Übertragbarkeit des Ansatzes der Erklärungskomponenten auf konventionelle Anwendungsprogramme: Konzeption, Entwicklung von Prototypen und empirische Untersuchung
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Sankt Augustin
Infix
1997
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| Series: | Dissertationen zur künstlichen Intelligenz
144 |
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| Item Description: | Zugl.: Köln, Univ., Diss., 1996 |
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Inhaltsverzeichnis
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Vorwort YH
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Abbildungsverzeichnis XIII
Abkürzungsverzeichnis XVI
1 Einführung j
1.1 Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung der Arbeit 2
1.3 Begriffliche Festlegungen 3
1.4 Vorgehen und Aufbau der Arbeit 9
2 Grundlagen wissensbasierter und konventioneller Systeme 11
2.1 Grundlagen für die Integration wissensbasierter und konventioneller Systeme 11
2.1.1 Technische Integration H
2.1.2 Zugangssysteme 13
2.1.3 Assistenzsysteme 15
2.2 Grundlagen für Benutzungsschnittstellen und-Oberflächen 17
2.3 Grundlagen der Mensch-Computer-Kommunikation 18
2.3.1 Modell des Anwendungsprogramms 19
2.3.2 Benutzermodelle 20
2.4 Grundlagen von Hypertext / Hypermedia 24
3 Erklärungskomponenten wissensbasierter Systeme als Ausgangspunkt für
Erklärungskomponenten konventioneller Systeme 30
3.1 Definition des Begriffes Erklärung .. . . . .. . . ZZZZZ...30
3.2 Erklärungskomponenten wissensbasierter Systeme 32
3.2.1 Architektur wissensbasierter Systeme ...32
3.2.2 Zielsetzung und Funktionen von Erklärungskomponenten^^. .^.ü.!..Z 34
3.2.3 Klassifikation von Benutzerfragen 36
3.2.4 Benutzer von Erklärungskomponenten 39
3.2.5 Erklärungsbedarf 41
3.2.6 Darstellungsformen der Erklärung 42
3.3 Beschreibung ausgewählter Erklärungskomponenten ZZZZZZZZZZZZZZZ 44
3.3.1 MYCIN als Ausgangspunkt der Erklärungskomponenten 44
3.3.2 XPLAIN 48
3.3.3 NEOMYCIN ZZZZZZZZZZZ 49
3.3.4 Nexpert Object als Beispiel einer Expertensystem-Shell . 50
3.3.5 Forschungsprojekt DIAMOD der GMD 53
3.4 Klassifikation und Beurteilung der beschriebenen Erklärungskomponenten ^56
Inhaltsverzeichnis IX
4 Prototyp I: Erklärungskomponente für eine wissensbasierte Kreditwürdigkeitsprüfung .59
4 1 Anforderungen an die Erklärungskomponente des Prototypen 1 59
4 11 Aufgabenorientierte Anforderungen 61
4.1.1.1 Mögliche Fragestellungen und Erklärungszeitpunkte 61
4.1.1.2 Typen von Erklärungen 65
4.1.1.3 Qualität der Erklärungen 69
4.1.2 Benutzerorientierte Anforderungen 70
4.1.2.1 Standards zur Gestaltung der Benutzungsoberfläche 70
4.1.2.2 Hypertext als Benutzungsoberfläche 72
4.1.3 Technikorientierte Anforderungen 73
4.1.3.1 Unabhängigkeit von einem konkreten Anwendungsprogramm 73
4.1.3.2 Hardware- und Betriebssystemunabhängigkeit 74
4.1.3.3 Softwareunabhängigkeit 75
4.1.3.4 Entwicklungswerkzeuge 76
4.2 Anwendungsbeispiel für den Prototypen 1 77
4.2.1 Auswahlkriterien 77
4.2.2 Kurzbeschreibung 78
4.3 Konzeptuelles Modell des Prototypen 1 79
4.3.1 Außensicht der Erklärungskomponente 79
4.3.1.1 Aufrufmöglichkeit 80
4.3.1.2 Inhalt imd Struktur des Protokolls 81
4.3.1.3 Externes Wissen 84
