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institut d informatique namur facultés universitaires notre-dame de la paix conception assistée de la présentation d une interface homme-machine ergonomique pour une application de gestion hautement interactive jean vanderdonckt thèse présentée en vue de l obtention du grade de docteur en sciences option informatique 9 juillet 1997 directeur professeur f bodart jury professeur m f barthet université toulouse i france professeur j fichefet président professeur j long university college london royaume-uni professeur c machgeels université libre de bruxelles belgique professeur m noirhomme-fraiture facultés universitaires notre-dame de la paix belgique

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institut d informatique namur facultés universitaires notre-dame de la paix conception assistée de la présentation d une interface homme-machine ergonomique pour une application de gestion hautement interactive jean vanderdonckt thèse présentée en vue de l obtention du grade de docteur en sciences option informatique 9 juillet 1997 directeur professeur f bodart jury professeur m f barthet université toulouse i france professeur j fichefet président professeur j long university college london royaume-uni professeur c machgeels université libre de bruxelles belgique professeur m noirhomme-fraiture facultés universitaires notre-dame de la paix belgique

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institut d informatique namur facultés universitaires notre-dame de la paix computer-aided presentation design of an ergonomic user interface for a highly interactive business oriented application jean vanderdonckt thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of doctor of science computer science option july 9th 1997 advisor jury professor f bodart professor m f barthet university of toulouse i france professor j fichefet president professor j long university college london united kingdom professor c machgeels free university of brussels belgium professor m noirhomme-fraiture fundp the university of namur belgium

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a mes parents

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remerciements mes remerciements les plus sincères et les plus vifs s adressent au professeur françois bodart directeur de cette thèse non pas tant pour la confiance qu il m a témoignée depuis le début de ce travail que pour son intérêt son attention et son appréciation progressivement croissants au cours de son évolution le résultat de ce travail est un peu aussi son résultat grâce à toutes les orientations tant en élargissement qu en rétrécissement qu il m a suggérées grâce à tous les conseils qu il m a prodigués j ai aussi apprécié les multiples discussions et collaborations de plus en plus proches et étroites au fil du temps ses exigences ont été pour moi autant de catalyseurs et d encouragements qui m ont éprouvé et fait éprouver bien du plaisir à parvenir à son terme mes remerciements s adressent ensuite aux autres membres du jury a monsieur le professeur jean fichefet directeur de l institut d informatique pour avoir accepté de présider ce jury mais aussi pour son intérêt dans cette étude et les encouragements manifestés pour parvenir à sa rédaction to professor john long university college london for accepting to be a member of this jury for making the impossible dates possible and for the fruitful but too short discussions at all human-computer interaction conferences especially acm chi hci international ihm and bcs hci conferences in europe in the usa and in asia i recognise in his personnality his extensive experience in integrating human factors with software engineering in human-computer interaction i greatly appreciated his in-depth vision of this work and the quality of questions raised towards a real validation of this methodology into the whole development life cycle au professeur marie-france barthet pour avoir accepté d être membre du jury pour toutes les fois où j ai eu le plaisir de la rencontrer et de discuter avec elle a aucun moment elle n a ménagé de son temps pour me faire part de ses suggestions depuis le début son expérience relative à l inclusion de l ergonomie logicielle dans le développement d applications interactives fut aussi précieuse particulièrement pour les applications de gestion et les systèmes d information et d iade à la décision ces questions pertinentes furent autant d invitations à améliorer le texte je lui dois également d avoir pu rencontrer tous les membres de son équipe à l université de toulouse i rémi bastide olivier esteban christelle farenc philippe palanque valérie sengès jean-claude tarby sur lesquels je reviendrai au professeur claude machgeels pour avoir accepté d être membre du jury du comité de thèse qui s est trop rarement réuni a plusieurs reprises j ai pu bénéficier de ses commentaires motivés et très perspicaces en direct des sessions des conférences acm chi ainsi que de ses judicieuses questions soulevées tout au long de ce travail je tiens à le remercier pour la clairvoyance et l exactitude des réflexions qu il a formulées sur le manuscrit de cette thèse au professeur monique noirhomme-fraiture pour avoir accepté d être membre du jury pour m avoir fait partager son expérience relative aux interfaces pour personnes handicapées et plus particulièrement l ergonomie de ces types d application et pour tous les échanges et discussions fructueuses lors de différentes manifestations scientifiques comme acm chi interact ses interventions furent aussi judicieuses que bénéfiques mes remerciements s adressent enfin à tous ceux et celles qui de près ou de loin sur le plan scientifique informatique technique et humain ont à leur mesure contribué à la réalisation de cette thèse au professeur roland lesuisse pour son enseignement sa direction mémorable et efficace de mon mémoire de licence maîtrise en informatique et pour tous ses conseils aussi précis que précieux au professeur jacques berleur qui m a éclairé de son regard extérieur sur la partie méta-informatique du chapitre 8 to friends from all over the world who i met one or many times at various special interest groups workshops symposiums and conferences i greatly appreciated their discussion their exchange and confrontation of provocative ideas they also provided substantive material for my comparison of different approaches in modelbased design tools for working with guidelines automatic generation of user interfaces cognitive psychology and human-computer interaction in general i would like to address special thanks to r bastide lis université de toulouse i toulouse france pour son amitié et son intérêt scientifique porté aux interfaces homme-machine ch bastien institut national de recherche en informatique et en automatique inria rocquencourt france pour sa précieuse expérience relative aux critères ergonomiques g cockton university of glasgow glasgow united kingdom for sharing his experience in interactive application architectures;

