V字モデルとは？概要とメリット
V字モデルとは？(V-Model)
V字モデルとは、SDLCのモデルの一つで、検証・妥当性確認モデルとも呼ばれ、通常、システム開発で使用され、プロセスの実行は連続的に行われます。
また、V字モデルは、ウォーターフォール・モデルを拡張したものであり、開発段階ごとに十分なテスト・フェーズを設けるという特徴を加え、発展させたモデルになります。つまり、システム開発サイクルの各フェーズに、直接的にテスト・フェーズが存在することになります。
さらに、V字モデルは、非常に高い規律が要求されるモデルであり、次のフェーズを始めるには、前のフェーズが完全に終わっていなければなりません。
以下はV字モデルにおける開発フローです。
要件分析→システム設計 → アーキテクチャ設計→モジュール設計→コーディング
単体テスト設計→統合テスト設計→システム・テスト設計→受入テスト設計
単体テスト→統合テスト→システム・テスト→受入テスト
V字モデルの起源
優れたソフトウェア開発の方法論やフレームワークには、必ずその原点となるストーリーがあります。V字モデルl（ウォーターフォール・モデル）は、Tim Weilkiensが2007年に出版した「Systems Engineering with SysML/UML」の中で、公共部門のシステム開発プロジェクトを計画・実施するための方法論として、ドイツ国家のために開発されました。
ドイツは、V字モデルのオピニオン・アプローチに影響を与えた、ソフトウェア開発のライフサイクルを体系化しました。V字モデルは、従来のシステム・エンジニアリングと同時に存在します。
最初にリリースされたV字モデル97は現代のソフトウェア開発プロジェクトに適切ではなくなった後の2004年にV字モデル XT（Extreme Tailoring）と名付けられました。
2004年に登場した現行のV字モデル XTは、基本的にその前バージョンであるV字モデル97をベースに作られています。7年間のリニューアルを経て、モデルチェンジが行われたのです。
新しいモデルは、明確な役割、製品、活動で構成されたツールボックスです。また、定義されたプロジェクトに容易に受け入れることが可能です。
ルールは、テーラード・アプローチが論理的かつ一貫した状態で作業できることを保証します。
ソフトウェアモデルの重要性
ソフトウェア・プロジェクトには多くの開発ライフサイクルが関わっているため、適切なものを選択することが難しくなってきています。ソフトウェア開発モデルは、予算、チームの規模、プロジェクトの重要性、製品の重要性などを考慮して、選択する必要があります。適切なモデルを選択することで、ITプロジェクトの効率を向上させ、ソフトウェア開発ライフサイクルに関連するリスクを管理することができます。
検証フェーズ
検証段階では、以下の画像にあるように多くのステップがありますが、詳細な情報は下記の通りです。
ユーザー/ビジネス要求の分析
これは、V字モデルにおけるシステム開発の第1段階であり、ユーザー視点での製品要求の把握が必要な段階です。この段階では、ユーザーのニーズや要求をすべて明確にするために、顧客と綿密なコミュニケーションを取らなければなりません。
これは非常に重要であり、上手に管理する必要があります。ユーザーが何を必要としているか理解することは困難であるため、この段階を上手に行う必要があります。
また、ビジネス要件が受け入れテストのインプットとして使用できるため、受け入れテストの設計計画はこの段階で行われます。
システム設計
製品の詳細な要件とユーザーのニーズを明確に把握したうえで、次の段階であるシステム設計を行うことになります。このフェーズにおいて、エンジニアは開発する製品のハードウェア全体を分析する必要があります。
システム・テスト全体は、システム設計に基づいて行われます。そのため、このフェーズを非常に詳細に行う必要があり、これにより次のフェーズを行うための時間をより多く節約することができます。
アーキテクチャ設計
アーキテクチャのすべての重要な仕様は、このステップで設計されます。これは、アーキテクチャを選択する際のベースとなります。モジュールのリスト、モジュールに含まれる簡単な機能、インターフェースの関係、依存関係などのすべてを理解する必要があります。V字モデルにおける融合は特定のフェーズで行われ、これは高レベルデザイン（HLD）とも呼ばれます。
モジュール設計
この段階は低レベル設計（LLD）と呼ばれ、システム・モジュールにおけるすべての詳細設計が特定の状態にあります。内部システム、外部システムともに、設計が他のモジュールと組み合わされていることが不可欠です。
ユニットテストは、あらゆる開発サイクルの重要な要素であり、非常に早い段階で欠陥やエラーを減らすのに役立ちます。
コーディング・フェーズ
コーディング・フェーズでは、モジュール設計のすべての結果が取り込まれます。これは、V字モデルの検証フェーズの最後のステップでもあります。最も互換性のあるプログラミング言語は、システムとアーキテクチャの要件に基づいて決定されます。
