「ウォーターフォールモデルとは？」誰でも簡単に分かるガイド！
ウォーターフォールモデルは、1970年代初頭から広く使用されているソフトウェア開発手法です。本ブログでは、ウォーターフォールモデルの概要や主要なプロセス、利点とデメリットについて紹介します。ソフトウェア開発にに関わる初心者から経験豊富な実践者まで、誰でもウォーターフォールモデルとそのソフトウェア開発における使用について包括的な理解を得ることができます。
ウォーターフォールモデルとは？
意味
ウォーターフォールモデル （waterfall model）とは、ソフトウェア開発において用いられる線形のプロジェクト管理手法です。各フェーズを完了させてから次のフェーズに進む、つまり順序を追ったプロセスを進める方法で構成されています。通常、要件収集、設計、実装、テスト、および保守というフェーズが含まれます。ウォーターフォールモデルは、その厳格な構造と計画と文書化に重点を置くことで知られています。
向いているプロジェクト
大規模プロジェクト
この手法が適しているのは、大規模なプロジェクトです。システムの開発規模が大きくなるにつれて、より多くの人員が必要であり、スケジュールを確保するために事前に調整が必要になります。ウォーターフォールモデルにより、事前の計画が可能になり、多数のリソース（人時）が必要なプロジェクトの進行が容易になります。
速度よりも品質が重要なプロジェクト
ウォーターフォールモデルの下流プロセスでは、機能テストや統合テストなどの品質保証タスクが繰り返し実行されます。このプロセスは時間がかかる傾向にありますが、品質が速度よりも重要なプロジェクトには理想的です。
ウォーターフォール型開発の主な工程
ウォーターフォールモデルの一般的な工程をご紹介します。
ステップ1：要件定義
システムに必要な要件と機能条件は、まず開発者とクライアントによって調整・整理される必要があります。通常、開発者はインタビューやその他の手段を用いてデータを収集し、整理して、要件を定義する文書にまとめます。
要件仕様書には、システム開発の目的や期間、実装すべき機能、実装および運用の技術などがすべて含まれています。システム開発における必須の上流活動は、要件定義です。要件記述の質が高いほど、顧客と開発者の間に誤解が生じる可能性が低く、変更があった場合の再作業が少なくなります。
ステップ2：設計（基本設計、詳細設計）
設計は、要件定義で決定された内容に基づいて行われます。システム設計は、基本設計と詳細設計に分類されます。
基本設計は、ユーザーが操作するインターフェースの部分を決める設計です。通常、各機能ごとに基本設計書が作成されます。基本設計をもとに、詳細設計が作成されます。
基本設計書は、エンジニアがプログラミング作業に進むための資料として作成されます。
詳細設計は、システムの内部動作、機能、データベースの設計です。プログラマが実際にシステムをプログラムするために必要な詳細設計書です。ユーザーには見えないため、「内部設計」とも呼ばれます。一方、基本設計は「外部設計」とも呼ばれます。
ステップ3: 実装
詳細設計書の内容に基づいて、プログラマー/エンジニアが実際にプログラミングを行います。
ステップ4: テスト（ユニットテスト、カップリングテスト、網羅テスト、受け入れテスト）
システムはテストされ、運用されます。各機能が実装されるたびに、単体テストが実行され、不具合を発見します。機能の有効性も評価されます。
結合テストでは、単体テストで確認された機能を結合し、エラーなく動作するかどうかを評価します。機能が結合された際にエラーが発生しないことを確認します。
網羅テストは、以前のテストで特定されたすべての機能をリンクしてテストします。エラーが見つかった場合は、原因を特定するために以前のプロセスに戻る必要があります。
受け入れテストは、システムを実際の環境で実行し、バグを発見するものです。ユーザーの観点から、システムが要件定義に準拠しているかどうかを確認します。
ステップ5: リリース - 運用と保守
システムをリリースする際には、古いシステムからの移行が一般的に必要です。その際には、仕様変更による問題やシステムを停止期間などを考慮して、慎重に移行を行います。
システムがリリースされた後は、システムが正常に動作するように、運用と保守が欠かせません。必要に応じてトラブルシューティング、修正、システムの更新を行い、安定したシステムの運用を確保します。
ウォーターフォール開発手法のメリット・デメリット
ウォーターフォールモデルには、他のソフトウェア開発モデルと同様にメリットとデメリットがあります。以下のようになります。
メリット
構造化・体系化されたアプローチ
ウォーターフォールモデルは、ソフトウェア開発において構造化された体系的なアプローチに従います。各フェーズにはそれぞれ成果物があり、次のフェーズに進む前に各フェーズを完了させる必要があります。そのため、開発プロセスがより整理され、管理しやすくなります。
明確な要件
この方法では、要件収集と分析はプロジェクトの初期に行われます。つまり、最初から要件が明確で、よく定義されているのです。これにより、プロジェクトの後半で誤解が生じたり、要件が変更されたりするリスクを減らすのに役立ちます。
管理が容易
ウォーターフォールモデルは直線的なアプローチなので、プロジェクトの進捗を管理・追跡することが容易です。プロジェクトマネージャーは、遅延や問題を容易に特定し、是正措置を取ることができます。
優れた文書化
各フェーズには、ドキュメントを含む成果物のセットがあります。このため、プロジェクト全体を通して、将来参照するのに便利なドキュメントを作成することができます。
