Prototyping im Rahmen des Usability Engineering

VL MMS Wintersemester 2011Professur für Prozessleittechnik

L. Urbas, J. Ziegler

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Inhalt und Ziele• Prototypen

– Begriffsbestimmung und Einordnung

– Arten von Prototypen und deren Verwendung

• Prototyping– Begriffsbestimmung und Einordnung

– Methoden

– Diskussion

Prototypen

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Prototyp

= Eine vorläufige Form oder Instanz eines Produkts oder einer Produktkomponente, die als Modell (physisch, elektronisch, digital, analytisch usw.) für eine spätere oder die endgültige Version des Produkts dient. [Microsoft MSDN Glossary]

• Je nach Anwendungszweck wird unterschieden nach:

− Demonstrationsprototyp

− Funktionaler Prototyp

− Labormuster

− Pilotsystem

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Zielgruppen für Prototypen [nach C. Hübscher, 2008]

• Entwickler:− Ziel: Entwurfs- und Gestaltungsmöglichkeiten prüfen− => „reflection-in-action“− Fokus: Konzepte, Struktur, Machbarkeit

• Projektmannschaft:− Ziel: Ideen etc. in der Gruppe prüfen und demonstrieren− Fokus: Ideen und Konzepte verdeutlichen

• Nutzer:− Ziel: Anforderungen evaluieren, Usability Testing− Fokus: Funktionalität, Interaktion

• Geldgeber / Geschäftsleitung:− Ziel: Überzeugungsarbeit leisten, Arbeitsfortschritte demonstrieren− Fokus: Funktionalität, Optik

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Ausprägungen von Prototypen

• Prototypen unterscheiden sich vom Endprodukt durch− die verwendeten Materialien und Herstellungsprozesse

− die Herstellungsgenauigkeit und Detailliertheit

− die Funktionalität

• Dimensionen:

− Darstellungstreue (Level of Visual Refinement)

− Funktionsumfang (Breadth of Functionality)

− Funktionstiefe (Depth of Functionality)

− Interaktivität (Richness of Interactivity)

− Datengehalt (Richness of Data Model)

− Technische Reife (Technical Maturity) [M. McCurdy et al. 2006]

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Darstellungstreue• Skizze (Stift oder Tafel)

• Darstellung auf der Zielplattform

• Drahtgittermodell (Wireframe)

• Vollständig gerenderte Darstellung

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Funktionsumfang und -tiefe

• Horizontaler Prototyp− gesamte Bandbreite an Funktionen

− Funktionalität gering ausgeprägt

• Vertikaler Prototyp− kleine Auswahl an Funktionalitäten in

realitätsnaher Ausprägung

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High vs. Low Fidelity Prototypes

• Frage: Wie detailgenau und funktionstüchtig muss ein Prototyp sein, um effektiv zu sein?

⇒ Anzahl der gefundenen Usability-Probleme unabhängig von der Prototyping-Methode (Papierskizzen oder reales System)

⇒ einige Usability-Probleme prinzipiell nur in funktionstüchtigen Systemen erkennbar [Virzi et. al. 1996)]

⇒ Usability-Testing von Webseiten ist weitgehend unabhängig von Prototyping-Methode und Detaillierungsgrad [Miriam et al. 2002]

[Usability problem identification using both low- and high-fidelity prototypes. Virzi et al. 1996]

[HIGH-FIDELITY OR LOW-FIDELITY, PAPER OR COMPUTER? CHOOSING ATTRIBUTES WHEN TESTING WEB PROTOTYPES. Miriam et al. 2002]

Prototyping

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Prototyping in der Softwaretechnik

= eine Methode, bei der frühzeitig Modelle des endgültigen Software-Produkts realisiert werden, um damit System-anforderungen zu ermitteln und aktive künftige Nutzer in der Entwicklungsprozess einzubeziehen. [Encyclopedia of Information Systems, Vol.3, 2003, Elsevier]

• Arten:

− Exploratives Prototyping

− Experimentelles Prototyping

− Evolutionäres Prototyping

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Ansatzmethoden beim Prototyping

• Throw-Away Ansatz− ein nicht vollständiger, aber lauffähiger Prototyp wird dem

Benutzer zur expertimentellen Auswertung übergeben

− Ergebnisse der experimentellen Auswertung werden bei der Neukonstruktion des nächsten Prototypen / Produkts verwendet

− Prototyp wird anschließend komplett verworfen

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Ansatzmethoden beim Prototyping

• Inkrementeller Ansatz− Zunächst wird ein stabiler Programmkern aufgebaut

− Danach werden schrittweise neue Funktionen und Systemteile hinzugefügt

− Noch fehlende Elemente werden durch Simulationen oder Mock-Ups ersetzt

− Prototyp wird am Ende des Entwicklungsprozesses zum Produkt

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Ansatzmethoden beim Prototyping

