ウォーターフォール型開発とは？アジャイル型との違いやメリット

ウォーターフォール型開発とは？

ウォーターフォール型開発は、ソフトウェア開発の一つの手法で、一連のプロセスを順番に進めていく方法を指します。

その名前の通り、滝のように上から下へと一方向に流れるように開発を進めます。主に新しい製品の開発やインフラシステムの構築など、大規模なプロジェクトに向いている開発手法です。

ウォーターフォール型開発の特徴は、一つのステップが完全に終わってから次のステップに進むという点です。そのため計画性が高く、全体の流れを見やすいという利点があります。

しかし、一度次のステップに進んでしまうと前のステップに戻るのが難しいという欠点もあります。ウォーターフォールを採用する際は、要件定義や設計の段階でしっかりと計画を立てることが重要です。

アジャイル型との違いとは

アジャイル型開発は、柔軟性と速度を重視し、短い開発サイクル（イテレーション）を繰り返すことで製品を進化させる手法です。

これは、ウォーターフォール型のプロセスとは対照的で、要件変更に迅速に対応し、利用者のフィードバックを素早く製品に反映することができます。アジャイル型は、不確実性が高く、要件が開発途中で変わりやすいプロジェクトに適しているといえるでしょう。

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ウォーターフォール型開発を行う際の手順

ウォーターフォール型開発では、要件定義から保守に至るまで、各フェーズを綿密に実施することが重要です。ここでは、具体的にどのような手順で進められるのか、8つのプロセスに分けて解説します。

1.要件定義

クライアントにヒアリングを行いながら、システムが達成すべき目的や機能、性能などの要件を明確に定義します。ここでまとめられた内容をもとに、要件定義書を作成するのが一般的です。前のフェーズに大きく依存するウォーターフォール型開発では、要件定義は最も重要なプロセスといえます。

2.基本設計

要件定義書に基づき、システムの概要を設計します。具体的には、システムに必要な機能を洗い出し、要件を満たすハードウェアやミドルウェアを明確にします。このフェーズでは基本設計書を作成し、クライアントに共有して完成後のイメージと齟齬がないかを確認しましょう。

3.詳細設計

基本設計で設計されたシステムの概要をもとに、具体的なプログラムの設計を行います。クライアントなどに共有する基本設計書とは異なり、どのようにプログラムを動作させるのか、開発者側に向けた具体的な設計を行うのが特徴です。

各機能の詳細な動作やデータ処理の流れ、エラーの処理方法など、作業指示書を作るイメージで実装の指針となる内容を設計しましょう。

4.実装

設計した指示に従い、実際にプログラミングをしてソフトウェアを作り上げる段階です。前段階で作成した基本設計書や詳細設計書に沿って、プログラマーがコーディングしていきます。

5.単体テスト

実装された各プログラムが正しく動作するかを確認するフェーズです。各プログラムが詳細設計で設計された通りの動作をするか、エラー処理が正しく行われるかなどを確認し、ソフトウェアの品質を評価しましょう。

この際、想定通りに作動しているというエビデンスも必要となります。不具合が見つかった場合には、不具合がなくなるまでテストを繰り返します。

6.複合テスト

単体の動作が確認できたら、複数のプログラムが連携して正しく動作するかを確認します。各プログラム間のデータのやり取りが正しく行われるかなど、上流工程で決められた要件通りに動作するかを確認し、不具合があれば改善していく作業も必要になります。

7.運用テスト

実際の運用環境でも正しく動作するかを確認するテストです。発注側と同じ環境でシステムを実際に使用し、問題がないかをチェックしていきます。運用テストでエラーが生じた場合は、機能が正常に動作しない理由を調べるために前段階に戻る必要があります。

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8.リリース

テストで問題がないことが確認されれば、実際の運用環境にリリースします。システムをインストールして運用を開始するとともに、ユーザーに対してシステムの使い方を説明するなどのサポートも行います。また、旧システムから交換する場合は、データ移行の作業も必要となるでしょう。

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ウォーターフォール型開発のメリット

ここでは、ウォーターフォール型開発を採用するメリットについて解説します。それぞれのメリットを理解し、プロジェクトに活用できるか検討してみてください。

品質を担保しつつシステム開発ができる

ウォーターフォール型開発は、事前に決められた計画や仕様通りに開発を進めていくのが特徴です。そのため、成果物の品質を担保しながら開発を進めることができます。

途中で方向性がぶれることなく、仕様に沿ったものを予定通りに作れることから、クライアントに安心感を与えられるという点もメリットといえるでしょう。

スケジュールを組み立てやすい

ウォーターフォール型開発では、まずはじめに要件定義を行い、その次に基本・詳細設計書を作成していきます。そのため、プロジェクトの進捗を段階的に予見し、リソース配分や納期管理が行いやすいのが特徴です。

また、スタート段階で各工程の役割や作業量が明確になることで、コスト面での無駄が発生しにくいというメリットもあります。

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さまざまな開発に適応できる

ウォーターフォール型開発のメリットの一つとして、適用範囲の広さが挙げられます。数ある開発手法のなかでも歴史が古く事例も多くあるため、さまざまな開発に利用できます。要件定義が定まっているものであれば、基本的にどんなプロジェクトにも対応できる手法といえるでしょう。

ウォーターフォール型開発のデメリット

ここからは、ウォーターフォール型を採用するデメリットについて解説します。

開発期間が長期化しやすい傾向がある

ウォーターフォール型は、企画や要件定義を行ってから開発を進めるのが特徴です。また、各工程で生まれた成果物に対して、発注者などの合意がなければ次のフェーズに進むことができません。開発期間が長期化しやすい傾向にあるため、スピードが求められる案件には不向きといえるでしょう。