デメリット
柔軟性が低い
ウォーターフォールモデルは柔軟性がなく、あるフェーズが完了すると変更ができないため、要件の変更は次のフェーズまで待たなければならず、時間とコストがかかる可能性があります。
遅いフィードバック
テストはプロジェクトの最後に行われるため、フィードバックが遅れることがあり、遅延や追加コストの原因になる可能性があります。
顧客の関与が限られる
ウォーターフォールモデルは直線的なアプローチに従うため、プロジェクトにおける顧客の関与が限られることがあり、顧客のニーズを満たさない製品につながる可能性があります。
ハイリスク
これはリスクが高いモデルであり、要件が明確に定義され、変更されないことを前提としています。プロジェクト中に要件が変更された場合、遅延や追加コストの原因になる可能性があります。
要約すると、ウォーターフォールモデルはソフトウェア開発における構造化されたシステマティックなアプローチであり、それぞれのメリットとデメリットがあります。柔軟性がなく、あるフェーズが完了すると変更ができないため、要件が明確になり、管理しやすく、良いドキュメントを生成するというメリットがあります。
アジャイル開発とウォーターフォールの違い
アジャイル開発は、ソフトウェアを素早くリリースすることを目指す手法です。ユーザーのニーズを優先し、仕様変更を前提とした開発を行い、小規模な実装とテストを繰り返します。
ウォーターフォール手法とは対照的であり、品質は以前のミスを修正することで向上します。そのため、仕様は完全に定義されず、変更に対する柔軟性を持たせることができます。
アジャイル開発の目標は、1〜4週間でタスクを完了することです。この手法はウォーターフォール手法と競合するため、自身に最適な手法を慎重に検討必要があります。システム仕様が変更されることが予想される場合や、製品を迅速に展開する必要がある場合には、アジャイル開発が適しています。
以下は、アジャイルとウォーターフォール開発の主な違いを示す比較表です。
アジャイル開発 | ウォーターフォール | |
アプローチ | 繰り返し的かつ段階的 | 逐次的 |
プロセス | 柔軟で適応的 | 厳格で非適応的 |
要件 | 変化する可能性があり、変更されることがある | 最初に完全に定義される |
時間枠 | 短いイテレーションまたはスプリント | 長いフェーズ |
文書化 | 最小限 | 詳細 |
テスト | 開発中に継続的に実施される | 各フェーズの終わりに実施される |
顧客関与 | 高い | 低い |
プロジェクト進捗 | 可視性が高く透明 | 各フェーズの終わりにのみ可視化 |
変更管理 | 受け入れられる | 制限される |
チーム構造 | 横断的で自己組織化された | 機能的で階層的 |
リスク管理 | 継続的かつ適応的 | 最初に実施される |
上記の比較表からもわかるように、アジャイル開発とウォーターフォールは、ソフトウェア開発のアプローチにおいて重要な違いがあります。アジャイル開発は、柔軟性、継続的改善、および顧客との密接な協力を強調しますが、ウォーターフォールは厳格なフェーズのシーケンスと徹底的な最初の計画プロセスに依存しています。どちらの方法論にも長所と短所があり、選択はプロジェクトや組織の具体的なニーズに依存します。
ウォーターフォール以外のシステム開発の種類
時間の経過とともに、いくつかの他のシステム開発方法論が登場しています。以下にいくつかの例を示します。
Scrumは協働、自己組織化、クロスファンクショナルチームに重点を置いたアジャイル方法論内のフレームワークです。特に、定期的なフィードバックと適応が必要な複雑なプロジェクトに向いています。
Leanソフトウェア開発は、リーン生産の原則に基づき、顧客にとっての価値を最大化し、無駄を最小限に抑えることに重点を置いています。継続的な改善、迅速なフィードバックループ、実験の文化を重視しています。
Kanbanは、作業アイテムを追跡し、開発プロセスを通じて作業の流れを管理するために使用される視覚的なワークフロー管理システムです。複数のプロジェクトを同時に行うチームや、高い柔軟性と適応力が必要なチームに特に役立ちます。
DevOpsは、ソフトウェア開発（Dev）とITオペレーション（Ops）を組み合わせて、協働、自動化、継続的改善の文化を作り出す一連の実践です。開発者とオペレーションチームの密接な協力の必要性と、開発と展開プロセスを効率化するための自動化の使用を重視しています。
方法の選択は、プロジェクトの性質、組織のニーズ、および開発チームの好みを含む、さまざまな要因に依存します。
まとめ
結論として、ウォーターフォールモデルは多くの年月にわたり、ソフトウェア開発において人気があり、効果的な手法となっています。CMC JAPANでは、このモデルを数多くのプロジェクトにおいて成功裏に実装し、クライアントに高品質なソフトウェアソリューションを提供しています。専門家チームは、ウォーターフォールモデルの複雑さを理解し、最大限に活用することで、クライアントが最高の成果を受け取れるようにしています。
CMC Japan では、クライアントのユニークなニーズに合わせた最高のITサービスを提供することに取り組んでいます。専門知識、経験、卓越した技術力により、ソフトウェア開発におけるあらゆるニーズに対応できる理想的なパートナーとなっています。当社の革新的で信頼性の高いITソリューションが、お客様のビジネス目標達成にどのように役立つか、是非お問い合わせください。