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j coutaz imag grenoble france o esteban centre d etudes de la navigation aérienne cena toulouse france pour son amitié toujours aussi chaleureuse ch farenc ergoval lis université de toulouse i toulouse france pour sa toujours enrichissante collaboration que j espère ardamment se voir prolonger dans l avenir et pour ses réactions éclairées j foley georgia tech atlanta ge usa for appreciating and discussing issues related to automated user interface generation p gorny expose university of oldenburg oldenburg germany h hennebert ciger rhisnes belgium pour m avoir consacré beaucoup de son temps et de son expérience lors de mon stage h j hoffmann university of darmstadt darmstadt germany pour son expérience relative aux outils de support des règles ergonomiques d javaux université de liège liège belgium pour toute son expérience relative aux tâches à la psychologie cognitive qu il m a fait partager et pour tous ses échanges scientifiques p johnson adept queen mary and westfield college london uk v krushinski janus ruhr university bochum germany v liberati s.r.t.p la poste nantes france pour sa compétence et son regard clairvoyant dans tous les domaines de l ergonomie non nécessairement informatique et pour ses encouragements f lonczewski fuse technische universität munchen munchen germany j löwgren university of linköping linköping sweden j middlemass university college london london uk pour tous ses conseils relatifs à la méthodologie muse et son enseignement j o hara nureg brookhaven national laboratory new york ny usa pour sa rigeur face à l utilisation des règles ergonomiques dans l évaluation des systèmes d information ph palanque lis université de toulouse i toulouse france pour sa participation toujours active et son entrain inégalable f paternó cnuce-cnr pisa italy a puerta mecano stanford university stanford ca usa h reiterer ida institut für angewandte informatik und informationssysteme vienna austria d.l scapin institut national de recherche en informatique et en automatique inria rocquencourt france pour tous ses précieux conseils relatifs à tout ce qui concerne l ergonomie logicielle je reconnais en lui l expérience européenne probablement la plus fondée en la matière a sears depaul university chicago il usa p szekely humanoid mastermind university of southern california marina del rey ca usa for exchanging ideas on model-based approaches and for accepting to be an invited speaker at dsvis 96/cadui 96 j c tarby diane université de lille lille france pour tous ses conseils relatifs à la méthode diane et à son outil de support m tscheligi university of vienna vienna austria a weisbecker genius fraunhofer-institut für arbeitswirtschaft und organisation stuttgart germany s wilson adept queen mary and westfield college london uk r zeno intuitive design engineering sunnyvale ca usa for the so interesting discussion we had on the selection of interaction objects g zucchinetti université de lausanne lausanne switzerland they largely contributed to open my mind to new ideas in human factors theory computer-aided design of user interfaces cognitive psychology usability engineering iterative testing and human-computer interaction a xavier gillo et son épouse laurence pour leur amitié si profonde leur proximité si constante et leurs invitations à souper qui furent autant d îlots de quiétude dans un océan de tumultes a xavier surtout pour n avoir jamais hésité à partager mes préoccupations en ergonomie des interfaces pour les avoir nuancées aussi et pour avoir amélioré la qualité de mon texte grâce à son regard extérieur toujours vigilant et critique a anne-marie hennebert d abord pour son amitié et sa franchise inégalables pour son soutien inconditionnel ses encouragements sans commune mesure quelle que soit l étape franchie elle a été pour moi tour à tour la lectrice assidue de la plupart de mes rapports articles textes dont le corpus de règles ergonomiques le gardefou orthographique grammatical et rhétorique l âme bienveillante toujours prête à me détendre ludiquement gastronomiquement socialement « potinièrement » parfois même informatiquement mais toujours joyeusement.

