Evidensbaserad UX-design för professionell simuleringsmjukvara
Programvaran började som ett forskningsverktyg vid Chr Michelsen Institute på 1990-talet. Dess vetenskapliga grund gav den simuleringskapacitet som fortfarande placerar den bland de mest kraftfulla CFD-systemen inom industrin. I dag fungerar den som specialiserad CFD-mjukvara för komplexa arbetsflöden där vetenskaplig noggrannhet är viktigare än bekvämlighet.
Detta projekt är en del av vårt fortsatta arbete med komplex teknisk och vetenskaplig programvara, där evidensbaserad UX, option mapping och systemarkitektur formar det slutliga gränssnittet.
Vi använde Dynamic Systems Design, en metod som låter lösningar växa genom inbyggd experimentering, löser spänningar mellan lokal optimering och systemkoherens, och stöttar implementeringen tills organisationer blir självständiga.
Användarlandskapet förändrades. De ursprungliga expertanvändarna gick i pension och nya ingenjörer började använda enklare verktyg med färre funktioner, men som kändes mer lättillgängliga. Utan åtgärder riskerade produkten att förlora relevans i takt med att den institutionella kunskapen minskade.
Målet med detta projekt var att förlänga programvarans livslängd med ytterligare tjugofem år. Omdesignen behövde respektera den vetenskapliga logiken, behålla den nödvändiga komplexiteten och samtidigt erbjuda en tydligare väg in i systemet för nya ingenjörer som behövde komma igång snabbare. Den behövde också göra funktionerna tillgängliga för nya icke-tekniska roller, såsom risk managers. Detta krävde en teknisk software UX-ansats som baserades på observerat beteende i verklig ingenjörspraktik.
VÅRA BIDRAG
Evidence-Based Research
Domain Learning
Option Space Mapping
Interaction Architecture
Prototyper med hög trovärdighet
UI Design - Ljus och mörk
System för utformning
Implementation Partnership
EN STRUKTURERAD FLERFASIG TRANSFORMATION
Omdesignen följde en strukturerad process där gränssnittet behandlades som en del av själva simuleringsprogramvaran. Genom Sandbox Experiments inledde vi med fyra veckors evidensbaserad forskning om komplexa arbetsflöden. Detta omfattade benchmarking av tolv konkurrerande produkter, tjugofyra användarintervjuer, tjugotre observationer i arbetsmiljöer, nio intressentintervjuer samt en analys av marknadsutvecklingen. Dessa aktiviteter klargjorde hur ingenjörer faktiskt arbetade med systemet och hur förväntningarna höll på att förändras.
Därefter följde en sex veckor lång fas där vi använde option space mapping för hela produkten. Tio centrala utmaningar definierades och tre till sex lösningar utforskades för varje. Detta resulterade i fyrtiofem varianter som testades i trettiosju sessioner med användare och ingenjörer. Varje alternativ bedömdes utifrån inlärningsinsats, expertprestation, framtida utbyggbarhet och utvecklingskostnad. Fyra beslutsworkshops med produkt- och engineeringledning skapade gemensam samsyn mellan intressentgrupperna och fastställde en tydlig riktning, som översattes till en detaljerad kravstruktur för interaktionsdesign och UI-komponenter.
Under Concept Convergence resulterade sju månaders genomförandearbete i en heltäckande interaktionsarkitektur, high-fidelity-prototyper, detaljerad UX- och UI-design samt ett Design System. Processen avslutades med Implementation Partnership: två års utvecklarstöd för att vägleda implementeringen och förhindra regressioner.
TYNGDEN AV HISTORISKA BEGRÄNSNINGAR
Det tidigare gränssnittet hade varit i aktiv användning i femton år. Dess struktur speglade det vetenskapliga arvet, ingenjörernas arbetssätt och dynamiken i långlivad kod. All meningsfull utveckling av teknisk UX krävde en tydlig förståelse för denna historia.