• Evolutionärer Ansatz− Anforderungsdefinition und Systemspezifikation sind zu keinem

Zeitpunkt festgelegt

− Architektur passt sich permanent den veränderlichen Anforderungen an

− Prototyp wird am Ende des Entwicklungsprozesses zum Produkt

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Prototyping-Methoden

• Prototyping-Methoden unterscheiden sich erheblich durch

− Kosten und Aufwand zur Umsetzung der Methode− Genauigkeit, Vollständigkeit und Umfang der angebotenen

Funktionalität und des dargestellten Nutzungskontexts− Nutzbarkeit für bestimmte Zielstellungen

• Auswahl und Anwendung erfordert genaue Kenntnisse der Ziele, Fähigkeiten und Möglichkeiten sämtlicher beteiligter Interessengruppen

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Storyboard

• Skizzen oder Screenshots illustrieren eine spezifische Interaktion mit dem System oder einer Person

• Abfolgen dieser Abbildungen stellen einen Dialog mit oder einen Ablauf im System dar

• Eigenschaften:− Schnell, flexibel und mit geringem Aufwand realisierbar− sehr geringe bis keine Funktionalität

• Anwendungsbereiche:− Gestaltung von Dialogen und Nutzerinteraktionen in frühen

Entwurfsphasen− Frühzeitige Visualisierung von Informationen

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Storyboard

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Mock-Up

• Eine meist wirklichkeitsgetreue Attrappe bzw. Nachbildung eines Produkts oder Systems ohne weitere Funktionalität

• Eigenschaften:− Schnell, flexibel und mit geringem Aufwand realisierbar− sehr geringe bis keine Funktionalität

• Anwendungsbereiche:− Gestaltung von Produkten in frühen Entwurfsphasen− Anschauungsmodelle für Kunden und Entscheidungsträger− Substitute für (noch) nicht vorhandene Systemkomponenten

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Mock-Up

Paper/Cardboard Mockup Physical Mockup

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Wizard-of-Oz

• Die Funktionalität eines Systems wird durch einen (verborgenen) Menschen simuliert

• Eigenschaften:− Flexibel und mit mäßigem Aufwand realisierbar− Beliebige durch Menschen simulierbare Funktionalität realisierbar− Wirklichkeitsnahe Integration des menschlichen Anteils teilweise

schwierig (Platzmangel, Reaktionsverzögerung, Missverständnis)

• Anwendungsbereiche:− Erprobung potentieller neuer Funktionalität am Nutzer noch vor

der Realisierung− Exploration von Nutzerreaktionen auf neue bzw. geänderte

Interaktionen

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Wizard-of-Oz

(Flemisch et al., 2008)

• Erprobung neuartiger Stick-Controller

− Bediengeräte von Proband und Untersucher sind gekoppelt

− Untersucher reagiert auf Aktionen des Probanden und führt die gewünschte Bedienung aus

− Der Untersucher induziert ein Feedback, indem er z.B. leicht am Bediengerät rüttelt

− Durch gezieltes Fragen und lautes Denken kann das Nutzererleben direkt untersucht werden

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Off-the-shelf Prototyp

• Die Funktionalität eines Systems wird durch handelsübliche Werkzeuge und Geräte simuliert

• Eigenschaften:− Flexibel und mit geringem Aufwand realisierbar − Simulation von Funktionalität limitiert durch reale (technische)

Beschränkungen

• Anwendungsbereiche:− Erprobung potentieller neuer Systeme am Nutzer noch vor der

Realisierung− Exploration von Zielen und Aktivitäten potentieller zukünftiger

Nutzer

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Video/Animation Prototyp

• Videofilm stellt eine visionäre Situation oder Handlung dar

• Eigenschaften:− Beliebig wirklichkeitsnahe Darstellung möglich− Frei von realen (technischen) Beschränkungen− Rein statischer Prototyp (nicht interaktiv, nicht veränderbar)− Sehr hoher Aufwand zur Realisierung notwendig

• Anwendungsbereiche:− Darstellung einer Vision oder Vorstellung über ein System oder

Szenario− Glaubwürdige Visualisierung von Zukunftskonzepten (meist nur

langfristig erreichbar)

