Введение к работе
Актуальность работы.
Успешность разработок и результативность функционирования сложных автоматизированных систем в существенной мере зависит от рационального и качественного включения в автоматизированные системы (АС) человеко-компьютерных взаимодействий. Осуществление таких взаимодействий, распределенных по жизненному циклу АС и между лицами, вовлеченными в этот цикл, обеспечивают интерфейсные средства, в совокупности образующих интерфейсное обеспечение (ИО) АС. На разных этапах проектирования ИО помогает решать различные задачи, в число которых, например, входит «интерактивное взаимодействие пользователя с АС» и «интерактивное связывание проектных решений в проектный прототип».
Создание интерфейсного обеспечения конкретной АС представляет собой специфический поток проектных работ, который базируется на распределении действий, вложенных в АС, между ее пользователями и техникой. При этом статистика последних пятнадцати лет констатирует безоговорочный успех разработок АС только на уровне 30-40%. Работы по созданию интерфейсного обеспечения занимают до 40% от всего времени разработки системы, что указывает на исключительную важность обеспечения качества интерфейсов для обеспечения итогового качества и успешности в целом разрабатываемой АС.
Успешность проектирования АС определяется тремя ключевыми показателями: установленным сроком проекта, его бюджетом и соответствием требованиям по качеству, для достижения которых часто используют тотальный контроль качества. Отсутствие возможности установки тотального контроля над проектом в рамках указанных показателей вызывает рост количества необоснованных решений, увеличивает финансовые и проектные риски, связанные с разработкой и внедрением АС.
Тотальный контроль качества, предполагающий контроль каждого из проектных решений, становится осуществим при использовании нормативных метрик (ISO 9126, ISO 9241, ISO 9001 и др.). При этом использование апробированных подходов в управлении качеством разработки и внедрения крупных программных систем значительно повышает предсказуемость проектов, снижает финансовые и ресурсные издержки.
Одним из средств достижения требуемого уровня качества интерфейсного обеспечения является быстрое прототипирование проектных решений, которое позволяет: осуществить уточнение неясных требований; провести анализ осуществимости проекта и отдельных проектных решений; получить предварительные отзывы от пользователей о проектируемой системе; осуществить предварительное тестирование на ранних стадиях; продемонстрировать отдельные решения заказчикам и членам проектной группы; осуществить быструю генерацию шаблонных решений, которые могут быть в дальнейшем использованы в основной программной реализации; осуществить помощь в выборе одного или нескольких проектных решений.
В настоящее время существует множество средств быстрого прототипирования, решающих частные задачи, но низкий процент успешности программных проектов говорит о недостаточности этих средств, т.к. они либо не предоставляют средств для быстрой генерации прототипов из моделей задач пользователя, либо не предоставляют доступа к концептуальным решениям, не имеющим готовой программной реализации, либо не предоставляют средств к генерации прототипов на нескольких программных платформах. Исследования и разработки методов и средств быстрого прототипирования проектных решений считается актуальной задачей.
В диссертационной работе исследуется возможность повышения качества проектируемой АС за счет быстрого псевдокодового прототипирования проектных решений, основанного на лучших практиках ведущих компаний-производителей АС и на международных стандартах. Основное внимание уделяется как связыванию решений, представляющих интерфейсы пользователя АС, так и оперативному интерфейсному связыванию промежуточных проектных решений в различных утилитарных целях.
В диссертационной работе роль области исследований возложена на меры, действия и средства псевдокодового прототипирования проектных решений в концептуальном проектировании АС.
Направление исследований в диссертации связано с инструментально-технологическими методами и средствами, которые введены в процесс разработки АС специально для псевдокодового прототипирования проектных решений АС.
Функции объекта исследований в диссертации выполняют методы и инструментально-технологические средства псевдокодового прототипирования проектных решений АС, использующие интерфейсные прецеденты и модели представления прототипов.
Роль предмета исследований в диссертации возложена на методы и средства преобразований интерфейсных диаграмм в абстрактные модели, абстрактных моделей в конкретные модели, конкретных моделей в псевдокодовые прототипы и псевдокодовых прототипов в исполняемые прототипы на целевой платформе, использующих интерфейсные прецеденты, созданные на основе нормативных принципов создания качественных интерфейсов АС.
Цель исследований.
Целью исследований является повышение степени успешности разработок АС за счет выгод от использования быстрого псевдокодового прототипирования проектных решений.
Задачи диссертационного исследования:
Выявить способы поиска точек интерактивных взаимодействий в проектируемой АС.
Исследовать и разработать механизмы построения интерфейсных диаграмм, абстрактных и конкретных моделей прототипов АС.
Создать систему прецедентов, обслуживающих процессы псевдокодового прототипирования проектных решений, и материализовать её в виде базы прецедентов.
Разработать механизмы псевдокодового прототипирования проектных решений в версии, допускающей комплексирование с инструментально-технологическими средствами разработки АС.