För att uppnå detta arbetade teamet med domain learning: vi blev själva produktiva användare av programvaran. Manualer, YouTube-guider, interna utbildningsvideor och kontrollerade tester i applikationen utgjorde grunden för vårt lärande. Under processen samlade vi många frågor om arbetsflöden och edge conditions. Intressenter tillbringade totalt fyra timmar med oss i två intensiva sessioner, vilket gjorde det möjligt att klargöra den underliggande logiken och återskapa arbetsflödets sekvens genom reverse engineering.
Analysen visade vilka delar av gränssnittet som uttryckte väsentlig komplexitet som stödde korrekta vetenskapliga resultat, och vilka delar som över tid hade byggt upp oavsiktlig komplexitet. Denna distinktion vägledde den senare omdesignen och förhindrade onödiga förändringar av beprövade metoder – ett exempel på constraint respecting som bevarade det som fungerade och omstrukturerade det som inte gjorde det.
DE MODERNA ANVÄNDARNAS VERKLIGHET
Forskningen involverade användare med mycket olika nivåer av erfarenhet och ansvar. Erfarna CFD-ingenjörer arbetade dagligen med verktyget och förlitade sig på det för beslut med säkerhets- och ekonomiska konsekvenser. Säkerhetsanalytiker och processingenjörer använde det under fokuserade analysperioder. Nyare ingenjörer använde det mer sällan och upplevde ofta att inlärningskurvan konkurrerade med andra prioriteringar.
Deras arbete innebar hög kognitiv belastning och icke-linjära arbetsflöden. Ingenjörer rörde sig mellan konfiguration, verifiering och tolkning utan att följa en fast ordning. Detta beteende skiljer sig från de mönster som ses i typisk enterprise software UX.
Intervjuer och observationer visade att produktchefer och utvecklare förstod delar av bilden, men inte hela spektrumet av beteenden. Detta bekräftade att designen behövde baseras på evidensbaserad forskning snarare än på antaganden om typisk användning.
UPPGIFTSMÖNSTER I VETENSKAPLIGT ARBETE
För att göra dessa komplexa arbetsflöden tydliga dokumenterade vi hundratvå individuella uppgifter i hela systemet. Användarna beskrev sina mål för varje uppgift, hur ofta den förekom, den upplevda svårighetsgraden och vilka handlingar som krävdes för att slutföra den. Detta blottlade ett brett spektrum av beteenden, från snabba expertjusteringar till långsammare sekvenser som användes av mindre erfarna användare.
Därefter analyserade vi interaktionsmönster och de mentala modeller som styrde varje beslut. För flerstegsuppgifter identifierade vi behovshierarkin i sekvensen. Vissa steg var avgörande för korrekthet, andra förebyggde fel och ytterligare steg förbättrade effektiviteten.
Denna uppgiftskartläggning visade var det befintliga gränssnittet var väl anpassat till vetenskaplig programvarudesign och var friktion uppstod. En mild jämförande insikt framträdde här: bredden i dessa uppgifter var betydligt större än vad vi ofta ser i affärsorienterade verktyg, som tenderar att sprida arbetsflöden över många mindre skärmar. Denna CFD-mjukvara samlade den mångfalden i en enda miljö.
HUR OBSERVATIONER BLEV TILL SPECIFIKATIONER
Nästa steg var att omvandla uppgiftsanalysen till precisa krav för interaktionsdesign och UI-komponenter. Varje betydelsefull interaktion fick en tydlig definition av syfte, begränsningar, beroenden och förväntat beteende. Detta säkerställde att designbesluten förblev kompatibla med den vetenskapliga modellen och de operativa behoven hos erfarna ingenjörer.
Till exempel behövde komponenter som användes i scenariouppsättning tydliga synlighetsregler, eftersom användarna ofta växlade mellan parametrar, kontroller och tolkning. Kraven angav vilka värden som måste förbli synliga, var varningar behövdes och hur systemet skulle reagera på ofullständig inmatning.
Dessa krav utgjorde en stabil grund som vägledde de senare designfaserna och gjorde det möjligt för ingenjörer att arbeta utifrån tydliga specifikationer i stället för allmänna beskrivningar. Kraven granskades tillsammans med produkt-, utvecklings- och domänintressenter för att säkerställa att varje definition stämde överens med de vetenskapliga begränsningarna och de operativa realiteterna hos erfarna användare.