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a jean-marie leheureux lui aussi pilier de longue date avec anne-marie des projets ida et trident il n a jamais hésité à me faire part de ses remarques judicieuses et toujours constructives sa vivacité à les communiquer et sa rapidité à détecter les failles de mon édifice aussi promptes que l éclair m épateront longtemps sa présence son amitié et son honnêteté m ont toujours fait chaud au coeur a tous les autres membres du projet trident et de l équipe de f bodart dans lequel j ai eu l opportunité et la chance d oeuvrer à tous ceux qui y étaient y sont toujours et y seront encore quelque temps pascal goossens thérèse petitjean william poos isabelle provot alain rogister benoît sacré louis simon frédéric taes a jean-paul leclerq dont j ai toujours estimé l humour communicatif l amitié et la diligence à résoudre mes problèmes de matériel a gérard paquet pascal beaujeant et radu cotet pour toutes les fois où je les ai dérangés pour des transferts de fichiers des logiciels des recopies d écran des conversions de fichier des configurations tarabiscotées et autres subtilités informatiques que l on ne rencontre pas seulement quand on fait de l ergonomie informatique leur aide a été précieuse sinon indispensable a babette di guardia et à christiane leroy pour leur aide permanente il serait injuste d oublier cette dernière pour les deux heures fatidiques qu elle me consacra une après-midi de juin 1983 et qui me décidèrent à entreprendre la licence et l agrégation en sciences mathématiques suivies de la licence et de la maîtrise en informatique si christiane n avait pas été là ce jour-là et si elle n avait pas dispensé ses conseils éclairés rien de ceci n aurait sans doute existé a tous mes collègues de travail de l institut d informatique du centre de calcul et d ailleurs à quelque niveau que ce soit en particulier à jean-luc hainaut claire lobet-maris eric dubois a tous les collègues qui ont partagé réflexions commentaires discussions questions réponses mais aussi joutes de whist rikiki et canasta ils m ont souvent permis de ne pas décompter mes jokers ils sont directement liés à toutes les canastas pures réussies et les gros paquets pris au passage je promets de réserver les 9 à véronique les 7 à pascal les rois à mimie les as à jean-paul et les fermetures à gé a tous les étudiants de 2ème et 3ème licence maîtrise en informatique qui ont subi accepté et goûté mon enseignement dans le cadre des nombreux mémoires cours de conception d interface homme-machine de laboratoire de méthodologie de développement de logiciels en espérant sincèrement qu ils aient pu en bénéficier pour leur emploi futur a tous mes amis proches ou lointains qui n ont jamais cessé de suivre l évolution de cette thèse tout en prodiguant leur soutien affectueux anne-françoise damien alix bruno nathalie bernard véronique laurent christine pascal hilde ward sandra melvin stéphane xavier françoise emmanuel claire andré a tous ceux que j ai oublié de citer ici mais que je n ai pas oublié en mon moi-même au r.p xavier dijon s.j pour m avoir toujours accompagné spirituellement et chrétiennement depuis le début de mes études aux fundp soit depuis 1983 chacune de ses paroles et de ses présences ont été pour moi un signe supplémentaire de sa présence a toi laurence pour ton altruisme si authentique ta profondeur d âme si haute et si humaine qu elles m enveloppèrent instantanément au moment où je l espérais le plus ta présence ton être ta vie ta foi ton désir de relever l homme et de le tenir debout ont été pour moi les meilleurs catalyseurs de cette fin de thèse pour laquelle j ai pu grâce à toi avoir une autre force et un autre regard a ta famille aussi qui au travers de ton attachement m a manifesté beaucoup d encouragements sincères mes derniers remerciements et non des moindres je les destine à mes parents sans qui rien ne serait ils n ont jamais cessé d être des parents attentifs de montrer leur disponibilité en toutes circonstances surtout lors des nombreuses périodes de débordement d assurer le support logistique en période de vaches maigres le support moral en période creuse jamais ils n ont ménagé leurs encouragements leurs coups de téléphone belgacom a vraiment fait des affaires avec eux leurs déplacements seca et volvo ont aussi fait des bénéfices leurs messages et c est tout naturellement en reconnaissance de tout cela et de bien d autres choses encore que je voudrais faire un peu leur le travail qui fût le mien en leur dédicaçant bien volontiers l ensemble de cette thèse.

