Gebrauchstauglichkeit semiformaler Modellierungssprachen für das Anforderungsmanagement - Untersuchungsrahmen, Anwendungsfall und experimentelle Evaluation mittels Blickbewegungsregistrierung

Semiformale Modellierungssprachen zur Beschreibung technischer, organisatorischer oder betriebswirtschaftlicher Zusammenhänge haben eine zentrale Bedeutung für das Anforderungsmanagement (Requirements Engineering). Die Modifikation bestehender und die Entwicklung neuer semiformaler Modellierungssprachen nehmen trotz der vorhandenen Vielfalt weiter zu. Der Schwerpunkt von Forschungsarbeiten zur Gebrauchstauglichkeit (Usability) semiformaler Modellierungssprachen liegt traditionell im Bereich der softwaretechnischen und weniger der benutzerbezogenen Anforderungen. Der vorliegende Beitrag wertet 13 Arbeiten zur Gebrauchstauglichkeit bei der Erstellung und Nutzung von Informationsmodellen aus und entwickelt auf dieser Basis einen interdisziplinären Untersuchungsrahmen, der Konzepte der (Wirtschafts)Informatik und der Kommunikationsforschung kombiniert und in einem Forschungsansatz operationalisiert. Dabei wird sowohl die Europäischen Usability-Norm EN ISO 9241, als auch die Methode der Blickbewegungsregistrierung (EyeTracking) einbezogen. Die experimentelle Evaluation des Untersuchungsrahmens erfolgt anhand eines pilotierten Anwendungsfalls zu Varianten der Ereignisgesteuerten Prozesskette (EPK). 1 Ausgangslage und Motivation Eine zentrale Aufgabe der Wirtschaftsinformatik besteht in der Analyse und Gestaltung von Informationssystemen in Wirtschaft und Verwaltung. Aus dieser Aufgabenstellung leitet sich die Zielsetzung der Wirtschaftsinformatik ab, Konzepte, Methoden und Werkzeuge zu entwickeln, welche die Gestaltung von Informationssystemen in Wirtschaft und Verwaltung unterstützen [WK94, S.80f.]. Nach einer Marktstudie stiegen die Umsätze im Bereich des Marktes der Modellierungswerkzeuge zur Geschäftsprozessmodellierung in den Jahren 2004 – 2007 um durchschnittlich 15% [Ga07, S. 2]. Je nach Modellierungsadressat sind unterschiedliche Anforderungen zu stellen, die durch Modellierungswerkzeuge technisch realisiert werden. Die vorliegende Untersuchung legt den Fokus auf benutzerbezogene Anforderungen beim Einsatz semiformaler Modellierungssprachen und der Nutzung der resultierenden Modelle. Aus wissenschaftlicher Sicht stellen sich grundsätzliche Fragen hinsichtlich Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Arbei1 Universität Hamburg, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, Von-Melle-Park 5, D-20146 Hamburg, [email protected] 2 Universität Hamburg, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, Von-Melle-Park 5, D-20146 Hamburg, [email protected] 3 Universität Hamburg, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, Von-Melle-Park 5, D-20146 Hamburg, [email protected] 32 Frank Hogrebe, Nick Gehrke und Markus Nüttgens ten, die sich mit benutzerbezogenen Anforderungen an semiformale Modellierungssprachen befassen. Abbildung 1 gibt einen Überblick über den Untersuchungsgang, der von drei Forschungsfragen (F) geleitet wird: F1: Welche Anforderungen werden allgemein an semiformale Modellierungssprachen gestellt und werden Anforderungen in einschlägigen Arbeiten auch gleich benannt und definiert bzw. entsprechen sie sich in ihrer Semantik? F2: Haben sich bestimmte benutzerbezogene Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit semiformaler Modellierungssprachen herausgebildet? F3: Ist Blickbewegungsregistrierung eine geeignete Methode zur Messung und Bewertung von Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit semiformaler Modellierungssprachen? Abb. 1: Untersuchungsgang zur Forschungsarbeit Systematische wissenschaftliche Untersuchungen von Sprachen gehören traditionell in den Forschungsbereich der