Donner le pouvoir des patrons de conception d'IHM aux développeurs logiciels via les modes de présentation : une application aux logiciels de contrôle de simulateurs de vol

Les simulateurs de vols sont une combinaison de matériels et de logiciels sophistiqués destinés à former et maintenir à jour les pilotes d'appareils civils ou militaires dans des conditions sécuritaires et économiques. La conception des interfaces utilisateur de ces simulateurs de vol est une activité complexe et coûteuse dont la difficulté va croissant avec les innovations technologiques : interactions tactiles, moniteurs multiples, simulations multi-joueurs… Plusieurs corps de métiers y prennent part : des experts en ingénierie des facteurs humains mais aussi des développeurs logiciels, non formés en ergonomie. La maîtrise et l'optimisation du processus de conception passent par la gestion de la connaissance. Les patrons de conception, des artefacts fournissant de manière formelle des solutions génériques à des problèmes de conception récurrents, semblent être particulièrement adéquats pour relever ce défi. C'est toutefois un artefact rédigé par et pour les experts en ingénierie des facteurs humains, de sorte que les développeurs logiciels ont du mal à s'en servir, se privant ainsi d'un outil profitable. La mise à disposition de patrons de conception d'interfaces utilisateur à des développeurs logiciels est un sujet peu étudié à ce jour ; l'étude de stratégies pour y parvenir reste à faire. Dans ce mémoire, nous effectuons diverses études au sein de la compagnie CAE Inc. pour mettre en place une bibliothèque de patrons de conception et la rendre accessible aux développeurs logiciels comme aux ergonomes. Nous avons commencé par étudier et comparer les bibliothèques de patrons de conception d'interfaces utilisateur les plus populaires. Nous avons ensuite rédigé une trentaine de patrons de conception couvrant les logiciels de contrôle de simulateurs de vol de toutes sortes, nous inspirant à la fois de la revue de littérature et du travail de terrain au sein de l'entreprise. Ces patrons ont ensuite été diffusés de manière restreinte sur le réseau intranet de l'entreprise, via un système de gestion de contenu en source libre modifié pour subvenir à nos besoins. Ils ont ainsi été lus, utilisés et validés par une cinquantaine de professionnels de CAE dont l'équipe d'ingénierie des facteurs humains. Nous avons ensuite mis au point de nouvelles manières de présenter ces patrons aux développeurs logiciels : les types d'applications, arbres de décision et aperçus de patrons. Ces modes de présentation ont été comparés au mode de présentation de référence lors d'une expérimentation dans l'entreprise, avec des participants novices n'ayant jamais utilisé de patrons de conception d'interfaces utilisateur en générale ni la bibliothèque de patrons de CAE en particulier. Nos résultats montrent que les développeurs logiciels trouvent des patrons 1,5 à deux fois plus pertinents avec les nouveaux modes de présentation, tout en étant en moyenne 50% plus satisfaits. Ces gains se font cependant au prix d'une augmentation du temps de recherche des patrons pouvant aller jusqu'à 50%. Même si notre étude expérimentale est d'une ampleur modérée et qu'il faudrait recueillir plus de données pour l'étendre à d'autres cas, nous pouvons recommander l'emploi de modes de présentation alternatifs dans une bibliothèque de patrons de conception d'interfaces utilisateur. Ces résultats sont synthétisés en recommandations immédiatement applicables dans un environnement professionnel et des actions à prendre en complément au niveau technique ou organisationnel sont suggérées.

Abstract

Flight simulators are a blend of sophisticated hardware and software systems. They are intended to train and keep pilots of civilian or military aircrafts up-to-date in safe and economical conditions. User interface design for flight simulators is a complex and expensive process whose difficulty is increasing along technological innovation: touch interactions, multiple monitors, multiplayer simulations… Several building trades take part in this endeavor: human factors engineering experts as well as software developers, the latter lacking formal usability training. The control and optimization of the design process go through knowledge management. Design patterns are formal generic solutions to recurring design problems; they seem especially suitable to take on this challenge. They are however being written by and for human factors engineering experts, hence hard to use for software developers that are therefore denied a profitable tool. Making user interface design patterns available to software developers is a sparsely studied topic; no strategies have yet been defined to this end. In this thesis, we carry out various studies among CAE Inc. in order to set up a design pattern library and make it accessible to both software developers and usability practitioners. We started by studying and comparing the most popular user interface design pattern libraries. We then wrote thirty design patterns covering flight simulator control software of all kinds, building upon our review of literature and field work at CAE. Those patterns have then been privately shared on the intranet network of the company via an open-source content management system, tweaked to fit our needs. They have thus been read, used and validated by around fifty CAE professionals, including the human factors engineering team. We subsequently developed new ways of presenting those patterns to software developers: application types, decision trees and patterns previews. Those presentation modes were compared to a reference presentation mode during a test session in the company. Participants were beginners that had never used user interface design patterns and had no prior knowledge of CAE's pattern library. Our results show that software developers find 1.5 to two times more relevant patterns with the new presentation modes, while being in average 50% more satisfied. However, those gains come at the expense of speed since search durations increase up to 50%. Even though our experimentation has a limited scope, we can recommend the use of alternative presentation modes in user interface design pattern libraries. Those results are summed up and turned into recommendations for immediate use in a professional environment. Complementary actions for technical and organizational matters are suggested.