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résumé cette thèse s inscrit dans le domaine des interfaces homme-machine à la croisée des chemins du génie logiciel et de l ergonomie logicielle elle a pour thème une proposition de méthodologie de conception assistée de la présentation d une interface homme-machine ergonomique pour une application de gestion hautement interactive la méthodologie proposée est axée sur trois pôles 1 la définition d une démarche structurée en étapes guidant le concepteur dans son développement l identification d unités de présentation et de fenêtres logiques la sélection d objets interactifs abstraits leur transformation en objets interactifs concrets leur placement et leur édition manuelle 2 l exploitation de modèles suivant une approche de génération orientée tâche pour dériver systématiquement la présentation à partir de pré-requis méthodologiques eux-mêmes issus d une analyse contextuelle un relevé des informations acquises/restituées et des fonctions déclenchées un modèle de l enchaînement des fonctions 3 l utilisation d outils logiciels supportant une partie des étapes définies en vue d assister le concepteur en le pilotant par des règles ergonomiques cette construction systématique se veut fondée sur des règles ergonomiques expérimentalement validées afin d intégrer partiellement mais explicitement des connaissances méthodologiques et substantives de l ergonomie logicielle à une méthodologie de conception assistée d application issue du génie logiciel dans une perspective interface homme-machine l organisation de telles règles ergonomiques au sein d un corpus a été le prélude nécessaire à leur expression unifiée et leur incorporation tant dans la démarche que dans les outils logiciels enfin quelques pistes de réflexions sont formulées en vue de la réalisation d un plan de validation de cette proposition de méthodologie mots-clé analyse contextuelle application de gestion hautement interactive conception assistée ergonomie logicielle génération automatique/assistée génie logiciel méthodologie de développement présentation règle ergonomique.

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abstract this thesis belongs to the domain of user interface design in human-computer interaction midway between software engineering and human factors it is devoted to a methodological proposal for a computer-aided presentation design for an ergonomic user interface for a highly interactive business oriented application the proposed methodology is threefold 1 the definition of a step-wise structured approach that guides designer throughout the development life cycle identification of presentation units and logical windows selection of abstract interaction objects transformation of these objects into concrete ones their placement into logical windows and manual editing 2 a task-based generation approach to systematically derive presentation from methodological pre-requisites which are in turn initiated from a contextual analysis a statement of acquired/produced information and of triggered functions and a function chaining model 3 the use of software tools to support some steps in order to provide assistance to designers based on guidelines this systematic building is intended to be foundated on experimentally validated guidelines towards a partiel yet explicit integration of both methodological and substantive knowledge of human factors into an existing software engineering methodology within a user interface perspective this exploitation subsumes an organisation of guidelines in a corpus according to a unified format embodying them within both methodological steps and software tools finally some thoughts are provided to achieve a validation plan of this proposed methodology keywords automatic generation computer-aided design contextual analysis development methodologuy guidelines highly interactive business oriented applications human-computer interaction human factors model-based approach presentation software engineering user interface.

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conventions si la casse simple est réservée au texte normal toute expression en gras souligne une caractéristique importante toute expression en italique désigne un terme nouveau accompagné d une définition proche chaque terme fait l objet d une entrée dans l index le numéro de page en gras renvoie à la première occurrence de ce terme à sa définition lorsqu une abréviation est introduite elle suit immédiatement l expression abrégée entre parenthèses toute abréviation est dactylographiée en grandes capitales chaque abréviation se trouve consignée dans la liste des abréviations reprise en fin de texte cette liste est suivie de celle des constantes et variables utilisées à travers le texte elle est située avant la bibliographie toute dénomination relative à un outil informatique un logiciel un environnement de construction une méthodologie sera dactylographié en petites capitales même s il s agit d une abréviation p ex l objet interactif concret oic est l environnement de construction uide permet de chaque chapitre débute par une introduction présentant l objet des sections qui le constituent ces sections sont alors référencées en avant par leur numéro entre parenthèses toute référence en arrière à une section est uniquement précédée de « sect » pour la distinguer d une référence en avant p ex la deuxième section 6.2 introduira nous avons vu comment sélectionner des objets interactifs abstraits sect 6.3 toute référence en arrière au texte ou à un matériau hors texte est dénotée entre parenthèses par l abréviation de son type chapitre équation exemple figure tableau suivie de son identifiant p ex la technique de placement chap 7 les caractéristiques comparées tabl 7-1 on en déduit que éq 7-2 divers exemples ex 7-3 illustrent la méthodologie x est descendante fig 7-4 toute référence bibliographique est citée par son identifiant entre crochets si la citation d un outil d une méthodologie reprend les références générales lors de son introduction celles-ci ne sont pas répétées à chaque fois pour des raisons de concision si au contraire une caractéristique précise d un outil d une méthodologie est mentionnée la référence unique la reprenant est détaillée suivie de son numéro de page toute dénomination relative à une implémentation p ex des sections de code des noms de procédures des dénominations d items de menu des libellés les noms d objets les noms de commandes est typographiée à l aide de la police arial p ex la méthode infoselectionoia permet de en sélectionnant l item de menu copier le bouton de commande appliquer est le siège de a l aide de la commande set temp ce programme est accessible à http www.info.fundp.ac.be jvd p ex les noms d ensemble seront typographiés à l aide de la police soit la hiérarchie des objets interactifs concrets les noms d outils logiciels dont l implémentation fait l objet de cette thèse seront typographiés à l aide de la police chaucer pour les distinguer p ex l outil sierra permet de

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