Animating user interface prototypes with formal models

Abstract

The User Interface (UI) provides the first impression of an interactive system and should, thus, be intuitive, in order to guide users effectively and efficiently in performing their tasks. User interface prototyping is a common activity in UI development, as it supports early exploration of the UI design by potential users. UI quality plays a crucial role in safety-critical contexts, where design errors can poten tially lead to catastrophic events. Model-based analysis approaches aim to detect usability and performance issues early in the design process by leveraging formal analysis. They complement prototyping, which supports user involvement, but not an exhaustive analysis of the designs. The IVY Workbench emerges as a model-based analysis tool intended for non-expert usage. The tool was originally focused on supporting modelling and verification, but more recently an effort began to combine the formal model capabilities with UI mock-ups, to produce more interactive prototypes than traditional mock-up editors support. This work addresses the enhancement of the prototyping features of the IVY Workbench. The improvements of such features include the creation of a dynamic widget library that can vastly improve the quality of prototypes. Such a library, however, should be compatible with several mock-up editors to attract a broader design community. The results of this work include an analysis of alternative prototyping tools, identifying potential features that can enhance the IVY Workbench, the creation of a dynamic widget library that is compatible with several mock-up editors, and several improvements to IVY’s prototyping plugin, including the addition of code exporting functionalities. Usability tests were conducted to validate the new features of the tool, with positive results. Two mobile applications were also created, allowing users to test prototypes in their mobile devices.

A UI proporciona o primeiro contacto entre um utilizador e um sistema interativo. Assim, a UI deverá ser capaz de guiar o utilizador na execução das suas tarefas, de um modo eficiente e eficaz. A prototipagem de interfaces é uma atividade comum no processo de desenvolvimento de UIs, já que permite a exploração antecipada do design de uma UI com potenciais utilizadores. A UI tem um papel bastante relevante no contexto de sistemas críticos, onde falhas no design podem gerar eventos catastróficos. As metodologias de análise baseadas em modelos procuram detetar potenciais falhas de usabilidade e desempenho, em fases iniciais do processo de desenvolvimento, através de análise formal. Estas metodologias complementam o processo de prototipagem, que suporta o envolvimento dos utilizadores mas não oferece uma análise exaustiva do design. A IVY Workbench surge como uma ferramenta de análise baseada em modelos que visa suportar utilizadores sem grandes conhecimentos de análise formal. Embora originalmente focada na modelação e verificação, surgiu recentemente um esforço para combinar as capacidades da análise formal com mock-ups da UI. O objetivo é produzir protótipos com maior nível de interação do que os produzidos pelos tradicionais editores de mock-ups. O presente trabalho apresenta melhorias das capacidades de prototipagem da ferramenta IVY Workbench. Estas melhorias incluem a criação de uma biblioteca de widgets dinâmicos, que aperfeiçoa a qualidade dos protótipos desta ferramenta. Esta biblioteca deverá ser compatível com múltiplos editores de mock-ups, de modo a atrair uma vasta comunidade de designers. Os resultados deste trabalho incluem uma análise de alternativas de ferramentas de prototipagem, onde são identificadas funcionalidades que podem aprimorar a ferramenta IVY Workbench; a criação de uma biblioteca de widgets dinâmicos, compatível com inúmeros editores de mock-ups; assim como várias melhorias efetuadas no plugin de prototipagem desta ferramenta, incluindo a adição de funcionalidades de exportação de código fonte. Foram realizados testes de usabilidade para validar as novas funcionalidades da ferramenta com utilizadores, onde foram obtidos resultados positivos. Finalmente, foram criadas duas aplicações móveis que permitem que os utilizadores testem os protótipos nos seus dispositivos móveis.