User interface design is one of the most challenging problem-solving activities that the modern industry faces. The cognitive complexity of design problems and the time pressure due to short product lifecycles force designers to pursue efficient design processes and strategies. In such circumstances, UI designers can benefit from their prior experience that associate target user tasks with available interface means. The practical design activity thus tends to be case-based rather than analytic and linearly deductive. They, however, cannot accommodate all past experiences due to limited cognitive capabilities, thereby adhering to their initial solution persistently and losing the opportunity to consider better alternatives. Accordingly, various studies have been performed to help the designers reuse past design patterns, rationales and cases. No reuse support systems, however, can properly represent or recall design cases by the interaction model reflecting interactive, multi-layered aspects of user tasks and can provide the designers with the cases in a compatible way with the characteristics of their behaviors.
This thesis proposes a framework for a case-based design aid that enables effective reuse of prior design cases in a way that is compatible with the practical strategies of designers. In the framework, design cases are represented at multiple levels of abstraction and depicted by a diagrammatic model. The aid can help the designer to retrieve proper design cases corresponding to his or her current design phase at the abstraction level. At the same time, he or she can also refer to relevant design cases at all the other levels linked with the acquired cases. In addition, the designer can evaluate his or her interim artifacts by comparing those with the design cases retrieved by the aid. In this manner, he or she can move downward or upward along the levels of abstraction, and jump around the levels opportunistically. The fact that the multi-level design cases are useful to UI design is verified through an experiment, and a method is devised to retrieve the useful cases. A prototype system based on this framework was implemented, and its retrieval effectiveness was evaluated. With the prototype, many case studies of designing interfaces for various tasks at diverse domains were performed to verify the effectiveness of the approach. The results demonstrate that the proposed aiding approach can support the bidirectional and opportunistic strategies of UI designers by enabling easy retrieval of prior cases at a focused abstraction level and flexible navigation to related design cases at other levels.
본 연구는 사용자 인터페이스, 특히 인터액션의 설계과정 동안 도출되는 설계사례들을 사례베이스에 축적해두고, 이를 설계자들이 효율적으로 재사용할 수 있도록 지원하는 사례지원시스템을 제안하였다. 전형적인 인터액션 설계의 프로세스는 흔히 사용자 직무 및 기능요구사항의 분석 (직무수준), 요구사항을 충족시키는 인터액션 설계 (조작수준), 그리고 해당 인터액션의 물리적 인터페이스 설계 (물리적 인터페이스 수준)로 이어지는 세 수준의 설계를 하향식의 절차적 과정으로 수행하기를 요구한다. 그러나, 인지적 한계를 넘는 설계직무의 복잡성으로 인해 실제 설계자들은 양방향의 기회주의적인 설계행위를 보이는 것으로 알려져 있다. 즉, 설계자들은 반드시 한 수준의 설계를 완료한 후에 다음 수준의 설계를 수행하는 것이 아니며, 자신의 머릿속에 명확한 해결책이 있는 수준의 설계문제들을 먼저 해결하고자 하는 경향을 보인다. 그러한 명확한 해결책은 주로 설계자가 이전에 경험한 설계사례들을 기반으로 한다. 그러나, 설계자들은 인지적인 한계에 의해 적절한 사례들을 떠올리지 못할 수 있으며, 처음에 떠오른 사례에 집착하는 경향을 보이므로 적절한 설계사례들을 지원하는 시스템은 설계에 많은 도움을 줄 수 있다.
인터액션 설계 시에는 일반적으로 다양한 수준의 설계모형들이 이용된다. 본 연구에서는 조작 수준의 설계 과정에 효율적인 것으로 알려진 OCD를 직무 수준의 설계까지 가능하도록 개선한 계층적 OCD 모형을 제안하였다. 제안된 모형을 이용하여 설계자들은 직무와 조작 수준의 설계를 수행하고, 그로부터 물리적 인터페이스 수준의 설계를 수행할 수 있다. 저자는 설계결과로 생성되는 세 수준의 설계사례들은 추후 설계에 재활용될 수 있으며, 이러한 다층적 설계사례의 제공은 인터액션 설계에 효율적일 것이라 가정하였다. 그러한 가정은 두 번의 실험을 통해 검증되었다. 첫번째 실험에서는 설계 시에 경험적 지식 및 구체적인 물리적 인터페이스 수준의 설계사례가 많이 이용됨을 보였다. 또한, 설계 시에 설계패턴인식, 설계규칙검색, 사용자처럼 생각하기와 같은 세 전략이 자주 사용되며, 이로부터 설계자들의 양방향의 기회주의적인 설계 프로세스가 설명될 수 있음을 보였다. 두번째 실험에서는 물리적 인터페이스 수준의 구체적인 설계사례만을 제공한 경우와 그 수준을 포함한 다층적인 설계사례를 제공한 경우의 설계 수행도를 비교하였다. 실험결과, 다층적인 설계사례를 제공한 경우에 설계자들은 설계사례를 더 적극적으로 활용하고, 더 완전한 인터페이스를 설계함을 보였다. 이는 구체적인 물리적 인터페이스 수준의 설계사례도 설계에 효율적이나 그 인터페이스가 왜 그렇게 구현되었는지에 대한 정보를 제공해 주는 상위 수준의 설계사례가 같이 제공될 때 설계에 더 도움이 된다는 사실을 알려주었다.
다층적 설계사례가 효율적으로 재사용되려면, 사례베이스에 축적된 사례들 중 설계자의 설계상황에 맞는 사례가 설계자의 양방향의 기회주의적 설계행위에 맞게 제공되는 것이 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 속성-값 매칭에 의한 조작유사도와 그래프 매칭에 의한 절차유사도로 구성되는 유사도 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘에 의해 계층적 OCD 모형의 직무나 조작수준으로 입력된 설계자의 쿼리와 사례베이스 내의 사례들 간의 유사도가 계산되며, 설계자가 원하는 유사한 사례들을 추출해낼 수 있다. 저자는 제안된 알고리즘을 구현하고, 설계자의 행위에 맞도록 다층적 설계사례들을 제공해주는 사례지원시스템의 프로토타입을 개발하였다. 프로토타입에서는 어떤 수준의 설계쿼리를 입력하여 해당 수준의 유사한 설계사례뿐 아니라 다른 수준의 관련 사례들까지 얻을 수 있는 구조를 가지고 있다. 또한 추출된 세 수준의 사례들 중 하나를 수정하여 다시 새로운 쿼리로 입력하여 관련 사례들을 얻어낼 수 있다. 마지막으로 저자는 개발된 프로토타입을 통해 유사한 다층적 설계사례들을 효율적으로 찾아낼 수 있음을 보였으며, 여러 번의 사례연구 수행을 통하여 제안한 사례지원시스템이 인터액션 설계시 필요한 문제해결의 여러 단계에 걸쳐 효율적으로 설계자를 도와줄 수 있음을 보였다.
