ウォーターフォール開発とは？各工程やメリット・デメリット、向いているケースを解説

システム開発の開発手法はさまざまで、なかでもウォーターフォール型開発を使うプロジェクトが多いです。そこで今回は、ウォーターフォール型開発とは何か、開発の流れ、ウォーターフォール型開発のメリットやデメリット・注意点などについて解説します。

ウォーターフォール開発とは

ウォーターフォール開発とは、初期段階でプロジェクト全体の計画を決め、順番に開発を進めていく開発手法のことです。ここでは、ウォーターフォール開発の詳細や、アジャイル開発との違いなどについて解説します。

上流工程から下流工程へ、定められた順番で開発を進める手法

ウォーターフォール型開発とは、【企画⇒要件定義⇒設計⇒製造⇒テスト⇒納品】などと、一工程ずつ進めていく開発手法です。ウォーターフォールモデルと呼ばれることもあります。

一つひとつの工程で、抜けや漏れ、ミスがないかを確認しながら作業を進め、次の工程に渡していきます。いったん作業を見積もってスケジュールを立ててしまえば、先の作業を見通しやすいのが大きなメリットです。

ただし、大規模プロジェクトになりがちで、スケジュールを立てるのが難しく、後工程になればなるほどスケジュールがひっ迫しやすいという注意点もあります。前工程でミスやバグを混入させると、影響が大きくなりすぎるため、注意が必要です。

また、他のシステム開発の手法としてアジャイル型開発があり、その違いについて説明します。

アジャイル開発との違い

アジャイル型開発とは、なるべく早くシステムをリリースするために、最低限の機能を備えたシステムを開発し、その後に機能追加していくスタイルの手法です。

アジャイル型開発なら、できるだけ早く開発してほしいというクライアントの要望に応えることが可能です。細かく対応していくので、ミスや漏れが発生しても影響範囲が狭いというメリットもあります。

ただし、何度も開発を繰り返すため、システムのバージョン管理や、仕様書類の管理などが煩雑になりやすかったり、改修が続くため終わりが見えづらいというデメリットもあります。 2つの開発手法を比較した内容は、以下のとおりです。

2つの開発手法にはメリットとデメリットがありますが、両者を組み合わせて、それぞれのメリットを活かしたハイブリッド手法も存在します。

具体的には、要件定義から基本設計、受け入れテストから納品までをウォーターフォール開発で行い、詳細設計から結合テストまでをアジャイル開発で行います。実際のシステム実装の部分はアジャイル開発で反復的に行い、プロジェクト計画やテスト工程はじっくりと計画を立てて進めていくことが可能です。

ウォーターフォール開発の流れ

ウォーターフォール型開発の流れについて説明します。

①要件定義

細かい要件を洗い出して要件定義書に書き起こし、クライアントと細かく要件内容を調整していきます。システムの機能を決め、開発に必要な予算、人員などを決めます。

②外部設計

要件定義書をもとに、システムアーキテクチャ、システムのユーザーインターフェース、データの入出力などを設計します。

③内部設計

外部設計をもとに、システム構成、データ構造、アルゴリズムなどを設計します。

④コーディング・実装

外部設計、内部設計をもとに、プログラムをコーディングします。

⑤システムテスト

単体テスト、統合テスト、運用テストと段階的にテストを実施していきます。

・単体テスト

個々のプログラムモジュールが正しく機能することを確認するテストです。

・統合テスト

統合したプログラムモジュールが正しく機能し、設計要件を満たすことを確認するテストです。

・運用テスト

本番環境でユーザーが利用する状況を想定してシステムを稼働させ、問題がないことを確認するテストです。

⑥公開

完成したシステムをリリースし、依頼主が利用できる環境を構築します。

⑦運用・保守

依頼主が運用を始め、システムメンテナンスなどの保守フェーズに入ります。また、依頼主からのフィードバックを受けて、改善を行います。

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によるメリットには、どのようなものがあるのかを解説します。

スケジュール作成や進捗管理がしやすい

ウォーターフォール開発では、開発内容が確定して見積もりが完成すると、【要件定義⇒設計⇒製造⇒テスト⇒納品】とスケジュールを立てます。スケジュールの立て方が決まっているので、スケジュールを作成しやすく、進捗管理がしやすいというメリットがあります。

過去に似たような開発経験のプロジェクトがあるなら、過去のスケジュールを参考にすることも可能です。この機能追加数と難易度なら、過去の経験と今回の担当者のスキルから、これくらいのスケジュールで終わるだろうと計画できます。

スケジュールが立ってしまえば、人員やリソースの手配などが立てられるので、計画通りにプロジェクトを進めやすいというメリットもあります。

品質を担保した開発ができる

あらかじめ計画を立てて、要件や仕様を固めてから開発作業を進めていくため、計画や仕様にそった成果物を開発することが可能です。そのため、十分な開発期間をとれれば、高い品質を維持しやすいというメリットがあります。

