Evidensbasert UX-design for profesjonell simuleringsprogramvare
Programvaren startet som et forskningsverktøy ved Chr Michelsen Institute på 1990-tallet. Det vitenskapelige grunnlaget ga den simuleringskapasiteter som fortsatt plasserer den blant de mest kraftfulle CFD-systemene i industrien. I dag fungerer den som spesialisert CFD-programvare for komplekse arbeidsflyter der vitenskapelig nøyaktighet er viktigere enn brukervennlighet.
Dette prosjektet er en del av vårt kontinuerlige arbeid med kompleks ingeniør- og vitenskapelig programvare, der evidensbasert UX, option mapping og systemarkitektur former det endelige grensesnittet.
Vi brukte Dynamic Systems Design, en metode som utvikler løsninger gjennom innebygd eksperimentering, løser spenninger mellom lokal optimalisering og systemkoherens, og følger implementeringen til organisasjoner blir selvstendige.
Brukerlandskapet endret seg. De opprinnelige ekspertbrukerne gikk av med pensjon, og nye ingeniører beveget seg mot enklere verktøy som tilbød færre funksjoner, men var lettere å ta i bruk. Uten tiltak risikerte produktet å miste relevans etter hvert som den institusjonelle kunnskapen forsvant.
Målet med dette prosjektet var å forlenge programvarens levetid med ytterligere tjuefem år. Redesignen måtte respektere den vitenskapelige logikken, bevare den nødvendige kompleksiteten og samtidig gi nye ingeniører en tydeligere og raskere inngang til systemet. Den måtte også gjøre funksjonene tilgjengelige for nye ikke-tekniske roller, som risikomanagere. Dette krevde en teknisk software UX-tilnærming basert på observert atferd i reell ingeniørpraksis.
VÅRE BIDRAG
Evidence-Based Research
Domain Learning
Option Space Mapping
Interaction Architecture
Prototyper med høy troverdighet
UI-design – lys og mørk
Design System
Implementation Partnership
EN STRUKTURERT FLERFASET TRANSFORMASJON
Redesignet fulgte en strukturert prosess der grensesnittet ble behandlet som en del av selve simuleringsprogramvaren. Gjennom Sandbox Experiments startet vi med fire uker med evidensbasert research på komplekse arbeidsflyter. Dette inkluderte benchmarking av tolv konkurrerende produkter, tjuefire brukerintervjuer, tjuetre observasjoner i arbeidsmiljøer, ni interessentintervjuer og en analyse av markedsutviklingen. Disse aktivitetene klargjorde hvordan ingeniører faktisk arbeidet med systemet, og hvordan forventningene var i endring.
Deretter fulgte en seks ukers fase der vi brukte option space mapping på hele produktet. Ti sentrale utfordringer ble definert, og tre til seks løsninger ble utforsket for hver. Dette resulterte i førtifem varianter som ble testet i trettisju økter med brukere og ingeniører. Hver løsning ble vurdert etter læringsinnsats, ekspertprestasjon, fremtidig utvidbarhet og utviklingskostnad. Fire beslutningsworkshops med produkt- og engineeringledelsen skapte felles retning på tvers av interessentgrupper og etablerte en tydelig kurs som ble omgjort til en detaljert kravstruktur for interaksjonsdesign og UI-komponenter.
Under Concept Convergence resulterte sju måneders gjennomføringsarbeid i en helhetlig interaksjonsarkitektur, high-fidelity-prototyper, detaljert UX- og UI-design samt et Design System. Prosessen ble avsluttet med Implementation Partnership: to års utviklerstøtte for å sikre implementeringen og forhindre regresjoner.
TYNGDEN AV HISTORISKE BEGRENSNINGER
Det tidligere grensesnittet hadde vært i aktiv bruk i femten år. Strukturen reflekterte vitenskapelig arv, ingeniørenes arbeidsvaner og dynamikken i langlevende kode. Alt meningsfullt arbeid med teknisk UX krevde en klar forståelse av denne historien.
