Application of paradigms of HCI and graphical modelling to improve usability of graphical UML modelling editors

The demand for managing data across multiple domains for product creation is steadily increasing. Model-Driven Systems Engineering (MDSE) is a solution for this problem. With MDSE, domain-specific data is formalized inside a model with a custom language, for example, the Unified Modelling Language (UML). These models can be created with custom editors, and specialized domains can be integrated with extensions to UML, e.g., the Systems Modeling Language (SysML). The most dominant editor in the open-source sector is Eclipse Papyrus SysML 1.6 (Papyrus), an editor to create SysML diagrams for MDSE. In the pursuit of creating a model and diagrams, the editor does not support the user appropriately or even hinders them. Therefore, paradigms from the diagram modelling and Human Computer Interaction (HCI) domains, as well as perceptual and design theory, are applied to create an editor prototype from scratch. The changes fall into the categories of hierarchy, aid in the diagram composition, and navigation. The prototype is compared with Papyrus in a user test to determine if the changes have the effect of improving usability. The study involved 10 participants with different knowledge levels of UML, ranging from beginners to experts. Each participant was tested on a navigation and modelling task in both the newly created editor, named Modelling Studio, and Papyrus. The study was evaluated through a questionnaire and analysis of the diagrams produced by the tasks. The findings are that Modelling Studio’s changes to the hierarchical elements improved their rating. Furthermore, aid for diagram composition could be reinforced by changes to the alignment helper tool and adjustments to the default arrow behaviour of a diagram. Lastly, model navigation adjustments improve a link’s visibility and rating of a specialized link (best practice). The introduction of breadcrumbs had limited success in bettering navigation usability. The prototype deployed a broad spectrum of changes that found improvement already, which can, however, be further improved and tested more thoroughly.Der Bedarf bei dem Produkterstellungsprozess in der Verwaltung von Daten, über mehrere Domänen hinweg, nimmt stetig zu. Modell gesteuertes Systems Engineering (MDSE) ist eine Lösung für dieses Problem. Mit MDSE werden domänenspezifische Daten in einem Modell mit einer benutzenden-definierten Sprache formalisiert, z. B. mit der Unified Modelling Language (UML). Diese Modelle werden mit grafischen Editoren erstellt und spezialisierte Domänen können mit Erweiterungen des UML Standards, z. B. durch die SysML, integriert werden. Der grafische Editor im Open-Source-Bereich ist Eclipse Papyrus SysML 1.6 (Papyrus), ein Editor zur Erstellung von SysML-Diagrammen für MDSE. Bei der Erstellung eines Modells und dessen Diagramme unterstützt der Editor die Benutzenden nicht angemessen, oder behindert sie sogar. Daher werden aus den Bereichen Diagrammmodellierung und Human Computer Interaction (HCI) verwendet, sowie Wahrnehmungs- und Designtheorie angewandt, um einen Editorprototyp von Grund auf neu zu erstellen. Die Änderungen fallen in die Kategorien Hierarchie, Hilfe bei der Diagrammkomposition und Navigation. Der Prototyp wird in einem Benutzer- und Benutzerinnentest mit Papyrus verglichen. Dies stellt fest, ob die Änderungen eine Verbesserung der Benutzer- und Benuzerinnenfreundlichkeit erbringen. Die Studie umfasst 10 Teilnehmende mit unterschiedlichem Wissensstand über UML, von den Anfängern und Anfängerinnen bis zu den Expertinnen und Experten. Jeder Teilnehmende wurde mit einer Navigations- und Modellierungsaufgabe, jeweils im neu geschaffenen Editor namens Modelling Studio und Papyrus getestet. Die Studie wurde ausgewertet, mit einem Fragebogen und durch die Analyse der Diagramme, die bei den Aufgaben erstellt wurden. Das Ergebnis zeigt, dass die von Modelling Studio vorgenommenen Änderungen an den hierarchischen Elementen deren Bewertung verbessert haben. Außerdem konnte die Hilfe bei der Diagrammkomposition durch Änderungen an der Ausrichtungshilfe und Anpassungen am Standardverhalten der Pfeile eines Diagramms verstärkt werden. Schließlich verbessern die Anpassungen der Modellnavigation die Sichtbarkeit eines Links und die Bewertung eines spezialisierten Links (Best Practice). Die Einführung von Breadcrumbs hatte nur begrenzten Erfolg bei der Verbesserung der Benutzendenfreundlichkeit der Navigation. Der Prototyp enthält ein breiteres Spektrum von Änderungen, die bereits eine Verbesserung darstellten, die jedoch noch weiter optimiert und gründlicher getestet werden könnten