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Video/Animation Prototyp

SUN 1992: Starfire, The Movie

„ Starfire, the Movie, showing a day in the life of a knowledge worker in the far-off distant year, 2004”

http://www.asktog.com/starfire

Digital, networked Workspace

Collaborative OfficeMulti-Touch-Screen

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Computer-Animation

• automatisierte Darstellung sichtbarer Systemreaktionen fester Handlungsfolgen

• Eigenschaften:− Feste Abfolge von Eingaben und Ausgaben

− Keine Funktionalität, keine Flexibilität

− Geringer Aufwand zur Realisierung notwendig

• Anwendungsbereiche:− Darstellung graphischer Dialoge und Interaktionen in allen

Entwurfsphasen

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Rapid Prototyping

• Herstellung von Modellen mittels spezieller Herstellungs-verfahren

• Eigenschaften:− Komplexe und komplizierte mechanische Prototypen realisierbar

− Verschiedene Verfahren mit sehr unterschiedlichen Produkteigenschaften

− Geringer Aufwand, aber spezielle Werkzeuge notwendig

• Anwendungsbereiche:− Detaillierte Untersuchung in allen Entwurfsphasen− Mechanische Konzept-, Geometrie-, Anschauungs- und

Funktionsmodelle

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Rapid Prototyping

Im RP-Verfahren gefertigte Maschinenteile

Im RP-Verfahren gefertigtes Modell eines Reise- und Touristikzentrums (Quelle: graphisoft-nordbayern.de)

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Szenario-Maschine

• Ein interaktives System implementiert einen spezifisches Szenario zur Lösung einer kompletten Arbeitsaufgabe

• Eigenschaften:− Szenario beschreibt die vollständige Bearbeitung der Aufgabe

mit einer statischen Abfolge von Handlungsschritten

− Hohe Funktionalität, aber nahezu keine Flexibilität

− hoher Aufwand zur Realisierung notwendig

• Anwendungsbereiche:− Detaillierte Darstellung bestimmter Funktionen bzw.

Interaktionen in späten Entwurfsphasen

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Funktionstüchtiges (Teil-)System

• Funktionstüchtige Version eines Produkts oder Systems, die eine Teilmenge oder die Gesamtmenge der vorgesehenen Funktionalität vollständig implementiert

• Eigenschaften:− „Vorserienmodell“, „Release Candidate“

− Erst sehr spät im Entwicklungszyklus verfügbar

• Anwendungsbereiche:− Detaillierte Untersuchung bestimmter Funktionen bzw.

Interaktionen im Kontext des Gesamtsystems in späten Entwurfsphasen

− Fehlersuche vor Projektabschluss

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Vorteile von Prototyping

+ Anforderungen der Anwender können laufend präzisiert und verifiziert werden.

⇒ Risiko einer Fehlentwicklung sinkt

+ Unbeabsichtigte Wechselwirkungen zwischen Komponenten des Produkts können frühzeitig erkannt werden

+ Fertigstellungsgrad ist besser verifizierbar

+ Frühzeitige Qualitätssicherung und Risikominderung

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Kritik an Prototyping

― Erzeugt zusätzliche Kosten

― Setzt ausreichendes Wissen über das Anwendungsgebiet voraus

― Erfordert direkten Kontakt zwischen allen an der Entwicklung beteiligten Personengruppen

― Tendenz, Anforderungen weder korrekt zu erheben noch sauber zu dokumentieren

― Tendenz, die Innovation allein bei den Nutzern zu suchen

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Zusammenfassung

• Prototypen– vorläufige Form (Modell) eines Produkts

– unterscheiden sich vom Endprodukt durch Materialien undHerstellungsprozesse, Herstellungsgenauigkeit und Detailliertheit sowie Funktionsumfang

• Prototyping– Frühe Entwicklung von Modellen des endgültigen Produkts, um

Anforderungen zu ermitteln und künftige Nutzer einzubeziehen

– Methoden unterscheiden sich durch Kosten und Aufwand zur Realisierung, dem verwendeten Prototypen sowie der Nutzbarkeit für bestimmte Ziele

– Auswahl abhängig von Zielen, Fähigkeiten und Möglichkeiten der Interessengruppen

– Bsp:Storyboard, Mock-Up, Animation, Szenario-Maschine

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Literatur

• Buxton, Bill (2007): Sketching User Experiences. Morgan Kaufmann

• Dix, Alan; Finlay, Janet; Abowd, Gregory D.; Beale, Russell (2003): Human Computer Interaction. Prentice Hall

• Mayhew, Deborah J. (1999): The Usability Engineering Lifecycle: A Practitioner's Handbook for User Interface Design. Morgan Kaufmann.

• Rosson, Mary B.; Carroll, John M. (2001): Usability Engineering: Scenario-Based Development of Human-Computer Interaction. Morgan Kaufmann.

• Warfel, Todd Z. (2009): Prototyping – A Practitioner’s Guide. Rosenfeld Media.