For å oppnå dette jobbet teamet med domain learning: vi ble selv produktive brukere av programvaren. Manualer, YouTube-veiledninger, interne opplæringsvideoer og kontrollerte tester i applikasjonen dannet grunnlaget for læringen. Underveis samlet vi mange spørsmål om arbeidsflyter og edge conditions. Interessenter brukte totalt fire timer med oss i to intensive økter, noe som gjorde det mulig å avklare den underliggende logikken og reverse engineere arbeidsflytsekvensen.
Analysen viste hvilke deler av grensesnittet som uttrykte essensiell kompleksitet som støttet korrekte vitenskapelige resultater, og hvilke deler som over tid hadde samlet opp tilfeldig kompleksitet. Dette skillet styrte det senere redesignet og forhindret unødvendige endringer i etablerte metoder – et eksempel på constraint respecting som bevarte det som fungerte og restrukturerte det som ikke gjorde det.
REALITETENE FOR MODERNE BRUKERE
Forskningen involverte brukere med svært ulike nivåer av erfaring og ansvar. Erfarne CFD-ingeniører jobbet daglig med verktøyet og stolte på det i beslutninger med sikkerhets- og økonomiske konsekvenser. Sikkerhetsanalytikere og prosessingeniører brukte det i fokuserte analyseperioder. Nyere ingeniører brukte det sjeldnere og opplevde ofte at læringskurven konkurrerte med andre prioriteringer.
Arbeidet deres innebar høy kognitiv belastning og ikke-lineære arbeidsflyter. Ingeniører beveget seg mellom konfigurasjon, verifisering og tolkning uten å følge en fast rekkefølge. Denne atferden skiller seg fra mønstrene man ser i typisk enterprise software UX.
Intervjuer og observasjoner viste at produktledere og utviklere forstod deler av bildet, men ikke hele spekteret av atferd. Dette bekreftet at designet måtte baseres på evidensbasert forskning fremfor antakelser om typisk bruk.
OPPGAVEMØNSTRE I VITENSKAPELIG ARBEID
For å gjøre disse komplekse arbeidsflytene tydelige dokumenterte vi hundreogto individuelle oppgaver i hele systemet. Brukerne beskrev målene sine for hver oppgave, hvor ofte den forekom, opplevd vanskelighetsgrad og handlingene de utførte for å fullføre den. Dette avdekket et bredt spekter av atferd, fra raske ekspertjusteringer til langsommere sekvenser brukt av mindre erfarne brukere.
Deretter undersøkte vi interaksjonsmønstre og de mentale modellene som styrte hver beslutning. For oppgaver med flere steg identifiserte vi behovshierarkiet i sekvensen. Noen steg var avgjørende for korrekthet, andre forebygde feil, og andre igjen forbedret effektiviteten.
Denne oppgavekartleggingen viste hvor det eksisterende grensesnittet var godt tilpasset vitenskapelig programvaredesign, og hvor det oppsto friksjon. En mild sammenlignende innsikt kom frem her: bredden i disse oppgavene var betydelig større enn det vi ofte ser i forretningsorienterte verktøy, som vanligvis fordeler arbeidsflyter på mange mindre skjermer. Denne CFD-programvaren samlet dette mangfoldet i ett enkelt miljø.
HVORDAN OBSERVASJONER BLE TIL SPESIFIKASJONER
Neste steg var å omsette oppgaveanalysen til presise krav for interaksjonsdesign og UI-komponenter. Hver viktig interaksjon fikk en tydelig definisjon av formål, begrensninger, avhengigheter og forventet atferd. Dette sikret at designbeslutningene forble kompatible med den vitenskapelige modellen og de operative behovene til erfarne ingeniører.
For eksempel trengte komponenter som var involvert i oppsett av scenarioer klare synlighetsregler, fordi brukerne ofte vekslet mellom parametere, kontroller og tolkning. Kravene fastslo hvilke verdier som måtte forbli synlige, hvor advarsler var nødvendige, og hvordan systemet skulle reagere på ufullstendig input.
Disse kravene dannet et stabilt fundament som styrte de senere designfasene og gjorde det mulig for ingeniører å jobbe ut fra klare spesifikasjoner i stedet for generelle beskrivelser. Kravene ble gjennomgått sammen med produkt-, engineering- og domenestakeholdere for å sikre at hver definisjon var i tråd med vitenskapelige begrensninger og de operative realitetene til erfarne brukere.
