ソフトウェア設計の手順と工程

ソフトウェア設計の時点から、最終的にチームに指示を出してプロジェクトの達成に向かいます。適切な計画を行うことで、マイルストーンを特定し、メンバー全員に正確な指示を出して、プロジェクトを軌道に乗せることができます。

要件とソフトウェアアーキテクチャの設計から検討を始めることで、チームはプロジェクトの成功に向けてエンジニアが従うべきステップを正確に、一貫性をもって計画できるようになります。

この記事では、ソフトウェア設計の手順と工程を計画する方法を説明します。

ソフトウェア設計のメリット

ソフトウェア設計では、要件に加え、開発するソフトウェアがユーザーやビジネスのニーズをどのように満たしていくかを検討します。ソフトウェア設計書を作成することで、開発チームは完成品の仕様や機能の概要から、チームのタイムライン、目標、構築までをまとめた詳細な計画を立てることができます。

ソフトウェアが解決すべき問題、その外観、内部のアーキテクチャの機能などを明確にできれば、コア要件を適切に満たし、ユーザーのニーズを満たすソフトウェアを構築できるようになります。

ソフトウェア設計には主に以下のようなメリットがあります。

• 不確実性を回避または管理 : ソフトウェア設計を通じて適切な戦略を立てることで、今後体験する不確実性を管理したり、完全に回避したりすることができます。たとえば、新しいシステムのパフォーマンスの程度がまだ不明な場合に、性能上の問題を予測、対応、修正する方法を計画することができます。

• 正確な実装を確保 : 実装について事前に考え、適切な開発ステップと設計計画で実行に移します。実装要件と計画を設計書に取り入れましょう。

• ソフトウェアの構築方法の定義 : ソフトウェアの設計思想を明確にし、すべてを詳細に書き出すことができます。

• プロジェクト全体で一貫性を確保 : チームに最終結果がどのようなもので、それを達成するための計画を的確に示し、全員が目標を常に意識できるようにします。開発チームが一貫したスタイルでコードを作成できるように支援します。

ソフトウェア設計とソフトウェアアーキテクチャの比較

一般に、ソフトウェア設計ではソフトウェアのより具体的な個別の部分に対処し、ソフトウェアアーキテクチャでは上位構造を基準とします。

• ソフトウェアアーキテクチャ : 広範なシステムの機能的要件と非機能的要件を含む全体像の総覧を提供します。ソフトウェア設計を開発する前に、まずソフトウェアアーキテクチャを作成して、大局的な決定と課題をすでに把握し準備を整えている必要があります。

• ソフトウェア設計 : ソフトウェアアーキテクチャを決定した後、ソフトウェア設計プロセスでは、プロジェクトの成功に欠かせない詳細に集中することができます。ここでは、ソフトウェアを構成する個々のコンポーネントとそれらがどのように関連するかについて考えましょう。

ソフトウェア設計を実用的なステップへ落とし込む手順と工程

ソフトウェアの設計には複数の手順と工程がありますが、あまり急いで進めないことが大切です。プロジェクトの開発段階に入る前に、チームとして前もって時間と労力に投資することをおすすめします。

ソフトウェア設計を始める前に、すでにプロジェクト計画を作成し、予算、リソース、時間、その他のパラメータを把握していることでしょう。また、ソフトウェアアーキテクチャの計画においては、ソフトウェアの機能的要件と非機能的な要件、ステークホルダーが期待する内容、ソフトウェアアーキテクチャ全体に適用される決定事項などの情報を得ることができます。

ソフトウェア設計プロセスでは、これまでに行ってきた検討内容をもとに、ソフトウェアのコーディングと実装のためのロードマップを作成します。このプロセスを進めていくにあたり、以下のような優れたソフトウェア設計の基本原則を念頭に置きましょう。

• シンプルさ : 複雑さを目的とした設計では、ソフトウェアに関連するリソースの使用、メンテナンス、課題が増えるだけです。すべてのタスクは、コードを使いやすくするためにそれぞれ独立したモジュールで個別に変更・使用する必要があります。そして同じことを行うのによりシンプルな方法があるなら (他の条件が同じであれば)、シンプルな方を選びます。

• モジュール性 : プロジェクトを分解することで、目標が達成しやすくなります。これはモジュール性と呼ばれるアジャイル手法でも共通するテーマで、スプリントを適用して特定の機能やタスクを一度に仕上げられるようになります。

