Design and conception of an environment for rapid GUI prototyping of smart devices

Abstract

In den letzten Jahren sind elektronische Geräte unverzichtbar für unser tägliches Leben geworden. Sie sind weit genug entwickelt, um für Menschen ohne viel Spezialwissen einfach bedienbar zu sein. Viele dieser Geräte sind mobile Geräte, die im Sinne von Hardware und Software wie Computer funktionieren.<br />Tatsächlich stellen Geräte wie Handys, PDA oder Smart Phones dank der inkludierten Software Funktionalitäten zur Verfügung, die wir von Computern kennen. Diese Software ist mittlerweile so komplex, dass für die Design-, Entwicklungs- und Deployment-Phase eigene Software Engineering Methoden erforderlich sind.<br />Darüber hinaus ist die Produkteinführungszeit ein kritischer Erfolgsfaktor geworden. Die Hersteller agieren am freien Markt, der bedingt durch sich rasch ändernde Kundenanforderungen hoch dynamisch ist und laufend nach neuen oder geänderten Produkten verlangt. Das Verringern der Produkteinführungszeit ist dadurch sowohl Ziel als auch Herausforderung für Hersteller und Entwickler geworden.<br />Mit traditionellen Software-Entwicklungs-Methoden können Anwendungen nicht ausreichend rasch produziert werden, um den dynamischen Kundenanforderungen zu genügen. Es sind neue Methoden und Tools erforderlich, um die zeitkritische Design- und Prototypphase der Applikationen zu beschleunigen. Dadurch werden die Kunden-Anforderungen frühzeitig validiert, Fehler frühzeitig erkannt und damit auch Entwicklungskosten gesenkt.<br />"Rapid Prototyping" - Ansätze haben sich als adäquate Lösung dafür erwiesen. "Rapid Prototyping" ist eine Software-Entwicklungsmethode, die sehr früh im Entwicklungszyklus eingesetzt werden kann. Sie erlaubt den Designern und Entwicklern ein iteratives Vorgehen. Diese wiederum ermöglicht es, dass die Software schon während der Erstellung durch Prototypen, die User ausprobieren können, laufend überprüft und adaptiert werden kann.<br />In der vorliegenden Arbeit wird eine Entwicklungsumgebung, nämlich GUI Rapid Prototyping Environment (GRAPE), für das "rapid prototyping" von smart phones vorgestellt. Sowohl Konzept und Design, als auch die Verwendung von GRAPE werden anhand der Erstellung eines virtuellen Prototyps beschrieben.<br />Die Entwicklungsumgebung selbst besteht aus mehreren integrierten Tools und Techniken, wie etwa die Beschreibung des Systemverhaltens mittels einer formalen Sprache. Diese Tools und Techniken bieten Möglichkeiten, die Anforderungen sehr früh im Entstehungsprozess zu validieren.<br />

In recent years, electronic devices have become ubiquitous in daily life, quite sophisticated and smart enough to respond appropriately to human hankering. In addition, devices have become mobile and act like conventional computers in the sense of hardware and software.<br />Indeed, devices, e.g., cell phones, PDA's, smart phones, can now perform essential services, like those achieved with computers, due to the embedded software in them. This software has become complex and large enough insomuch that software engineering methodologies are needed to be practiced during design and development phases.<br />Further, time to market has become a crucial factor for the success of any new industrial product. Reducing this factor represents not only an aim but also a challenge for manufacturers and developers, who are acting in a competitive market, where products are incessantly changing to satisfy customer needs and demands.<br />As traditional software development methodologies can not really produce applications as faster as needed to keep up with customer demands, new methodologies and tools, therefore, should be used to speed up the time-critical design phase and the construction of prototypes of those applications to capture and validate the requirements early without errors and to reduce the development overall cost.<br />Rapid prototyping approaches have been identified to be a response to the question of the need of new development methodologies. Rapid prototyping is a software methodology that can be applied early in the system development cycle and that allows designers and developers to iteratively design and evaluate software applications with the intended users through creating prototypes.<br />In this thesis, a development environment, the GUI Rapid Prototyping Environment (GRAPE), for rapid prototyping of smart devices will be presented. Its conception, design and how it can be used to create virtual prototypes of smart devices will be then described. This development environment consists of an integrated set of appropriate tools and techniques, i.e.<br />behavioral modeling using formal specification languages. This set provides opportunities for validation of the requirements early in the life cycle.