ITERASJONER SOM AVDEKKET DE FAKTISKE BEGRENSNINGENE
Gjennom lateral exploration utforsket vi hver av de ti sentrale UI-utfordringene gjennom flere iterasjoner. Galleriet med seks varianter for én enkelt interaksjon illustrerer denne tilnærmingen. Variantene inkluderte asymmetriske oppsett med faner, sammenleggbare paneler, konfigurasjoner med ett sidepanel og kombinasjoner av innstillingspaneler.
I løpet av seks uker utviklet vi førtifem løsninger og evaluerte dem etter kriteriene som var definert tidligere. Evalueringene involverte designere, ingeniører og domeneeksperter. Prosessen avdekket avveininger, avhengigheter og edge cases som ville ha forblitt skjult i en lineær utforskning.
En viktig innsikt oppsto under disse øktene. Nybegynnere og erfarne brukere fulgte ofte den samme handlingssekvensen, men i ulikt tempo og med forskjellige forventninger til synlighet. Denne spenningen styrte designbeslutningene våre gjennom tension-driven reasoning og viste at ett nøye strukturert mønster kan betjene begge gruppene uten å fragmentere opplevelsen.
Ved slutten av denne fasen visste vi hvilke mønstre som kunne støtte systemet som helhet, og hvilke som burde forkastes. Dette skapte et forutsigbart fundament for end-to-end-designet.
GRENSESNITTETS ATFERD I REELLE OMGIVELSER
Grensesnittet støtter ingeniører som arbeider med fysiske installasjoner og industrielle anlegg. Det er utformet for å fungere parallelt med en tredimensjonal anleggsvisning, noe som krever både vitenskapelig presisjon og operativ klarhet.
High-fidelity-prototyper gjorde det mulig å observere atferd og finjustere hvordan brukere navigerte mellom visuell kontekst, simuleringsparametere og systemkontroller. Interaksjonsmodellen måtte forbli stabil selv når oppmerksomheten skiftet mellom disse elementene. Testene viste hvilke oppsett som støttet trygg beslutningstaking, og hvilke som økte den kognitive belastningen.
Prototypen viste hvordan den reviderte strukturen integrerte scenariokontroller, modellvisninger og ingeniørkontekst i ett samlet miljø. Denne testen ga bevis for at den valgte arkitekturen fungerte riktig under reelle domeneforhold.
ET ARBEIDSVERKTØY FOR VINDDATA
Vindplottet er et eksempel på domenespesifikk visualisering i et teknisk UX-miljø. Det måtte forbli lesbart selv når brukerne raskt endret retning, styrke og scenarioparametere.
Det visuelle designet brukte en kontrollert grammatikk. Retning krevde en konsistent vinkeloppløsning. Styrke ble vist i diskrete bånd som brukerne raskt kunne skanne. Parameterverdier forble synlige på tvers av visninger, slik at ingeniører kunne knytte visuelle endringer til konfigurasjonsbeslutninger. Disse valgene sikret at vindplottet forble et verktøy for resonnering fremfor et dekorativt element.
Denne tilnærmingen gjenspeiler behovene i engineering software UX, der visualiseringer må uttrykke mening med presisjon.
KLAR FREMSTILLING AV GASSDYNAMIKK
Gasspredning krevde et tilsvarende nivå av visuell presisjon, selv om den underliggende vitenskapelige modellen var annerledes. Atferden til kjeglene og de tilhørende konsentrasjonsfeltene måtte vises på en måte som støttet pålitelig sikkerhetsvurdering.
Grensesnittet måtte uttrykke romlig spredning, konsentrasjon og tid på en måte ingeniører kunne tolke under press. Designet eksponerte disse variablene gjennom en struktur som kunne inspiseres uten å skjule viktige detaljer. Sammenleggbare kjeglevisninger og tilhørende kontroller presenterte vitenskapelig informasjon uten å overbelaste hovedvisningen.
Målet var å uttrykke den underliggende fysikken gjennom tydelig design av simuleringsprogramvare, fremfor å forenkle selve fenomenene.
