Evaluation of a novel approach for requirements engineering : an empirical study on laser engraving machines

Abstract

Die Produktivität heutiger Maschinen sowie heutiger Softwaresysteme wird stark vom Design deren Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) beeinflusst. Die Qualität dieser HMIs definiert die Art des Umgangs des Benutzers mit der Maschine sowie die Teilmenge der vorhandenen Funktionen die tatsächlich verwendet wird. Die Teilmenge der verwendeten Funktionalität wird unter anderem vom Geschlecht des Anwenders/der Anwenderin beeinflusst. Eine effiziente Gestaltung von HMIs erfordert daher eine neuartige Vorgehensweise der Anforderungserhebung welche die speziellen Bedürfnisse der unterschiedlichen Benutzergruppen berücksichtigt. Die Rolle der adäquaten Anforderungserhebung ist sowohl in der Disziplin der Softwareentwicklung als auch im Produktdesign generell wohlbekannt. Basierend auf heutigen Ansätzen von Software Requirements-Engineering als auch generelleren Ansätzen im Bereich System Design wie z.B. Funktionenanalyse soll ein neuer Ansatz zur Definition von Benutzeranforderungen entwickelt und evaluiert werden. Die Arbeit basiert auf einer empirischen Studie die sich mit der Analyse von Anforderungen und aktuellen Benutzerprofilen definierter Benutzergruppen am Beispiel von Lasergravurmaschinen auseinandersetzt. Ein theoretischer Teil der Arbeit untersucht dabei aktuelle Requirements-Engineering Prozesse verschiedener Disziplinen mit Fokus auf User-Centered-Design Techniken und Methoden zur Systembeschreibung, insbesondere Funktionenanalyse. Basierend auf dieser Untersuchung wird ein allgemeiner Prozess zur Anforderungserhebung entwickelt, der die speziellen Bedürfnisse mehrerer Benutzergruppen berücksichtigt. Ausgehend von den Rohdaten einer empirischen Studie werden die unterschiedlichen Anforderungen von Benutzern ermittelt, wodurch eine Evaluierung der praktischen Anwendbarkeit des entwickelten Prozesses ermöglicht wird. Des Weiteren werden die ausgewerteten Ergebnisse der empirischen Studie dazu verwendet eine Leitlinie für ein Real-World Projekt zu erstellen um die Benutzbarkeit der untersuchten Lasergravurmaschinen zu verbessern. Die erwarteten Resultate beinhalten aktuelle Nutzerprofile besagter Lasergravurmaschinen sowie das Aufzeigen von Verbesserungspotenzialen ebendieser. Weiters wird ein neuartiger Ansatz der Anforderungserhebung vorgeschlagen, der insbesondere das Design von Mensch-Maschine Schnittstellen für verschiedene Benutzergruppen berücksichtigt und der anhand der empirischen Studie evaluiert wird.

The efficiency of today's machines as well as software systems is mainly affected by the design of their human-machine-interfaces (HMIs). The quality of the HMI defines the way the user interacts with the system as well as the set of all available features that is employed by the machine operator. The individual subset of features that is employed by specific users differs where one of the main factors causing this differences is the users gender. To allow a more efficient design of HMIs a novel approach of requirements engineering taking into account the individual needs of different user-groups is needed. The role of Requirements Engineering is well known in the discipline of Software Engineering as well as product design in general. Based on today's current approaches of Software Requirements Engineering and more general approaches of system design like Functional Analysis a novel approach for defining Requirements and designing HMIs is developed. The work is based on an empirical study analyzing the requirements and current usage profiles of defined user groups using the example of a laser engraving machine. A theoretical part of the work examines current requirements processes of various disciplines, especially focusing on techniques of User Centered Design and Functional Analysis. Based on this research a general approach for requirements engineering with respect to participation of different user groups is derived. Coming from the raw results of an empirical study the various needs of users are examined, which allows for evaluation of the practicability of the proposed requirements engineering process. Furthermore the evaluation results of the empirical study are utilized to provide guidance for a real world project on improving the machines mentioned in this study. Expected results are profiles of the current usage of laser engraving machines in the empirical study as well as fields of improvements for those machines. Furthermore a novel approach for requirements engineering with special respect to HMI design for multiple user groups is to be defined and evaluated based on an empirical study.