Linguistik, die sich mit natürlichen Sprachen befasst [Pa06, S. 1]. Die vorliegende Arbeit legt das linguistische Sprachverständnis zu Grunde und dehnt es auf künstliche Sprachen der Informatik aus. Ausgangspunkt für die Untersuchung bildet eine Literaturrecherche zu den Anforderungen bei der Erstellung und Nutzung von Informationsmodellen. Ziel der Erhebung ist es, Hinweise darauf zu erhalten, welche Eigenschaften eine Modellierungssprache besitzen soll (Anforderungen) [Pa06, S. 57]. In wieweit eine Modellierungssprache und ihre Modelle den Anforderungen ihrer Benutzer entspricht, hängt von ihrer Gebrauchstauglichkeit (Usability) aus Sicht der jeweiligen Benutzer ab. Systematische Untersuchungen zur Gebrauchstauglichkeit sind insbesondere ein Untersuchungsfeld der Kommunikationsforschung. Arbeiten hierzu finden sich zur Web-Usability ([RP07], [Yo03]), Usability mobiler Systeme [KS04] und TV-Usability ([Ob07], [PG03]); einschlägige Normen zur Gebrauchstauglichkeit finden sich in den Teilen 11, 12 und 110 der Europäischen Usability-Norm EN ISO 9241 [IS99], [IS00], [IS08]. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wird ein Untersuchungsrahmen zur Durchführung von Usability EyeTracking Studien zur Evaluation von benutzerbezogenen Anforderungen an semiformale Modellierungssprachen und ihrer Modelle Gebrauchstauglichkeit semiformaler Modellierungssprachen 33 entwickelt. Dieser bezieht sowohl Erkenntnisse der (Wirtschafts-) Informatik als auch der Kommunikationsforschung ein. Als Instrumentarium für die Anwendung des Untersuchungsrahmens wird, neben Befragungstechniken, auch die Blickbewegungsregistrierung (EyeTracking) einbezogen, um neben qualitativen Indikatoren (wie subjektive Wahrnehmungen) auch quantitative Indikatoren (wie objektive Messungen zum Einfluss von Blickbewegungen auf die Zeitdauer der Modellierung von Modellen oder Fixationsanzahl und -dauer bei der Modellnutzung) gleichermaßen auswerten zu können. Der Untersuchungsgang fokussiert auf problemund domänenunabhängige allgemeine benutzerbezogene Anforderungen, so dass sich die nachfolgenden Ausführungen ausschließlich auf semiformale Modellierungssprachen als invarianter Kern von Modellierungsmethoden konzentrieren. Der Beitrag ist wie folgt aufgebaut: Im zweiten Abschnitt werden Arbeiten zu Anforderungen an die Erstellung und Nutzung von Informationsmodellen ausgewertet. Auf dieser Basis werden benutzerbezogene Anforderungen kriterienbasiert herausgearbeitet. Der dritte Abschnitt befasst sich mit den in der Kommunikationsforschung angewandten Teilen der Usability-Norm EN ISO 9241. In diesem Kontext wird auch die in der Kommunikationsforschung eingesetzte Methode der Blickbewegungsregistrierung einbezogen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wird im Abschnitt 4 ein Untersuchungsrahmen zur Messung und Bewertung der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit semiformaler Modellierungssprachen entwickelt und zur vergleichenden Bewertung zweier Varianten der Ereignisgesteuerten Prozesskette (EPK) exemplarisch angewandt. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung, Hinweise zur Limitation der Ergebnisse und einem Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf. 2 Anforderungen an semiformale Modellierungssprachen 2.1 Verwandte Arbeiten und Untersuchungseinheiten Der vorliegende Abschnitt grenzt den Untersuchungsgegenstand zu verwandten Arbeiten ab, die sich auch mit Anforderungen an semiformale Modellierungssprachen und ihren Informationsmodellen befassen. Für die Untersuchung werden einschlägige Arbeiten nach folgenden Kriterien ausgewählt: • Kriterium 1 (qualitativ): Die Arbeiten müssen explizit Anforderungen an die Modellierung und Nutzung von Informationsmodellen zum Gegenstand haben. • Kriterium 2 (quantitativ): Es müssen mindestens fünf verschiedene Anforderungen in den Arbeiten als Unterscheidungskriterien vorgeschlagen werden, um eine ausreichende Differenzierung zu ermöglichen. • Kriterium 3 (quantitativ): Unter den fünf verschiedenen Anforderungen muss mindestens eine benutzerbezogene Anforderung Gegenstand der Arbeit sein, da diese im Fokus der angestrebten Untersuchung stehen. 