Создать методическое обеспечение комплекса средств, обеспечивающих псевдокодовое прототипирование проектных решений АС.
Провести испытания комплекса средств псевдокодового прототипирования проектных решений.
На научную новизну претендуют:
Метод псевдокодового интерфейсного прототипирования концептуальных проектных решений, в основу которого положены механизмы аспектно-ориентированного выбора и визуализации точек интерактивного взаимодействия, их псевдокодовое кодирование и сериализация с использованием XML преобразований, выводящих на библиотеку кодов метрик эргономики разрабатываемого прототипа, что повышает степень автоматизации в оперативном тестировании алгоритмической логики сценариев проектных решений без явного обращения к языку программирования.
Метод построения интерфейсной диаграммы, интегрирующей графически и формально с использованием XML средств для прототипируемого проектного решения диаграмму прецедентов, диаграмму классов и модель интерфейсной навигации проектного решения, что обеспечивает инкапсуляцию необходимых действий в разработке интерфейсного прототипа.
Интерпретируемый язык описания интерфейсных прецедентов, определяющий правила трансформации интерфейсных диаграмм в абстрактные модели и абстрактных моделей в прикладные исполняемые модели с указанием свойств элементов управления, их событий и связей с другими элементами проектного решения.
Библиотека метрик интерфейсного обеспечения АС, объединяющая типовые интерфейсные решения стандартов и их расширений, зарекомендовавших себя на практике, в которой каждая метрика представлена в виде модели прецедента, интегрирующей текстовую, логическую, графическую, псевдопрограммную и исполняемую версию ее продукционного представления, что упрощает выбор и настройку метрики по месту ее использования.
Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается полнотой и корректностью исходных посылок, использованием в выводах и доказательствах теории и практики продукционных формализмов, XML-трансформаций, а также использованием рекомендаций из российских и международных стандартов и экспериментами, проведенными в рамках внедрения средств интерфейсного прототипирования.
Основные положения, выносимые на защиту, включают в себя:
Метод псевдокодового прототипирования проектных решений, обеспечивающий интерфейсное связывание их частей без использования проектировщиком программных средств кодирования как для решений, включающих интерфейсы пользователя, так и для решений, не содержащих таких интерфейсов.
Метод построения интерфейсных диаграмм, в реализации которого для связывания частей решения любых типов («заглушка», исполняемый код, функциональность, вызываемая извне и другие артефакты) в единое целое используются диаграммные (графические) средства, подобные диаграммам прецедентов языка UML.
Совокупность трансформаций, преобразующая шаг за шагом графику интерфейсных диаграмм в исполняемый прототип так, что в прототип включаются базовая интерфейсная схема (вопросно-ответное представление), элементы управления, связываемые составляющие проектных решений и исполняемый код (платформонезависимый и/или платформозависимый).
Библиотека интерфейсных прецедентов, представленная в виде совокупности продукционных форм (текстовая, графическая, вопросно-ответная, логическая, исходный исполняемый код), обеспечивающая автоматический или автоматизированный выбор интерфейсных метрик в любой момент процесса формирования интерфейсного прототипа.
Практическая ценность.
Разработан набор средств, обеспечивающий реализацию псевдокодового интерфейсного прототипирования проектных решений АС, создана библиотека прецедентов и метрик интерфейсных решений, основанная на руководстве по созданию интерфейсов Microsoft, стандартах ISO 9126, ISO 9241, разработан комплекс методик про псевдокодовому интерфейсному прототипированию проектных решений.
Реализация и внедрение результатов работы.
Разработанные программные средства и комплекс методик их использования внедрены на одном из ведущих российских научно-производственных предприятий, проведен эксперимент по оценке эффективности использования предлагаемых средств.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике – КЛИН» (Международная НТК, г. Ульяновск, 2005, 2006, 2007); «Interactive Systems And Technologies: The Problems of Human-Computer Interaction» (Международная НТК, г. Ульяновск, 2005, 2007, 2009); «Современные технологии учебного процесса в вузе» (Научно-методическая конференция УлГТУ, г. Ульяновск, 2007); «Information Technologies: Proceeding of Russian-German scientific conference devoted to 10-years cooperation of Ulyanovsk State Technical University and Darmshtadt University of Applied Science» (Международная НТК, г. Ульяновск, 2007); «Информатика и вычислительная техника – ИВТ» (Всероссийская НТК, г. Ульяновск, 2009, 2010, 2011); «Информатика, моделирование, автоматизация проектирования - ИМАП» (Всероссийская НТК, г. Ульяновск, 2010); «Системный анализ и семиотическое моделирование» (Всероссийская конференция с Международным участием, г. Ульяновск, 2011).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована 21 печатная работа.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка использованной литературы (135 наименований) и шести приложений, общим объемом 221 страница машинописного текста. Диссертация содержит 39 рисунков и 9 таблиц.
Похожие диссертации на Методы и средства псевдокодового интерфейсного прототипирования проектных решений