4.3.2 Objektmodell der Erklärungskomponente 86
4.3.3 Dynamisches Modell der Erklärungskomponente 87
4.3.4 Funktionales Modell der Erklärungskomponente 89
4.3.4.1 Inputfürdie Erstellung der Erklärungstexte 89
4.3.4.2 Anzeigen des ersten Erklärungstextes 91
4.3.4.3 Prozeß der Erstellung der Erklärungstexte 92
4.4 Entwicklung des Prototypen 1 95
4.4.1 Architektur des Prototypen 1 95
4.4.2 Erstellung des Anwendungsprogramms 97
4.4.2.1 Erstellung der Wissensbasis und der Benutzungsoberfläche 97
4.4.2.2 Erstellung der Protokollierung 99
4.4.3 Erstellung der Erklärungskomponente 100
4.4.3.1 Erstellung der Benutzungsoberfläche 100
4.4.3.2 Erstellung des funktionalen Kerns 101
4.4.3.3 Erstellung der C-Programme 103
4.4.4 Erstellung der Dateien mit dem externen Wissen 104
4.5 Erfahrungen aus der Entwicklung des Prototypen I 105
4.5.1 Programmierst 1 im Anwendungsprogramm 105
4.5.2 Redundanz der Informationen 107
4.5.3 Einsatz verschiedener Softwarewerkzeuge 108
4.5.4 Prototyping und Benutzerbeteiligung 109
X^ Inhaltsverzeichnis
5 Prototyp II: Erklärungskomponente für eine konventionelle Kredit-Leasing-
Vergleichsrechnung 0
5.1 Zusätzliche Anforderungen an den Prototypen II 110
5.1.1 Relevante Benutzergruppen und deren Berücksichtigung in der
Erklärungskomponente 110
5.1.2 Umfang der Erklärung 111
5.1.3 Multimedia-Einsatz zur Informationsdarstellung 112
5.2 Anwendungsbeispiel für den Prototypen II 113
5.2.1 Auswahlkriterien 113
5.2.2 Kurzbeschreibung 115
5.3 Konzeptuelles Modell des Prototypen II 116
5.3.1 Änderungen in der Außensicht der Erklärungskomponente 116
5.3.2 Änderungen im Objektmodell der Erklärungskomponente 117
5.3.3 Änderungen im funktionalen Modell der Erklärungskomponente 122
5.4 Entwicklung des Prototypen II 125
5.4.1 Architektur des Prototypen II 125
5.4.2 Erstellung des Anwendungsprogramms 126
5.4.3 Erstellung der Erklärungskomponente 127
5.4.4 Erstellung Dateien mit dem externen Wissen 129
5.4.5 Einbindung von Multimedia 129
5.5 Erfahrungen aus der Entwicklung des Prototypen II 131
5.5.1 Andere erste Erklärung bei Informationsbildschirmen 131
5.5.2 Fehler auffinden 131
5.5.3 Übereinstimmung von Anwendungsprogramm und Erklärung 132
6 Prototyp 111: Erklärungskomponente für einen gemischt wissensbasierten /
konventionellen Kredit-Leasing-Vergleich 134
6.1 Zusätzliche Anforderungen an den Prototypen III 134
6.1.1 Abgrenzung der Erklärungseinheiten 134
6.1.2 Darzustellende Methoden 136
6.2 Anwendungsbeispiel für den Prototypen III 138
6.2.1 Auswahlkriterien 138
6.2.2 Kurzbeschreibung 138
6.3 Konzeptuelles Modell des Prototypen III 139
6.3.1 Änderungen im Objektmodell der Erklärungskomponente 139
6.3.2 Änderungen im dynamischen Modell der Erklärungskomponente 143
6.3.3 Änderungen im funktionalen Modell der Erklärungskomponente 145
6.4 Entwicklung des Prototypen III 146
6.4.1 Architektur des Prototypen III 146
6.4.2 Erstellung des Anwendungsprogramms 147
6.4.3 Erstellung der Erklärungskomponente 149
6.4.4 Erstellung Dateien mit dem externen Wissen 150
6.4.5 Funktionstest 151
6.5 Erfahrungen aus der Entwicklung des Prototypen III 153
6.5.1 Logische Übereinstimmung von Objektname, Objekttyp und Fragestellung 153
6.5.2 Anmerken-Funktion in der Erklärungskomponente 154
