ウォーターフォール開発とは

ウォーターフォール開発は、1970年代に提唱された、システムやソフトウェアの開発手法です。現在でも多くのプロジェクトで採用されています。ウォーターフォール開発は、システム開発を複数の段階に分けることが特徴です。一つの工程が完了した後に、次の工程に進む形で開発が進められます。開発工程が上流から下流へ、滝のように順次進行することから、ウォーターフォール（滝）と呼ばれます。

段階ごとに開発者とクライアントが成果物を確認し、合意した上で進められるので、品質管理をしやすいことがメリットです。また、全体の計画を立ててから開発が行われるため、進捗管理もしやすくなります。

ただし、ウォーターフォール開発は柔軟性に欠け、開発途中での仕様変更や修正が難しいことがデメリットです。そのため、近年では仕様変更や修正に柔軟に対応できる、アジャイル開発と比較されることも多くなっています。

この記事では、ウォーターフォール開発に関して、その流れや、メリット・デメリットなどを解説します。ウォーターフォール開発について理解したい際や、システム開発をする上で自社の案件に適した開発手法がわからない場合に、ぜひ参考にしてください。

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ウォーターフォール開発の流れ

ウォーターフォール開発では、システム開発を上流から下流に流れる滝のように進めていきます。上流から順番に、それぞれの工程を確実に完了させてから、次の工程に進むのが特徴です。基本的に前の工程には戻りません。そして、下流まで開発が終了した際に、システムが完成することとなります。

ウォーターフォール開発の工程数は、プロジェクトや論者によって異なりますが、基本的な考え方は同じです。ここでは、6つの工程に分けて、開発の流れを説明します。

要件定義

まずは要件定義を行います。最初に、開発するシステムで何をしたいか、目的を明確にします。そして、目的を達成するために必要な機能やスペックなどの条件を決めるのです。

システムには開発を依頼するクライアントだけでなく、実際に使うユーザーやその顧客など、多くの人が関わります。それらのステークホルダーと連携して、システムの機能やスペックを決定する必要があります。

要件定義はシステム開発の方針を決める、不可欠な工程です。その後の工程に大きな影響を及ぼすので、慎重に策定してください。そのために、要件定義の前段階としてユーザーの要求を分析する要求分析を行うこともあります。

この工程では、要件定義書やシステム仕様書が成果物となります。

基本設計

基本設計の工程では、要件定義での成果物である要件定義書やシステム仕様書にしたがって、機能やスペックを実現するために必要なシステム構成を設計します。具体的にはシステムアーキテクチャ、ユーザーインターフェース、データ入出力方法などです。外部設計と呼ばれることもある工程です。

基本的にユーザーの視点から、開発するシステムをイメージし、決定します。この工程で活用されるのが、ワイヤーフレームやモックアップです。仮のUIを設定し、画面操作のイメージや実際の仕事の流れを想定して、設計の詳細を詰めていきます。

この工程での成果物は、基本設計書、あるいは外部仕様書です。

詳細設計

詳細設計の工程では、基本設計書で定義されたシステム構成を実現するために、開発するプログラムの詳細を設計します。実際にプログラムを実装することを想定して、具体的な内部動作を設計するのです。そのため、内部設計とも呼ばれます。

開発するシステムを小さな単位に分割するモジュール化や、モジュールをどのように組み合わせるかを決める構造化が、主な設計内容です。また、システム内で使用するデータベースも設計します。実際にプログラムを開発するための設計図を作るのです。

この工程での成果物は、詳細設計書や、データベース設計書などです。

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コーディング

詳細設計書や、データベース設計書などに基づいて、プログラムを開発する工程です。プログラムを記述することをコーディングと呼びます。プログラマーが中心となり、コーディングを行う工程です。

大規模なシステムを開発するプロジェクトでは、この工程に関わるプログラマーの人数も多くなります。大人数で作業を分担し、プログラミングを進めます。

そして、プログラムができたら、システムへの実装です。この段階で、システムが動く形になります。

そのため、この工程の成果物は実際のシステムやソフトウェアです。

ソフトウェアテスト

開発されたシステムのテストを行う工程です。実際には、単体テスト、結合テスト、運用テストの段階に分けられます。

単体テストでは、プログラムの小さな単位であるモジュールが正しく動作するかをテストします。結合テストは、複数のモジュールを組み合わせた際に、正しく連動して動作するかのテストです。そして運用テストでは、システム全体が正常に動作するかをテストします。