発注する側としても、品質の高い成果物を得られるという安心感があるでしょう。

ウォーターフォール開発のデメリット・注意点

ウォーターフォール開発には、デメリットもあります。ここでは、ウォーターフォール開発のデメリットや注意点、どのように対策すればよいかについて解説します。

プロジェクト計画に時間がかかる

ウォーターフォール開発は、最初にすべて計画してしまうため、スケジュールを立てやすい反面、計画に時間がかかるという問題もあります。長期期間の作業量を正確に見積もるのは、非常に難しいことです。

作業量を正確に見積もって計画を立てるためには、過去のプロジェクト経験や類似の機能追加案件、担当者のスキルなどのデータを加味しながら、スケジュールを立てる必要があります。また、開発規模が大きい分、一度計画が狂うと、立て直しが難しいという問題もあります。

そのため、プロジェクト計画は経験豊富なマネージャーが行う、過去のデータを参考にするなどの対策が必要です。

開発期間が長くなりやすい

じっくり計画や要件定義を行ってから、開発を開始することが多いウォーターフォール開発は、開発期間が長くなりやすいのもデメリットです。高い品質を保てる、計画通りに安定して開発を進められるというメリットと引き換えに、プロジェクトが長期化しやすいことに注意が必要です。

そのため、状況に応じて仕様を変更したい、スピーディーに開発を進めたいなどの場合には向きません。そのような場合は、プロトタイプを作って検証を進めていくプロトタイプ開発、短い開発期間を繰り返して完成に近づけていく、アジャイル開発などのほうが適しているでしょう。

仕様やスケジュールの変更がしにくい

ウォーターフォール開発は、最初にきっちりと計画や仕様を決めて開発を進めていく開発手法なので、開発途中で仕様変更や計画の変更を行うのが難しいです。開発途中で仕様変更やスケジュール変更を行う場合は、膨大なコストや労力が発生します。

なるべく仕様やスケジュールの変更が起こらないように、計画段階で検討を重ねる、緊急ではない仕様変更は次の開発で行うなどの対策が必要です。

問題が発生した場合、大幅な工数・コストがかかる

プロジェクトの途中で、ミスの混入やバグの発生などの問題が発生した場合、修正の手間がかかります。たとえば、製造工程でバグが発生した場合は、仕様書の修正と確認、製造し直しとテストなど、過去の工程に戻って修正が必要です。とくに、工程が進んでから問題が発生すると、工数やコストが大幅に膨らんでしまうという問題があります。

そのため、要件定義の段階で、リスクを可能な限り取り除いておく必要があります。

ウォーターフォール開発が向いているケースとは？

ここでは、ウォーターフォール開発が向いているケースについて解説します。

目的や成果物が明確である

開発の目的や求める成果物が明確である場合は、計画立案や要件の決定がしやすいため、ウォーターフォール開発が向いています。

品質を重視する

ウォーターフォール開発では、あらかじめ計画を立てて、要件をしっかりと固めてから開発を行うため、品質を高く保ちやすいという特徴があります。そのため、障害発生率を限りなく0に近づけたい開発案件など、品質の高さが求められる案件に向いています。

仕様変更などの手戻りを前提としない

ウォーターフォール開発は、計画段階で納品までのスケジュールを決めてしまい、安定した開発プロジェクトを進められる開発手法です。仕様がすでに固まっている場合など、仕様の変更が起こりにくい開発案件に向いています。

ウォーターフォールモデルを派生させた「V字モデル」

ウォーターフォールモデルは、【企画⇒要件定義⇒設計⇒製造⇒テスト⇒納品】などのように開発を進めていく手法で、ここから派生した「V字モデル」という手法もあります。

V字モデルとは、【要件定義⇒外部設計⇒内部設計⇒製造⇒単体テスト⇒結合テスト⇒運用テスト】と工程が進んでいく場合に、【要件定義⇔運用テスト】、【外部設計⇔結合テスト】、【内部設計⇔単体テスト】とリンクさせる手法です。

各工程をリンクさせることで、たとえば運用テストでは要件定義書の内容を検証するなど、テスト工程で検証する内容が明確になります。その結果、検証作業を効率よく行うことが可能です。

まとめ

この記事では、ウォーターフォール型開発とは何か、開発の流れ、ウォーターフォール型開発のメリットやデメリット・注意点などについて解説しました。

ウォーターフォール型開発は、IT業界で使われることが多いポピュラーな開発手法で、スケジュールが立てやすいというメリットがあります。一方で、開発スパンが長く、手戻りが発生すると影響が大きいという問題もあります。

ウォーターフォール型開発を行う場合は、そのメリットとデメリットを見極めて、自社の開発に合っているかを確認するようにしましょう。