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THÈSE présentée par Sandrine BALBO pour obtenir le titre de DOCTEUR de l'UNIVERSITÉ JOSEPH FOURIER - Grenoble 1 (arrêté ministériel du 5 juillet 1984 et du 30 mars 1992) spécialité : INFORMATIQUE ÉVALUATION ERGONOMIQUE DES INTERFACES UTILISATEUR : UN PAS VERS L'AUTOMATISATION Date de soutenance : 5 Septembre 1994 Composition du jury : Président : M. Yves CHIARAMELLA Directeur de thèse : Mme. Joëlle COUTAZ Rapporteurs : Mme. Marie-France BARTHET Mme. Jocelyne NANARD Examinateurs : M. Daniel DEGRYSE M. John LONG M. Dominique SCAPIN Thèse préparée au sein du LABORATOIRE de GÉNIE INFORMATIQUE - IMAG à L'Université Joseph FOURIER - Grenoble 1A mes parentsMerci... ... Joëlle Coutaz pour m'avoir accueilli au sein de l'équipe IHM et pour la formation acquise au long de ces quatre années de thèse. Merci aussi pour les nombreuses conférences auxquelles j'ai eu le plaisir d'assister. ... Marie-France Barthet et Jocelyne Nanard de m'avoir fait l'honneur d'être les rapporteurs de ce travail. ... Yves Chiaramella d'avoir accepté de présider ce jury. ... Dominique Scapin d'avoir consenti à être membre du jury. ... John Long pour m'avoir accueilli à l' “Ergonomic Unit” (University College London) pendant l'été 1991, et pour avoir accepté d'être membre du jury. ... Daniel Degryse, de la société Oros, pour son intérêt à mon travail et son consentement à faire parti du jury ainsi qu'à la région Rhône-Alpes pour le financement de cette thèse. ... à toi, Alain Cottereau, dont le soutien, même depuis l'archipel du Vanuatu, m'a toujours été d'un grand réconfort. ... Nadine Ozkan et Mamoun Alissali, mes supporters préférés. ... à mes critiques assidus ou d'un jour, ils sont nombreux, merci à vous. ... Patrick (mon frère) pour tes conseils quant à mon orientation au cours de ces années d'études universitaires. ... à tou(te)s mes ami(e)s : plongeurs, motards, montagnards, musiciens ou thésards, pour les bonnes bouffes et les soirées sympa qui permettaient de recharger les batteries. Petit clin d'œil en passant à Françou Oustry et Patrick Perez qui m'ont hébergé au cours des deux derniers mois de travail sur cette thèse. ... à toute la fine équipe IHM : ceux de passage et ceux qui y était, y sont et y seront encore quelques temps. ... à tous ceux qui ont toujours su avoir un petit mot agréable aux détours des couloirs du bâtiment B du Laboratoire de Génie Informatique.Plan de la th se Merci.......................................................................................................................... .........3 Plan de la thèse............................................................................................................... 5.. INTRODUCTION 7............................................................................................................ Chapitre I : Génie logiciel et évaluations ergonomiques des interfaces utilisateur........................................................................... 11 PARTIE 1 : LE DOMAINE DE L'ÉTUDE 37..................................................................... Chapitre II : Etude de la tâche.................................................................................. 39 Chapitre III : Evaluation ergonomique 77.................................................................. PARTIE 2 : CONTRIBUTION 113....................................................................................... Chapitre IV : ÉMA : un système d'analyse automatique pour l'évaluation ergonomique des interfaces utilisateur 115.................. Chapitre V : ÉMA : Etudes de cas 149............................................................................ CONCLUSION 195................................................................................................................. ANNEXES 203......................................................................................................................... Annexe 1 : Principes d'utilisation des diagrammes syntaxiques................... 205 Annexe 2 : Plate-forme d'expérimentation : Compo 209....................................... Annexe 3 : Plate-forme d'expérimentation : Automatic Teller Machines.. 233 Annexe 4 : Plate-forme d'expérimentation : Médiathèque 251............................ Références bibliographiques.......................................................................................... 267 Table des matières 283...........................................................................................................Introduction L’ingénierie des Interfaces Homme-Machine (IHM) s’est manifestée jusqu’ici par le développement de modèles et d’outils d’aide à la construction d’interfaces utilisateur. Ainsi, les modèles d’architecture tel Seeheim [Pfaff 85] définissent un cadre conceptuel d’aide à la définition des composants logiciels d’un système interactif. Les boîtes à outils [Motif 90, ToolboxMac 92], les squelettes d’application tel MacApp [Schmucker 86], les générateurs d’interfaces [Normand 92a, Webster 89] ou encore les systèmes auteurs comme Hypercard [Harvey 88] offrent, chacun à leur manière, des moyens logiciels pour réaliser des IHM. Dans la démarche itérative “conception-implémentation-évaluation”, il convient d’observer que les modèles d’architecture visent la conception logicielle, que les boîtes à outils et les générateurs interviennent directement dans l’implémentation mais qu’aucun outil ne s’inscrit dans l’aide à l’évaluation des interfaces utilisateur. Notre objectif vise à combler cette insuffisance. 1. Le sujet Nos travaux de recherche ont trait à l’évaluation des IHM. Comme le montre la figure 1, ils se situent à la croisée des techniques du génie logiciel et de l’ergonomie cognitive. En génie logiciel comme en ergonomie, l’évaluation permet de contrôler les objectifs qualité. La qualité “se situe au niveau de la relation entre le sujet et l'objet. Elle est au point de rencontre entre sujet et objet” [Pirsig 78]. Dans le domaine qui nous intéresse, le point de rencontre est l’interface Homme-Machine. La qualité de cette interface conditionne la relation entre l’utilisateur et le système informatique. La qualité est “ce qui fait qu'une chose est plus ou moins recommandable, le degré plus ou moins élevé d'une échelle de valeurs pratiques” [Le Petit Robert]. Dans notre domaine d’intérêt, les recommandations sont conditionnées par des critères, si possible mesurables, qui définissent une situation de référence. Chaque critère porte un nom, un domaine de valeurs souhaité et, lorsque c’est possible, le moyen de le mesurer. L’évaluation consiste à vérifier que la situation de référence est satisfaite ou transgressée. Si les motivations et les principes sont semblables d’un domaine à l’autre, les priorités diffèrent.Introduction Ergonomie Génie Logiciel Spécification de la qualité des IHM IHM Figure 1 : L’évaluation des IHM à la croisée des techniques de l’ergonomie et du génie logiciel. En ergonomie cognitive, le problème est de “concevoir et réaliser des interfaces Homme-Machine pour un travail efficace” [Long 89]. Typiquement, l’efficacité du travail se mesure par le temps de réalisation d’une tâche représentative, le nombre de recours à l’aide et les taux d’erreurs classées par catégorie : erreurs involontaires en action, erreurs de plan, etc. [Reason 90]. Si ces mesures servent d’indicateurs objectifs, elles ne permettent pas d’apprécier les éléments subjectifs comme le “plaisir d’utilisation des interfaces” [Nanard 90]. Il arrive parfois que les mesures de performance viennent contredire les données subjectives [Nielsen 94]. L'utilisation correcte d'une interface n'est pas le reflet de l'affectivité de l'utilisateur pour le logiciel interactif en question ; il est possible d'utiliser parfaitement un logiciel interactif qui ne plaît pas. Le génie logiciel va au-delà de la mesure de l’efficacité du système Homme- Machine. Il embrasse tout le cycle de vie du logiciel. Les critères d’évaluation ne concernent pas seulement l’utilisabilité d’un système mais ses coûts de maintenance, sa fiabilité, etc. Ainsi, en théorie, les objectifs qualité du génie logiciel incluent les préoccupations ergonomiques. En pratique, les informaticiens sous-estiment ce problème, le traitent de manière superficielle et réductrice, ou l’ignorent délibérément. Les raisons à cela sont multiples : manque de compétences de l’équipe de développement, absence de conviction sur l’intérêt d’une telle pratique ou encore un rapport prédictif “coûts/bénéfices” non probant. 8