hintergrund wird in der Arbeit das Konzept der Usability Patterns entwickelt, das eine methodische Berücksichtigung von Usability-Aspekten in frühen Entwicklungsphasen erlaubt. Usability Patterns beschreiben in strukturierter Form bewährte funktionale Lösungen, die die Usability von Software verbessern. Der in der Arbeit erstellte Musterkatalog umfasst 20 ausführliche und mit Beispielen versehene Usability Patterns für interaktive Software-Systeme, z. B. Undo, Ausführung im Hintergrund und Papierkorb. Auf Grundlage der Usability Patterns können Software-Ingenieure auch ohne Usability-Expertise ergonomisch sinnvolle funktionale Usability-Merkmale für eine zu entwickelnde Software auswählen.
Für die Spezifikation der Usability-Merkmale wird eine neue Spezifikationstechnik vorgestellt. Bei dieser Technik werden Use-Case-basierte Anforderungsspezifikationen um spezielle Anforderungen ergänzt. Durch Annotationen werden Use Cases, in die die Merkmale eingebunden werden sollen, gekennzeichnet. Bei der Spezifikation werden Software-Ingenieure durch Spezifikationsschablonen unterstützt. Anhand der so erweiterten Use-Case-Spezifikationen können Usability-Merkmale planmäßig realisiert und getestet werden. Dies führt zu Software mit besserer Usability und vermeidet nachträgliche und teure Änderungen aufgrund fehlender Vorgaben.
Die Integration in den Software-Entwicklungsprozess wird anhand eines Prozessmodells beschrieben, das Aktivitäten, Rollen und Artefakte für den Einsatz von Usability Patterns definiert. Als zentrale Rolle wird dabei der Usability-Ingenieur eingeführt, der für die Auswahl und Spezifikation funktionaler Usability-Merkmale zuständig ist. Zwei Werkzeuge, die im Rahmen der Arbeit entstanden sind, erleichtern das Vorgehen: ein Musterkatalog als Hypertext-Anwendung und ein erweiterter Use-Case-Editor, der die vorgestellte Spezifikationstechnik unterstützt. In mehreren Software-Projekten wurde der entwickelte Ansatz – Usability Patterns, Spezifikationstechnik, Vorgehensweise und Werkzeuge – erfolgreich validiert.

Abstract:
Usability is a major factor in the success of a software system. Software that is easy to use and helps users to accomplish their tasks effectively and with little effort increases productivity and user satisfaction. Training and support costs drop, and less effort is needed to resolve usability issues during software maintenance. Usability, therefore, plays an increasingly important role as a competitive factor.
In today’s software development practice, however, usability is still not taken into account systematically. Many software engineers have only limited knowledge of usability topics, and user-centered development methods are not established in most software organizations. In particular, usability aspects are often ignored during requirements analysis and specification. As a result, usability requirements remain unspecified and are not considered in subsequent development activities. Existing approaches from the fields of Human-Computer Interaction and Requirements Engineering provide little guidance on effectively specifying usability requirements.
To allow for a better consideration of usability aspects in early development phases, the concept of Usability Patterns is developed in this work. Usability patterns describe functional solutions that improve software usability. Pattern descriptions follow a structured format and include references to real-world examples. The catalog presented in this work contains 20 detailed usability patterns for interactive software systems, e. g. Undo, Run in Background and Recycle Bin. Software engineers can use the catalog to discuss und select ergonomically reasonable usability features for a software to be developed.
This work also presents a new technique for specifying usability features selected from the pattern catalog. With this specification technique, usability requirements and annotations are added to use case-based software requirements specifications. Software engineers are guided by predefined specification templates. Based on the resulting extended use case specifications, usability features can be systematically considered during architecture design, implementation, and test of the software system. This leads to better software usability and avoids subsequent and costly changes that may arise from the lack of precise requirements.
A process model describes the activities, roles and artefacts needed to integrate usability patterns into the software development process. The model introduces the Usability Engineer as a central role responsible for selecting and specifying usability features. Two software tools developed in the context of this work facilitate the application of usability patterns: a hypertext-based pattern catalog and an extended use case editor that supports the specification technique for usability features. The approach presented in this work – usability patterns, specification technique, process model, and tools – has been successfully validated in several software projects.