コーディングの実行は、事前に作成されたコーディング・ガイドラインや標準に基づき、何度もコード・レビューを経て、最適化した上で完成させる必要があります。
バリデーション・フェーズ
バリデーションとは、入力した内容や記述した内容が要件を満たしているか妥当性を確認することです。
システム開発におけるV字モデル（ウォーターフォールモデル）の各バリデーション・フェーズを以下で説明します。
単体テスト
モジュール設計時に作成された単体テストは、このバリデーション・フェーズでコードに対して実施されます。単体テストはコードレベルでのチェックであり、非常に早い段階からバグの最大数を減らすことに役立ちます。しかし、バリデーション・フェーズの最初のステップですべての誤動作を検出することはできません。
統合テスト
統合テストは、検証フェーズのアーキテクチャ設計フェーズと関係があります。統合テストは、システム内の内部モジュール間の共存と相互作用をテストするために実施されます。
システム・テスト
システム・テストは、検証フェーズにおいて、システム設計フェーズと直結しています。システム・テストの進捗は、システム全体の機能や開発中のシステムとの反応を外的要因からチェックします。
ソフトウェアとハードウェアの互換性の問題のほとんどは、システム・テストの段階で検出できます。
受入テスト
受入テストは、ビジネス要求分析フェーズと関連しています。また、ユーザーの視点に立ち、実生活の中で製品をテストすることも含まれます。受け入れテストは、実生活の状況下で利用可能な他のシステムとの互換性の問題をすべて検出するのに役立ちます。また、読み込み不良などの機能的な問題も明らかにします。
V字モデルの原則
- 大から小へ:このモデルにおいて、テストはステップ・バイ・ステップで行われます。例えば、プロジェクト・チームは、開発中のプロジェクトの要件を特定し、高レベルの設計、詳細設計のフェーズを作成する必要があります。これらの各フェーズが完全に終了するにつれて、要件はますます洗練され、詳細になっていきます。
- データ／プロセスの完全性:あらゆるプロジェクトの設計を成功させるには、データとプロセスの両方を取り込み、結合させることが必要であります。プロセス要素は、各要件に特定する必要があります。
- 柔軟性: このモデルは、規模、高度さ、耐久性に関わらず、あらゆるITプロジェクトに対応できる調整能力を備えています。
- クロス・リファレンス:要求事項と関連するテスト活動を直接関連付けることを、クロス・リファレンスと言います。
- 有形のドキュメンテーション: すべてのプロジェクトが独自のドキュメントを作成する必要があり、開発チームとサポートチームの両方において必要です。ドキュメンテーションは、アプリケーションを本番環境で利用できるようになった後、そのアプリケーションを保守するために使用されます。
ソフトウェア・テストにおけるV字モデルの使用について
V字モデルは、ウォーターフォール・モデルと類似していますが、唯一の違いは、V字モデルには並行テストがあり、ウォーターフォール・モデルにはない点です。したがって、ウォーターフォール・モデルが使用しているプロジェクトであれば、V字モデルへの移行が可能です。
ソフトウェア・テストにV字モデルを適用するためには、以下の要件をすべて満たさなければなりません。
- ユーザーからのプロジェクト要件がすべて明確で確定している
- プロジェクトで使用する技術は最初から決定していて、途中で変更する予定がない
- チームメンバー全員が要件と技術を理解した上で参加する
- プロジェクトが短期で行われる
システム開発におけるV字モデルのメリットとデメリット
何事にも2つの側面があるように、V字モデルをシステム開発に適用する前にその長所と短所を理解しておく必要があります。事前に理解しておくことで、マネジメントを円滑に進めることができます。
メリットとデメリットは以下の通りです。
メリット
- 非常に規律正しく、フェーズを1つずつ仕上げられる
- 顧客からの要望をすべて把握しやすい小規模なプロジェクトに適している
- 使用しやすく、分かりやすい
- モデルの堅牢性により、最適な運用が可能である
デメリット
- 高リスク・不安定
- 複雑で高度な要求のあるプロジェクトには適さない
- 長期的・継続的なプロジェクトには適さない
- テスト中の編集の取り消しが不可能
- ソフトウェア開発が後期段階にあり、初期段階のプロトタイプがない
結論
現代のITシステム開発において、ウォーターフォール・モデルを発展させたV字モデルは重要な役割を担っています。その利便性から、世界中の多くのプロジェクトでこのモデルが採用されています。
ITの世界では、数多くのシステム開発モデルが生み出されています。開発モデルは、プロジェクトの規模、顧客が必要とする目標や目的など、様々な要因によって選択されます。テストは単体で実行されるものではなく、開発者と顧客がプロジェクトのために選択した開発モデルを受け入れなければなりません。
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