Exploring the Potential of Virtual Reality for Model-Based Systems Architecting
Exploration du potentiel de la réalité virtuelle pour l'architecture système basée sur les modèles
Résumé
Model-based systems engineers and architects, particularly those moving from software to systems engineering, claim that SysML-like modelling notations, symbolic two-dimensional diagrams made of boxes and lines, are domain-independent and, thus, very convenient to support the cross-functional definition of a system architecture. However, the abstract diagramming syntax of Model-Based Systems Architecting (MBSA) notations makes their adoption difficult, especially by notational nonexperts, and using iconic graphics is one way of improvement. Few studies attempted to replace 2D diagrams with immersive 3D visuals without objective evidence. We assume it is due to limited development efforts and a need for more quality criteria for comparing 2D diagrams with 3D visuals. This thesis will argue that human-centric interactive 3D visuals should replace MBSA diagrams where appropriate to facilitate communication and participation in multidisciplinary co-design activities from mission to architecture definition. A combination of empirical validation methods shows that the proposed 3D immersive MBSA interface increases user satisfaction, provides better visual notations, and reduces cognitive load for single- and multi-user MBSA activities involving experts and non-experts. Such promising results of this exploratory research pave the way for more specific studies to cumulate scientific evidence.
Les ingénieurs et architectes de systèmes basés sur des modèles, en particulier ceux qui passent de l'ingénierie logicielle à l'ingénierie des systèmes, affirment que les notations de modélisation de type SysML, des diagrammes symboliques bidimensionnels composés de boîtes et de lignes, sont indépendantes du domaine et donc très pratiques pour soutenir la définition interfonctionnelle de l'architecture d'un système. Toutefois, la syntaxe abstraite des diagrammes des notations d'architecture de systèmes basés sur des modèles (MBSA) rend leur adoption difficile, en particulier pour les non-experts en notation, et l'utilisation de graphiques iconiques est un moyen d'améliorer la situation. Peu d'études ont tenté de remplacer les diagrammes 2D par des visuels 3D immersifs, sans preuve objective. Nous supposons que cela est dû aux efforts de développement limités et au besoin de critères de qualité supplémentaires pour comparer les diagrammes 2D aux visuels 3D. Cette thèse soutient que les visuels 3D interactifs centrés sur l'homme devraient remplacer les diagrammes MBSA, le cas échéant, pour faciliter la communication et la participation à des activités de co-conception multidisciplinaires, de la définition de la mission à celle de l'architecture. Une combinaison de méthodes de validation empiriques montre que l'interface MBSA immersive 3D proposée augmente la satisfaction de l'utilisateur, fournit de meilleures notations visuelles et réduit la charge cognitive pour les activités MBSA mono- et multi-utilisateurs impliquant des experts et des non-experts. Les résultats prometteurs de cette recherche exploratoire ouvrent la voie à des études plus spécifiques pour accumuler des preuves scientifiques.
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