ITERATIONER SOM AVSLÖJADE DE VERKLIGA BEGRÄNSNINGARNA
Genom lateral exploration utforskade vi var och en av de tio centrala UI-utmaningarna genom flera iterationer. Galleriet med sex varianter för en enskild interaktion illustrerar detta arbetssätt. Varianterna inkluderade asymmetriska layouter med flikar, infällbara paneler, lösningar med en sidopanel samt kombinationer av inställningspaneler.
Under sex veckor skapade vi fyrtiofem lösningar och utvärderade dem utifrån de tidigare definierade kriterierna. Utvärderingarna involverade designers, ingenjörer och domänexperter. Processen synliggjorde avvägningar, beroenden och edge cases som hade förblivit dolda i en linjär utforskning.
En viktig insikt framkom under dessa sessioner. Nybörjare och avancerade användare följde ofta samma handlingssekvens, men i olika tempo och med olika förväntningar på synlighet. Denna spänning styrde våra designbeslut genom tension-driven reasoning och visade att ett enda, noggrant strukturerat mönster kan fungera för båda grupperna utan att fragmentera upplevelsen.
I slutet av denna fas visste vi vilka mönster som kunde stödja systemet som helhet och vilka som borde förkastas. Detta skapade en förutsägbar grund för end-to-end-designen.
GRÄNSSNITTETS BETEENDE I VERKLIGA MILJÖER
Gränssnittet stödjer ingenjörer som arbetar med fysiska installationer och industriella anläggningar. Det är utformat för att fungera parallellt med en tredimensionell anläggningsvy, vilket kräver både vetenskaplig precision och operativ tydlighet.
High-fidelity-prototyper gjorde det möjligt för oss att observera beteenden och förfina hur användare navigerade mellan visuell kontext, simuleringsparametrar och systemkontroller. Interaktionsmodellen behövde förbli stabil även när uppmärksamheten skiftade mellan dessa element. Tester visade vilka upplägg som stödde säkra beslut och vilka som ökade den kognitiva belastningen.
Prototypen visade hur den reviderade strukturen integrerade scenariokontroller, modellvyer och ingenjörskontext i en enda miljö. Testen gav belägg för att den valda arkitekturen fungerade korrekt under verkliga domänförhållanden.
ETT ARBETSVERKTYG FÖR VINDDATA
Vinddiagrammet är ett exempel på domänspecifik visualisering i en teknisk UX-miljö. Det behövde förbli läsbart även när användare snabbt ändrade riktning, styrka och scenarioparametrar.
Den visuella designen använde en kontrollerad grammatik. Riktning krävde en konsekvent vinkelupplösning. Styrka visades i diskreta band som användare snabbt kunde skanna. Parametervärden låg kvar över olika vyer så att ingenjörer kunde koppla visuella förändringar till konfigurationsbeslut. Dessa val säkerställde att vinddiagrammet förblev ett verktyg för resonemang snarare än ett dekorativt inslag.
Detta tillvägagångssätt speglar behoven inom engineering software UX, där visualiseringar måste uttrycka mening med precision.
TYDLIG FRAMSTÄLLNING AV GASDYNAMIK
Gasens spridning krävde en jämförbar nivå av visuell noggrannhet, även om den underliggande vetenskapliga modellen var annorlunda. Keglernas beteende och de tillhörande koncentrationsfälten behövde visas på ett sätt som stödde en tillförlitlig säkerhetsbedömning.
Gränssnittet behövde uttrycka rumslig spridning, koncentration och tid på ett sätt som ingenjörer kunde tolka under press. Designen exponerade dessa variabler genom en struktur som kunde granskas utan att dölja viktiga detaljer. Infällbara konvyer och tillhörande kontroller presenterade vetenskaplig information utan att överbelasta huvudvyn.
Målet var att uttrycka den underliggande fysiken genom tydlig design av simuleringsmjukvara, snarare än att förenkla själva fenomenen.