HÅNDTERING AV TETTE TILSTANDER I ÉN VISNING
Disse visualiseringene ligger i ett samlet hovedmiljø. Erfarne brukere har hele scenarioet i hodet og beveger seg mellom delene etter hvert som forholdene endrer seg. Dette skiller seg fra mange enterprise-verktøy, som fordeler informasjon på flere enklere skjermer.
Innenfor dette ene miljøet håndterer enkelte komponenter betydelige interne tilstander. Verktøyet for å definere gassblandingens sammensetning er ett eksempel. Det inneholder nitten tilstander som representerer rene komponenter, standardblandinger og tilpassede formuleringer. UI-en måtte støtte disse tilstandene uten å avbryte ingeniørens resonnement.
Det regelbaserte forholdet mellom lys og mørk modus opprettholdt konsistente semantiske signaler i ulike miljøer. Dette støttet pålitelig arbeid uavhengig av lysforhold eller maskinvareoppsett.
ORIENTERINGSAKSE OG MNEMONISKE KONVENSJONER
Geometriinteraksjon krevde stabile orienteringssignaler. RGB-mnemonikkonvensjonen tilordner rød, grønn og blå til X-, Y- og Z-aksene, noe som reduserer forvirring når brukere veksler mellom detaljerte og overordnede visninger.
Orientasjonsaksen måtte forbli lesbar i ulike skalaer og sammenhenger. Rutenettet og rotasjonslogikken ble definert med tydelige trinn og snap-atferd som forhindret tvetydige orienteringstilstander. Disse reglene sikret at systemet aldri viste en romlig visning som ingeniører kunne misforstå.
Dette presisjonsnivået er typisk for vitenskapelig programvaredesign, der klarhet i tolkningen påvirker kvaliteten på beslutninger.
ÉN DESIGNLOGIKK FOR LYS OG MØRK MODUS
De lyse og mørke variantene ble styrt av et regelsett i stedet for separate estetiske valg. Hver farge i lys modus ble mappet til en tilsvarende verdi i mørk modus gjennom en formel. Dette bevarte kontrastforhold og semantisk mening på tvers av begge variantene.
Ingeniører som byttet mellom miljøer, kunne stole på den samme perseptuelle strukturen. Utviklere kunne implementere begge variantene fra én enkelt kilde uten å vedlikeholde parallelle design.
Det interaktive elementet på siden som lar leserne bytte mellom modusene, gjenspeiler hvordan brukere opplever disse variantene i det daglige arbeidet.
ET STERKERE GRUNNLAG FOR VITENSKAPELIG ARBEID
Prosjektet krevde en dyp forståelse av historiske begrensninger, vitenskapelige arbeidsflyter og observert atferd under press. Dynamic Systems Design kombinerte domain learning, evidence-based research, option space mapping og multi-perspective synthesis for å skape en sammenhengende struktur som kan støtte produktet i enda en generasjon.
Reelle resultater bekreftet verdien av denne tilnærmingen. Tiden til første vellykkede simulering for nye brukere sank fra fire dager til seks timer. Konfigurasjonsfeil i oppsett av scenarier gikk ned fra i gjennomsnitt fem til åtte feil per simulering til én eller to. Korreksjonsarbeidet, som tidligere tok fire til seks timer, ble redusert til rundt tjue minutter. Team som tidligere hadde én aktiv bruker i snitt, har nå tre til fire. Instruktører som før holdt tredagers kurs, bruker nå korte webinarer og videomateriale.
Organisasjonen fikk immaterielle ressurser: dømmekraft om hva som betyr noe i komplekst simuleringsarbeid, en delt produktintuisjon om hvordan systemet bør oppføre seg, og en resonnementsevne som gjør det mulig for team å utvide grensesnittet uten å fragmentere det. Systemet opprettholder sin konkurranseposisjon ved å bevare vitenskapelig presisjon og operativ klarhet, mens konkurrenter som prioriterer tilsynelatende enkelhet fremfor domenenøyaktighet sliter med å støtte ingeniører som arbeider under reelle forhold med komplekse sikkerhetskrav.
Den redesignede arkitekturen, design systemet og high-fidelity-prototypene gir utviklingsteam et robust og videreutviklingsbart grunnlag for fremtidig vitenskapelig og ingeniørmessig arbeid.