6.5.3 Änderungen im Anwendungsprogramm nach Erstellung des externen Wissens. 155
6.5.4 Generierung der Erklärungstexte 156
Inhaltsverzeichnis XI
7 Empirische Analyse der Benutzerakzeptanz bei Verwendung von
Erklärungskomponenten 159
7.1 Zielsetzung 159
7.2 Konzeption 160
7.2.1 Theoretischer Bezugsrahmen 160
7.2.2 Untersuchungsthesen 163
7.2.3 Eingesetzte Methoden der empirischen Forschung 166
7.2.4 Ablauf der Untersuchung 168
7.3 Durchführung 169
7.3.1 Pretests 169
7.3.2 Tests mit Bankkaufleuten 170
7.3.3 Tests mit Auszubildenden 171
7.4 Auswertung 171
7.4.1 Rahmenbedingungen zum Erreichen einer positiven Akzeptanz 171
7.4.1.1 Beschreibung der Probanden 171
IAA.2 Relevanz der Aufgabenstellung 174
7.4.1 3 Komplexität der Aufgabenstellung 177
7.4.1.4 Benutzbarkeit des Anwendungsprogramms 177
7.4.1.5 Benutzbarkeit der Erklärungskomponente 178
7.4.2 Akzeptanz 182
7.4.2.1 Verhaltensakzeptanz 182
7.4.2.2 Einstellungsakzeptanz 183
7.4.3 Beurteilung ausgewählter Designentscheidungen 186
7.4.4 Verbesserungsvorschläge zur Erklärungskomponente 188
7.4.4.1 Verbesserungsvorschläge der Probanden 189
7.4.4.2 Verbesserungsvorschläge außerhalb des Testes 190
8 Schlußbetrachtung 192
8.1 Zusammenfassung der Ergebnisse der Prototypentwicklung 192
8.1.1 Eigenschaften der Erklärungskomponente 192
8.1.2 Architektur eines Anwendungsprogramms mit Erklärungskomponente 193
8.1.3 Einsatz der Erklärungskomponente in Assistenzsystemen und
Zugangssystemen 194
8.1.4 Zielerreichung 194
8.2 Zusammenfassung der Ergebnisse der empirischen Untersuchung 194
8.3 Nutzenpotentiale der entwickelten Erklärungskomponente 196
8.3.1 Nutzenpotentiale beim Ablauf des Anwendungsprogramms 196
8.3.2 Nutzenpotentiale bei der Aus- und Weiterbildung 197
8.3.3 Nutzenpotentiale während der Entwicklung des Anwendungsprogramms 198
8.3.4 Nutzenpotentiale des Protokolls 198
8.4 Ansatzpunkte für weitere Forschung 199
8.4.1 Generierung des externen Wissens 199
8.4.2 Berücksichtigung der Erklärungskomponente im Entwicklungsprozeß 200
8.4.3 Einsatz der Erklärungskomponente in der betrieblichen Praxis 201
8.4.4 Weiterentwicklung der Erklärungskomponente 202
XII Inhaltsverzeichnis
Literaturverzeichnis 204
Anhang A: Vorgegebener Testfall 229
Anhang B: Optimale Benutzung der Erklärungstexte im Testfall 232
Anhang C: Interviewleitfaden 246
Anhang D: Tabellarische Übersicht der Projektziele, Anforderungen, Thesen und
Ergebnisse 250
Lebenslauf 257
Sachwortverzeichnis 258
Abbildungsverzeichnis XIII
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1: Bestandteile eines Informationssystems 3
Abb. 1.2: Komponenten eines Anwendungsprogramms i.w.S 4
Abb. 1.3: Merkmale von Expertensystemen und konventionellen
Anwendungsprogrammen nach Kurbel 5
Abb. 1.4: Einordnung von Expertensystemen und wissensbasierten Systemen 6
Abb. 2.1: Koppelung von wissensbasierten und konventionellen Programmen 12
Abb. 2.2: Architektur eines vollständigen Zugangssystems i.w.S 14
Abb. 2.3: Wesentliche Assistenzeigenschaften 16
Abb. 2.4: Modelle in der Mensch-Computer-Kommunikation 19
Abb. 2.5: Struktur eines Hypertextsystems 26
Abb. 2.6: Kombination von wissensbasierten Systemen und Hypertext 27
Abb. 3.1: Erklärungsdialog bei Mensch-Computer-Kommunikation 31