HANTERING AV TÄTA TILLSTÅND I EN VY
Dessa visualiseringar finns i en enda huvudmiljö. Erfarna användare har hela scenariot i åtanke och rör sig mellan dess delar i takt med att förhållandena förändras. Detta skiljer sig från många enterprise-verktyg som sprider information över flera enklare skärmar.
Inom denna enda miljö hanterar vissa komponenter omfattande interna tillstånd. Verktyget för att definiera sammansättningen av gasblandningar är ett exempel. Det innehåller nitton tillstånd som representerar rena komponenter, standardblandningar och anpassade formuleringar. UI:t behövde stödja dessa tillstånd utan att avbryta ingenjörens tankeprocess.
Den regelbaserade relationen mellan ljust och mörkt läge behöll konsekventa semantiska signaler i olika miljöer. Detta stödde tillförlitligt arbete oavsett ljusförhållanden eller hårdvarukonfiguration.
ORIENTERINGSAXEL OCH MNEMONISKA KONVENTIONER
Geometriinteraktion krävde stabila orienteringssignaler. Den mnemoniska RGB-konventionen tilldelar rött, grönt och blått till X-, Y- och Z-axlarna, vilket minskar förvirring när användare växlar mellan detaljerade vyer och översikter.
Orienteringsaxeln behövde förbli läsbar i olika skalor och sammanhang. Rutnätet och rotationslogiken definierades med tydliga steg och snäppbeteende som förhindrade tvetydiga orienteringstillstånd. Dessa regler säkerställde att systemet aldrig visade en rumslig vy som ingenjörer kunde misstolka.
Denna nivå av precision är typisk för vetenskaplig mjukvarudesign, där tydlighet i tolkningen påverkar kvaliteten på besluten.
EN DESIGNLOGIK FÖR LJUST OCH MÖRKT LÄGE
De ljusa och mörka varianterna styrdes av ett regelverk snarare än av separata estetiska val. Varje färg i ljust läge mappades via en formel till ett motsvarande värde i mörkt läge. Detta bevarade kontrastrelationer och semantisk betydelse i båda varianterna.
Ingenjörer som växlade mellan miljöer kunde förlita sig på samma perceptuella struktur. Utvecklare kunde implementera båda varianterna från en enda källa utan att underhålla parallella designer.
Det interaktiva elementet på sidan som låter läsare växla mellan lägen speglar hur användare upplever dessa varianter i sitt dagliga arbete.
EN STARKARE GRUND FÖR VETENSKAPLIGT ARBETE
Projektet krävde en djup förståelse för historiska begränsningar, vetenskapliga arbetsflöden och observerat beteende under press. Dynamic Systems Design kombinerade domain learning, evidence-based research, option space mapping och multi-perspective synthesis för att skapa en sammanhängande struktur som kan stödja produkten i ytterligare en generation.
Verkliga resultat bekräftade värdet av detta tillvägagångssätt. Tiden till den första lyckade simuleringen för nya användare minskade från fyra dagar till sex timmar. Konfigurationsfel vid scenarieuppsättning gick från i genomsnitt fem till åtta fel per simulering till ett eller två. Korrigeringsarbetet, som tidigare tog fyra till sex timmar, minskade till cirka tjugo minuter. Team som tidigare hade en aktiv användare i genomsnitt har nu tre till fyra. Utbildare som förr höll tredagarskurser använder nu korta webbinarier och videomaterial.
Organisationen fick immateriella resurser: omdöme om vad som är viktigt i komplext simuleringsarbete, en gemensam produktintuition om hur systemet bör bete sig samt en resonemangsförmåga som gör det möjligt för team att vidareutveckla gränssnittet utan att fragmentera det. Systemet behåller sin konkurrensposition genom att bevara vetenskaplig stringens och operativ tydlighet, medan konkurrenter som prioriterar skenbar enkelhet framför domännoggrannhet har svårt att stödja ingenjörer som arbetar under verkliga förhållanden med komplexa säkerhetskrav.
Den omarbetade arkitekturen, design systemet och high-fidelity-prototyperna ger utvecklingsteam en hållbar och vidareutvecklingsbar grund för framtida vetenskapligt och ingenjörsmässigt arbete.