• 完全性と十分性 : ソフトウェアは完全であるべきです。また、プロジェクトの要件を満たし、十分な能力を持つように構築される必要があります。

• 変更を予測 : 時と状況が許す限り、変化に備え、現在の要件とは異なる要求を予測してソフトウェアを構築する必要があります。未来を完全に予測することはできませんが、優れたソフトウェア設計とは、次の時代を見据えてそれに備えているものです。

• 抽象化 : ソフトウェア設計では、関連情報を含め、当面関連しない情報を除外して計画をまとめる必要があります。そのため、計画には正確な詳細をすべて含めることなく、抽象的な表現を用います。

• 結合度 : ソフトウェア設計はできる限り結合度の低いものとし、チームがソフトウェアの1つのモジュールに変更を加えても、他のモジュールには大きな影響が及ばないようにする必要があります。

ソフトウェア設計プロセスの開始

ソフトウェア設計は、準備を完全に終えてから開始することを忘れないでください。要件、リスク分析、ドメイン分析を最初に行います。これが確立されていて初めて、プロジェクトの手順と工程を定義することができます。

1. 要件 : ソフトウェアの要件には、ビジネス面やユーザーのニーズを説明する機能と機能以外の期待を含みます。これらはソフトウェアに必須となる機能や特徴です。

2. リスク分析 : 設計を始める前に、このプロジェクトの潜在的なリスクを精査し、それらがソフトウェア開発全体に及ぼす影響を予測するためにできることを行います。予算超過や人材不足などの一般的なプロジェクト管理上のリスク以外に、技術的なリスクがないかどうか検討しましょう。

3. ドメイン分析 : このステップでは、問題や課題への理解を深められるよう、ドメイン (対象領域) について詳しく調べたり、関連するソフトウェアシステムの共通点を探したりします。

要求仕様文書の作成

次に、ソフトウェア設計において期待される内容を確立し、それをソフトウェア設計書 (SDD) にまとめます。こうして設計書の形にまとめることで、コーディングプロセスを予定通りに行い、コードを無駄にしたり、最初からやり直したりするリスクを削減できます。一元化された文書に依存関係、機能、その他の重要な内容を記録します。

SDD には通常、以下の内容が含まれます。

• タイトル、作者、レビュアー : ステークホルダーの一覧やエンジニアリングチームメンバーの名前などを含むプロジェクトの基本情報。

• 機能説明 : ソフトウェアの機能に加え、起動手順、エラー処理、ユーザー制限などのその他の詳細。

• ユーザーインターフェイス : システムとその使用方法をユーザーに示す情報と図。

• マイルストーンと目標 : 進捗を把握するためのエンジニアリングチームの主要マイルストーンと目標。

• 優先度マトリックス : 機能やユーザーストーリーを優先度順にランク付けしたもの。

• ソリューションセクション : ソフトウェアの背景にあるユーザーストーリーの説明。

• 非技術者向けのタイムライン : プロジェクトのマイルストーンやプロセスをもう少し理解したい非技術者のためのタイムライン。

開発プロセスにおけるソフトウェア設計書の使用

SDD を実際に活用するには、実用的な SDD を作成する必要があります。文書の理解度を高めるビジュアル要素を盛り込み、正確な表現に努めましょう。また、ステークホルダーからのフィードバック収集も大切です。SDD は生きた文書であり、後に開発プロセスのガイドとして使用することができます。

• 概要設計 : 概要設計では、SDD にサブシステム、モジュール、それらの相互作用が詳細に説明されているでしょう。それほど詳細なレベルの設計ではないため、SDD はある程度抽象化されています。

• 詳細または粒度の高い設計 : より詳細な SDD では、個々のモジュールやコンポーネントを作成し、プロパティの定義を開始します。

SDD で使用する設計のレベルは、ソフトウェアプロジェクトの目標や複雑さによって異なります。概略設計から始め、プロジェクトの開始後に徐々に詳細なデザイン情報を加えていくことができます。生きた文書は、経時的に変化することもあります。

ソフトウェア設計を成功させる

ソフトウェア設計の計画と SDD が完成したら、適切な実装を行えるよう、プロジェクトを通じて適切な文書を作成し、アーキテクトとのコミュニケーションを密にとるようにします。SDD は継続的に使用し、こうした手順と工程に時間とリソースを適切に投資してこそ本来の効果を発揮します。