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トラブルが発生した際に工数がかかる

ウォーターフォール開発では、トラブルが発生してしまうと工数が大幅に増加します。たとえば、開発の途中段階で機能の追加などが決まった場合、完了した工程にさかのぼってやり直さなくてはなりません。

そのため、当初の予定よりも全体の計画が遅れてしまうこともあるでしょう。トラブルの発生が後工程であるほど、工数や開発コストが膨らんでしまい、深刻な問題に発展することにつながります。

柔軟な対応がしにくい

ウォーターフォール型は、全体の設計が最初に行われるため、途中での軌道修正がし難いという欠点もあります。

プロジェクトの途中で要件が変更された場合や、不要な機能が出てきた場合であっても、仕様や計画を変更することは容易ではありません。そのため、柔軟な対応が必要とされるプロジェクトには不向きといえるでしょう。

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ウォーターフォール型開発を成功させるポイント

ここからは、ウォーターフォール型開発を成功させるための3つのポイントを詳しく見ていきましょう。

要件定義を明確にする

ウォーターフォール型開発では、プロジェクト途中での要件変更が難しいため、開発が始まる前にすべての要件を明確に定義することが求められます。クライアントからの要求や必要な機能などを把握し、明確に文書化することが重要です。

要件定義の段階で仕様を細かく決めることができれば、下流工程で修正が発生するリスクを抑えられます。あいまいな要望については、ヒアリングや提案などによってすり合わせを行うとよいでしょう。

綿密にスケジューリングをする

各工程が順番に進められる性質上、各フェーズの緻密なスケジュール管理が必要です。1つの工程の遅れが全体の開発スケジュールへと影響します。

開発コストが増大するリスクを避けるためにも、各フェーズの作業量を見積もり、リスクを考慮に入れた上で綿密なスケジューリングを行うことが求められます。

各部門・ステークスホルダーとのコミュニケーションを円滑にする

ウォーターフォール型開発では、各部門やステークホルダー間のコミュニケーションが重要となります。

たとえば、クライアントや利用者のニーズを正確に理解し、それを設計や実装へと適切に反映するためには、各部門間での解像度の高い情報共有が必要です。また、開発の進捗状況を定期的に報告し、必要に応じてフィードバックを得ることで、開発の方向性を確認し、問題が発生した場合には早期に対応することが可能となります。

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ウォーターフォール型が向いているプロジェクトの特徴

ウォーターフォール型開発が成功するプロジェクトには、どのような特徴があるのでしょうか。ここでは、ウォーターフォール型開発に適したプロジェクトについて解説します。

品質を重視しているプロジェクト

ウォーターフォール型は、金融システムなど品質を重視するプロジェクトの開発に向いています。各フェーズが終了するたびに成果物を確認し、次のフェーズに進むか否かを判断するため、フェーズごとの問題が発見しやすくなります。早期発見・修正により、品質の高いプロダクトを開発できるでしょう。

規模が大きいプロジェクト

開発期間が長期化しやすいウォーターフォール型には、費用や時間などの制限がなく規模が大きいプロジェクトが適しています。多くの人間が関わるプロジェクトは、作業の進行状況や成果物の管理が複雑になります。

ウォーターフォール型の開発手法では、各フェーズごとに明確な成果物と目標が設定され、その達成状況を確認しながらプロジェクトを進行することが可能です。

また、各フェーズが順序立てて進行するため、全体のスケジュール管理がしやすく、プロジェクトの進行状況を可視化しやすいという特徴があります。これにより、大規模なプロジェクトでも効率的な管理を行えます。

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ウォーターフォール型以外の開発手法

ウォーターフォール型以外にも、さまざまな開発手法が存在します。ここでは、代表的な3つの開発手法について見ていきましょう。

プロトタイプ開発

プロトタイプ開発は、開発初期段階で実際の製品に近い形の試作品（プロトタイプ）を作り、それをユーザーやクライアントに評価してもらいながら、要件定義や設計を進める開発手法です。

プロトタイプを作ることで、実際の製品がどのようなものになるのかを早い段階でイメージすることができ、ユーザーの要望を具体的に反映させやすいというメリットがあります。

スパイラル型開発

スパイラル型開発は、開発を繰り返し行いながら、製品を徐々に改良・完成させていく開発手法です。一連の開発フロー（要件定義、設計、実装、テスト）を何度も繰り返し、製品を段階的にブラッシュアップしていきます。

各ステージでのフィードバックを次のステージに活かすことで、ユーザーの要望を柔軟に取り入れることが可能です。この方法は、リスクが高い大規模プロジェクトや、新しい技術を取り入れるプロジェクトに適しています。

ハイブリッド開発

ハイブリッド開発は、ウォーターフォール型とアジャイル型を組み合わせた開発手法です。プロジェクトの規模や目的、期間などに応じて最適な開発手法を組み合わせることで、効率的な開発を行うことが可能です。

たとえば、大規模なプロジェクトではウォーターフォール型をベースに、実装や単体テストの段階でアジャイル型を取り入れるといった方法が考えられます。

最適な手法を選びプロジェクトを成功させよう

プロジェクトを成功させるには、特性に合わせた開発手法の選択が肝心です。段階的に進行するウォーターフォール型は、品質を優先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。

しかし、要件が流動的で迅速な対応が求められる場合は、アジャイル型など他の手法が有効です。それぞれの違いを理解し、目的やプロジェクトの規模に最も適した開発手法を選択しましょう。