34 Frank Hogrebe, Nick Gehrke und Markus Nüttgens Auf Grundlage dieser Kriterien werden die nachfolgenden Arbeiten als Untersuchungseinheiten für die Forschungsarbeit ausgewählt: Einbezogene Arbeiten Jahr Titel Anforderungen 1. Bailey / Pearson [BP83] 1983 Developmentof a Tool for Measuring and Analysing Computer User Satisfaction 39 2. Baroudi / Orlikowski [BO88] 1988 A Short-Form Measure of User Information Satisfaction: A Psychometric Evaluation and Notes on Use 13 3. Batini et al. [BCN92] 1992 Conceptual Database Design: An Entity-Relationship Approach 8 4. Becker et al. [BSG99] 1999 Grundsätze ordnungsgemäßer Modellierung (GoM) 6 5. Bertram [Be92] 1992 Aspekte der Qualitätsicherung von Unternehmensdatenmodellen 12 6. Daneva et al. [DHS96] 1996 Benchmarking Business Process Models 7 7. Doll / Torkzadeh [DT88] 1988 The Measurement of End-User Computing Satisfaction 12 8. EN ISO 9241-12 [IS00] 2000 Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten; Teil 12: Informationsdarstellung 7 9. Frank / van Laak [FL03] 2003 Anforderungen an Sprachen zur Modellierung von Geschäftsprozessen 12 10. Ives et al. [IOB83] 1983 The Measurement of User Information Satisfaction 39 11. Moody [Mo98] 1998 Metrics for Evaluating the Quality of Entity Relationship Models 8 12. Patig [Pa06] 2006 Die Evolution von Modellierungssprachen 10 13. Wixom / Todd [WT05] 2005 A Theoretical Integration of User Satisfaction and Technology Acceptance 9 Tab. 1: Untersuchungseinheiten der Forschungsarbeit Die Arbeiten zeigen hinsichtlich der Anzahl der Anforderungen größere Unterschiede (von 6 bis 39 Unterscheidungskriterien). Eine Untersuchung auf der Aggregationsebene der Arten von Anforderungen an semiformale Modellierungssprachen (als übergeordnete Ebene) lässt dem gegenüber keine wissenschaftlich sinnvoll verwertbaren Erkenntnisse erwarten. Zu unterschiedlich sind die in den Arbeiten gewählten Aggregationsbündelungen. So bündeln Wixom und Todd [WT05, S. 90] in zwei Anforderungsarten, Frank und van Laak [FL03, S. 25-33] in drei und Doll und Torkzadeh [DT88, S. 268] in fünf; Bailey und Pearson [BP83], Becker et al. [Be99], Ives et al. [IOB83], [IS00] sowie Baroudi und Orlikowski [BO88] bilden keine Aggregationsbündel. 2.2 Benutzerbezogene Anforderungen Welche Anforderungen wesentlich für die Benutzer sind (benutzerbezogene Anforderungen), hat sich unter Bezugnahme auf Tabelle 2, die alle Anforderungen der 13 Untersuchungseinheiten aufführt, nicht eindeutig herausgebildet. Der Tabelle liegt folgender Aufbau zugrunde: • Die in den 13 Arbeiten (Untersuchungseinheiten) insgesamt herangezogenen 86 Anforderungen werden zunächst alphabethisch aufsteigend sortiert. • Kriterien, die in 3 (und mehr) der Arbeiten als Anforderungen an die Modellierung und Nutzung von Modellen herangezogen werden, wurden im Weiteren an den Anfang gestellt (Kriterien 1 24). • Innerhalb dieser 24 (häufigsten) Kriterien wird schließlich zwischen benutzerbezogenen (1 10) und systembezogenen Kriterien (11 24) differenziert. Die Zuordnung von Anforderungen zu den 10 benutzerbezogenen Kriterien gründet sich dabei auf eine detaillierte Auswertung der den jeweiligen Anforderungen zugrunde liegenden Definitionen und semantischen Beschreibungen in den 13 Arbeiten. Gebrauchstauglichkeit semiformaler Modellierungssprachen 35 Kriterium B ai le y /P ea rs on [B P8 3] B ar ou di /O rli ko w sk i[ BO 88 ] B at in ie ta l. [B C N9 2] B ec ke re ta l. [B SG 99 ]