まず、要件定義で決めた機能やスペックが実現されているかを確認します。そして、実際にシステムが稼働した後を想定したテストも重要です。ユーザーの操作に対して正しい反応が返ってくるか、システムを使用する予定の人数が同時に操作しても問題ないか、あらゆる場面で正常に稼働するかがテストされます。

この工程では、テスト結果報告書が成果物となります。

運用・保守

ソフトウェアテストまでで、開発の工程は完了です。完成したシステム全体の品質が最終確認されたら、そのシステムはリリースされます。

リリース後は、実際にユーザーがシステムを使用する、運用・保守の工程です。

システムを運用するユーザーからシステム開発チームに対して、日々の使用の中で生じた不具合や、改善要望などのフィードバックがあります。それらの改善点の検討、バグの修正や機能の調整が必要です。また、ユーザーの要望に合わせてアップデートや追加機能の開発も行われます。

この保守の工程は、基本的にシステムが使われている間は終了することなく続きます。

ウォーターフォールの開発期間

ウォーターフォールでの開発期間は、システムの規模や複雑さによって異なります。小規模なプロジェクトでは数ヵ月から、大規模なシステムを開発するには数年が必要となる場合もあります。

ウォーターフォール開発は、スケジュールを明確にして進捗を管理しやすいことが特徴です。そのため、厳密な計画を基にしたプロジェクトや、大規模なシステムを開発する際に採用されることが多くなっています。

それにともない、開発期間が長いというイメージもあります。ただし、実際には小規模なシステムを素早く開発こともできる手法です。

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ウォーターフォール以外のシステム開発手法

ウォーターフォール開発はコンピューターが普及し始めた頃から使われている伝統的な手法ですが、他にもいくつかの代表的な開発手法があります。主な開発手法は、アジャイル開発、プロトタイプ開発、スパイラル開発です。

アジャイル開発は、システムを小さな機能に分けて開発する手法です。機能ごとに、計画・開発・リリースを行います。計画・開発・リリースの工程を機能ごとに繰り返すことで、システム全体の完成度を高めることが特徴です。

プロトタイプ開発は、要件定義ができ次第、ごく簡単なシステムを開発することが特徴です。その試作システムをプロトタイプと呼びます。そして、プロトタイプを叩き台としてステークホルダーと共にレビューを行い、本格開発するシステムを計画・開発します。

スパイラル開発は、最初に簡単な機能を持つプロトタイプを作成する点は、プロトタイプ開発と同じです。ただし、ステークホルダーとのレビューを反復しながら、何度も改善を繰り返して完成度を高めていくことが特徴の開発手法です。

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ウォーターフォール開発とアジャイル開発の違い

特に最近では、ウォーターフォール開発に代わってアジャイル開発が採用されることが増えています。ウォーターフォール開発とアジャイル開発の最大の違いは、計画を重視するか、対応を重視するかです。

ウォーターフォール開発では、工程ごとに段階的にシステム開発が進行します。要件定義・計画・開発・リリースが、常に全体を見ながら進められます。一つの工程が完了しなければ、次の工程には進みません。

それに対してアジャイル開発は、プロジェクト全体の計画を立てないことが特徴です。システムに必要な機能を、重要なものから個別に開発します。その後、機能を組み合わせて、全体を稼働するように仕上げるのです。

アジャイル開発では、ウォーターフォール開発の苦手なことを実現できます。すなわち、開発中に仕様変更したり、一部の機能のリリース後に設計工程に戻ったりといったことが可能なのです。そのため、開発を開始してからクライアントの要望に対応しやすく、結果としてクライアントの満足度が向上する傾向があります。

ウォーターフォール開発とアジャイル開発は、それぞれ異なる特徴とメリットを持っています。開発するシステムの要件や規模、自社の欲しいシステムとの相性の良い開発手法を選択してください。

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ウォーターフォール開発のメリット・デメリット

ここでは、ウォーターフォール開発のメリットとデメリットを紹介します。得意なこと・苦手なことを理解すれば、どのようなシステム開発においてウォーターフォール開発を採用すべきなのか、他の手法を検討すべきなのかが分かります。

ウォーターフォール開発のメリット

ウォーターフォール開発の主なメリットは、プロダクトの品質を担保しやすいこと、スケジュールや進捗を管理しやすいこと、ノウハウが蓄積されていることです。

ウォーターフォール開発は要件を明確にし、事前に計画を定めてから進行します。各工程での成果やゴールが決められているので、想定した品質を満たさなければ次の工程に進めません。そのため品質が安定します。