Abb. 3.2: Allgemeine Architektur eines wissensbasierten Systems nach Puppe 32
Abb. 3.3: Eigenschaften von Erklärungskomponenten ausgewählter Expertensystem-
Shells und -Werkzeugen 38
Abb. 3.4: Erklärungsgegenstände aus Sicht der Benutzer ausgewählter Expertensysteme39
Abb. 3.5: Darstellungsformen der Erklärungen für die Benutzer 43
Abb. 3.6: Ausschnitt aus einem Beispieldialog mit MYCIN 45
Abb. 3.7: mögliche Beispielfragen über statisches Wissen 47
Abb. 3.8: Fragetypen und dazugehörige Beispielfragen über dynamisches Wissen 47
Abb. 3.9: Beispiel für Erklärungen von XPLAIN 49
Abb. 3.10: Vorgehensweise der WHY-Erklärungen in NEOMYCIN 50
Abb. 3.11: WHY-Fenster von Nexpert Object 51
Abb. 3.12: Ausschnitt aus einem Erklärungsdialog mit Nexpert Object 52
Abb. 3.13: Ausschnitt aus dem Regelnetzwerk von Nexpert Object 53
Abb. 3.14: Wissensebenen beim Modellierungsverfahren KADS 54
Abb. 3.15: Aufbau der Erklärungskomponente im Projekt DIAMOD 55
Abb. 3.16: Gegenüberstellung grundsätzlicher Projekteigenschaften 56
Abb. 3.17: Gegenüberstellung der Fragen an die Erklärungskomponente 57
Abb. 3.18: Gegenüberstellung der Interaktionsmöglichkeiten und der Berücksichtigung
der Benutzer 57
Abb. 4.1: Anforderungen an Anwendungsprogramme i.w.S 60
Abb. 4.2: Gegenüberstellung der möglichen Fragestellungen des Benutzers und den
Zeitpunkten der Fragestellungen 65
Abb. 4.3: Erklärungstypen und die erforderlichen Zugriffsmöglichkeiten auf das
Anwendungsprogramm 67
Abb. 4.4: Modifiziertes Zugangssystem i.w.S. unter Berücksichtigung von
Expertensystemen 68
Abb. 4.5: Fenster aus dem Windows-Hilfesystem 73
Abb. 4.6: Bildschirm aus dem DOS-Hilfesystem 75
Abb. 4.7: Außensicht der Erklärungskomponente 80
XIV Abbildungsverzeichnis
Abb. 4.8: Beispielentwurf für das Protokoll bei einem Expertensystem zur
Kreditwürdigkeitsprüfung 83
Abb. 4.9: Gegenüberstellung von Wissensbasis und externem Wissen 84
Abb. 4.10: Beispiel für die Formatierung der Datei mit externem Wissen 85
Abb. 4.11: Aufbau der Erklärungskomponente aus objektorientierter Sicht 86
Abb. 4.12: Vereinfachter Programmablaufplan der Erklärungskomponente 88
Abb. 4.13: Input für die Erstellung der Erklärungstexte 90
Abb. 4.14: Beispiel eines Erklärungstextes nach dem Aufruf der
Erklärungskomponente 92
Abb. 4.15: Auszug aus dem Erklärungstext einer Regel 93
Abb. 4.16: Auszug aus dem Erklärungstext einer Hypothese 94
Abb. 4.17: Architektur des Systems Unternehmenskredit mit der
Erklärungskomponente 95
Abb. 4.18: Programmcode des Aufrufes der Erklärungskomponente in ToolBook 98
Abb. 4.19: Menü- und Buttonleiste bei verkleinertem Fenster 100
Abb. 4.20: Beispiel für eine Regel aus der Erklärungskomponente 102
Abb. 4.21: Beispiel für den vom ersten C-Programm ermittelten Status des
Anwendungsprogramms 103
Abb. 4.22: Beispiel für die vom zweiten C-Programm ermittelten Informationen über
einen Erklärungsbegriff 104
Abb. 5.1: Komplexität eines Anwendungsprogramms 114
Abb. 5.2: Beispiel für die Formatierung des Protokolls bei funktionenorientierten
Programmierung 116
Abb. 5.3: Aufbau der Erklärungskomponente aus objektorientierter Sicht 117
Abb. 5.4: Darstellung des Rahmens des Erklärungsfensters 118
Abb. 5.5: Darstellung des Textfeldes in der Erklärungskomponente 118
