Hazard analysis in user interfaces

Abstract

The complexity of the current interactive systems presents a great challenge for all those who are interested in the quality of the utilisation of its interfaces. The interactive system might be seen as a computational system that involves significant activities of interaction processes amongst humans, the users in this context, and the computational system itself, through a user interface that is software developed. We can find such systems in several application domains, from information systems for libraries, education and culture, to applications in charge of critical functions in fields such as health, energy or the environment. Normally, in interactive systems, the human factor increases the complexity to any system. Several methods have been used to validate the operation of these applications, providing support for the detection of issues that could emerge from the implemented interactive processes, in particular in the analysis of the software based user interfaces. The interaction problems can also be related with other elements and factors other than those covered in this PhD work. Hence, in this thesis, we propose a specific knowledge structure, supported by several elements and factors associated with the interaction processes related with the user - concepts, properties, relationships and values -, sufficiently substantiated in analysis models that involves entities such as “User”, “Task”, “Environment” and “Device”. The analysis models conceived and developed during the realisation of this work were based in principles originating from the literature of human factors and system safety involved in the analysis of interaction processes in interactive systems, that we have identified as having the potential to improve the detection of factors that might, in some manner, endanger the human interaction in interactive systems. In addition, we also intended to contribute in order that system administrators and engineers might increase the quality of the implemented interfaces (or in implementation) in interactive systems. Finally, we present a method that was specially developed for assessing the quality of interactive systems, through the utilisation of a quality composite index, calculated from data drive weight estimation, making use of a multi-criteria decision support system for the reduction of the solution space.

A complexidade dos sistemas interativos atuais apresenta um grande desafio para todos aqueles que estejam interessados na qualidade da utilização das suas interfaces. Os sistemas interativos podem ser vistos como sistemas computacionais que envolvam uma atividade significativa de processos de interação entre humanos, os utilizadores, e o próprio sistema computacional, através de uma interface desenvolvida em software. Podemos encontrar este tipo de sistemas em vários domínios de aplicação, desde sistemas de informação para bibliotecas, para a educação e para a cultura, até em aplicações desempenhando funções críticas em áreas como a saúde, a energia ou o ambiente. Normalmente, em aplicações interativas, o fator humano acrescenta complexidade a qualquer sistema. Vários métodos foram utilizados para validar o funcionamento dessas aplicações, dando suporte na deteção de problemas que pudessem emergir dos processos de interação implementados, em particular na análise das interfaces de utilizador baseadas em software. Os problemas de interação podem também estar relacionados com outros elementos e fatores para além daqueles que foram abrangidos neste trabalho de doutoramento. Assim, nesta tese, propomos uma estrutura específica de conhecimento, suportada por diversos elementos e fatores associados com os processos de interação com o utilizador – conceitos, propriedades, relacionamentos e valores -, devidamente fundamentados em modelos de análise que envolvam entidades como “Utilizador”, “Tarefa”, “Ambiente” e “Dispositivo”. Os modelos de análise concebidos e desenvolvidos ao longo deste trabalho foram baseados em princípios provenientes da literatura de fatores humanos e de segurança de sistemas envolvidos na análise de processos de interação em sistemas interativos, que identificámos como tendo potencial para melhorar a deteção de fatores que possam, de alguma forma, ameaçar a interação humana em sistemas interativos. Além disso, pretendeu-se, também, dar um contributo para que administradores e engenheiros de sistemas possam melhorar a qualidade das interfaces implementadas (ou a implementar) em sistemas interativos. Finalmente, apresentamos um método que foi especialmente desenvolvido para avaliar a qualidade dos sistemas interativos, através da utilização de um índice de qualidade composto, calculado a partir da estimação de pesos guiada por dados, através da utilização de método multicritérios de suporte a decisões para redução do espaço de soluções.