また、全体の計画が定められていることで、開発のスケジュールと現在位置を常に確認できます。必要なリソースを効率的に確保して投入でき、進捗を管理しやすいのです。

そして、ウォーターフォール開発は長く基本的な手法として採用されているため、さまざまなシステム開発での実績があります。過去の事例を参考にして、必要な人員や期間を見積もり、実際の開発を進められることもメリットです。

ウォーターフォール開発のデメリット

ウォーターフォール開発の主なデメリットは、開発期間が長期化しやすいこと、仕様変更しにくいこと、修正が必要な際に工数が増大することの3点です。

ウォーターフォール開発は要件定義や設計を慎重に行います。そのため、実際のプログラミングを開始するまでに時間が必要です。素早く開発したい、スピードを重視するプロジェクトには向きません。

また、計画通りに進めることを前提としているので、仕様変更に対応しにくいこともデメリットです。あらかじめ全体を設計した後に開発を始めるので、どこかに仕様変更が生じると、計画全体が影響を受ける可能性があるのです。

もし仕様変更や修正をするなら、すでに完了した前工程に戻って修正する必要があるかもしれません。その場合、上流に要した工数が無駄になります。作業をやり直す部分が多く、大きな手戻りが生じるのです。コストが増し、開発期間が長期化します。

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ウォーターフォール開発が向いているプロジェクト

ウォーターフォール開発の特徴やメリットを理解することで、どのようなプロジェクトに適しているのかが見えてきます。ここでは、ウォーターフォール開発に向いているプロジェクトと、不向きなプロジェクトについて解説します。

ウォーターフォール開発が適したプロジェクト

ウォーターフォール開発が向いているのは、品質を重視するプロジェクトや、大規模なプロジェクトです。

例えば、金融機関のシステムなど、障害が起こると大きな被害や混乱を招くシステムが挙げられます。そのようなプロジェクトには、工程ごとに慎重に計画し、テストを繰り返して実装を進めるウォーターフォール開発が適しています。バグや障害の発生を減らせるためです。

大規模なプロジェクトでは、スケジュール管理や人員管理が重要になります。大きなリソースを確保し、割り振る必要があるためです。そのため、計画的に開発を進めるウォーターフォール開発が向いています。

また、開発中に仕様変更が生じないことが前提のプロジェクトも、ウォーターフォール開発の得意分野です。

例えば、企業の基幹システムや会計システムを更新する場合があります。基本的に既存のシステムと同じ仕様が求められるならば、設計した通りに開発を進めれば良く、柔軟性は不要なためです。

ウォーターフォール開発が適さないプロジェクト

ウォーターフォール開発が苦手としているのは、開発前に綿密な計画が立てられないプロジェクトです。開発中に仕様変更があると、ウォーターフォール開発ではコストの増大や開発期間の長期化が起こりやすいためです。

例えば、技術革新の急激なインターネット関連分野での開発が挙げられます。プロジェクトの進行中にも、新しいトレンドやニーズが生まれる可能性が高く、仕様変更が多くなるためです。

また、システムの運用開始までの期間を短くしたいプロジェクトにも、ウォーターフォール開発は向いていません。

例えば、スタートアップ企業がサービスを開発する場合があります。完成度は低くても素早く運用を開始して、使いながら改善することを想定しているプロジェクトです。

このような計画が立てにくいプロジェクトには、ウォーターフォール開発よりもアジャイル開発が適しています。

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まとめ

ウォーターフォール開発はシステム開発を、要件定義、基本設計、詳細設計、コーディング、ソフトウェアテスト、運用・保守といった工程に分けることが特徴の手法です。滝が上流から下流へ流れるように、各工程を確実に完了させてから、次の段階に進みます。そのため、品質管理や進捗管理がしやすいことがメリットです。

ウォーターフォール開発は、品質を重視するプロジェクトや、大規模なプロジェクトに適しています。システム開発手法の中では長い歴史を持ち、開発ノウハウも豊富なので、過去の開発事例がある分野なら積極的に採用を検討すべきでしょう。

ただし、ウォーターフォール開発は柔軟性に欠け、開発途中での仕様変更や修正が難しい手法でもあります。計画が立てにくいプロジェクトや、新しい領域でのシステム開発には不向きです。

システム開発を行う際は、自社の求める要件やプロジェクトの特徴に適した開発手法を選択しましょう。

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