Abb. 5.6: Menüleiste der Erklärungskomponente 119
Abb. 5.7: Buttonleiste der Erklärungskomponente 119
Abb. 5.8: Bisher-Fenster der Erklärungskomponente 120
Abb. 5.9: Suchen-Fenster der Erklärungskomponente 120
Abb. 5.10: Fenster der Erklärungskomponente für das Speichern eines
Erklärungstextes 121
Abb. 5.11: Kopieren-Fenster der Erklärungskomponente 121
Abb. 5.12: Anmerken-Fenster der Erklärungskomponente 122
Abb. 5.13: Beispielhafte Darstellung der Elemente eines Anwendungsprogramms
und ihrer Beziehungen 123
Abb. 5.14: Beispiel eines Erklärungstextes beim Anzeigen einer früheren Frage 123
Abb. 5.15: Beispiel eines Erklärungstextes beim Anzeigen einer Variablen 124
Abb. 5.16: Beispiel eines Erklärungstextes beim Anzeigen eines Unterprogramms 125
Abb. 5.17: Architektur der Vergleichsrechnung mit Erklärungskomponente 125
Abb. 5.18: Unterprogramme des funktionalen Kerns der Vergleichsrechnung 126
Abb. 5.19: Programmcode für die Protokollierung einer Wertzuweisung 127
Abb. 5.20: Darstellungsformen eines Arrays 128
Abb. 5.21: Darstellung der Unterprogramme in der Erklärungskomponente 132
Abbildungsverzeichnis XV
Abb. 6.1: Wiederholung des Aufbaus der Erklärungskomponente aus
objektorientierter Sicht 139
Abb. 6.2: Objekt Erklärungsbegriff mit einem Attribut und Methoden 140
Abb. 6.3: Objekt Erklärungstext mit einem Attribut und Methoden 140
Abb. 6.4: Objekt Informationen zum Ablauf des Anwendungsprogramms mit
Attributen und Methoden 141
Abb. 6.5: Objekt Konfiguration der Erklärungskomponente mit Attributen und
Methoden 142
Abb. 6.6: Objekt Bisheriger Ablauf der Erklärungskomponente mit Attributen und
Methoden 143
Abb. 6.7: Darstellung eines Szenarios als Ereignisfolgediagramm 144
Abb. 6.8: Beispiel eines Erklärungstextes beim Anzeigen einer Liste 145
Abb. 6.9: Beispiel eines Erklärungstextes für einen nicht im Anwendungsprogramm
enthaltenen Erklärungsbegriff 146
Abb. 6.10: Architektur des Systems LEASE-X mit der Erklärungskomponente 146
Abb. 6.11: Hauptmenü-Bildschirm aus dem System LEASE-X 148
Abb. 6.12: Beispiel für eine Regel von Nexpert Object im Textformat 156
Abb. 6.13: Beispiel für eine Regel in der Formatierung für die Erklärungskomponente... 157
Abb. 6.14: Ausschnitt aus einem Konvertierungsprogramm in Pseudocode 157
Abb. 7.1: Theoretischer Bezugsrahmen 160
Abb. 7.2: Formen der Akzeptanz von Anwendungsprogrammen 162
Abb. 7.3: Akzeptanzarten und Benutzertypen 162
Abb. 7.4: Positionen der Probanden innerhalb der Kreditinstitute 172
Abb. 7.5: Altersverteilung der Probanden 172
Abb. 7.6: Dauer der Berufstätigkeit der Probanden 173
Abb. 7.7: Computernutzung der Probanden 173
Abb. 7.8: Hilfefunktionen der Computerprogramme, die von den Probanden genutzt
werden 174
Abb. 7.9: Wunsch nach Leasingberatung in % der Finanzierungsberatungen 174
Abb. 7.10: Nützlichkeit von Leasingberatungen durch die Probanden 176
Abb. 7.11: Komplexität der Aufgabenstellung 177
Abb. 7.12: Regressionsgerade 180
Abb. 7.13: Nutzungshäufigkeiten der Erklärungskomponente beim freien Testen 182
Abb. 7.14: Gründe für das Aufrufen der Erklärungskomponente 184
Abb. 7.15: Wichtigkeit der Befehle der Button- und Menüleiste 187
Abb. 8.1: Eigenschaften einer Erklärungskomponente 192
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