システム開発の流れ・プロセスは7つ！V字モデルや開発手法、ポイントを解説

システム開発はビジネスに不可欠なプロセスの一つであり、その流れや手法を理解することは成功の鍵を握る重要な要素です。

どの業界でもユーザーが求める要件に応じたシステムを効率的に開発することが求められ、開発プロセスの各ステップを正確に進めることで高品質な成果物を生み出すことができます。特にシステム開発では、要件定義から運用・保守に至るまでの流れが明確であることが重要です。それにより、プロジェクトの全体像を把握し、チームメンバーやクライアントとの認識のズレを最小限に抑えることができるからです。

この記事では、システム開発のプロセスをわかりやすく解説したのち、システム開発の代表的な手法についても触れていきます。システム開発の流れを知りたいという方やどのような開発手法を使ったらいいか悩んでいるという方は、ぜひご覧ください。

システム開発の流れ・プロセス

システム開発のプロセスは、システム開発工程とも呼ばれ、システムを最低限の時間と費用で高品質で開発するための枠組みです。全体の流れや手順をあらかじめ決定しておくと、計画的に作業を進められます。結果、製品の品質を保った状態でシステム開発を行うことが可能です。

システム開発は、一般的に要件定義・外部設計・内部設計・コーディング・テスト・リリース・運用および保守の流れで行われます。要件定義から、内部設計を上流工程、コーディング以降を下流工程と分類します。

要件定義

要件定義ではシステム開発に必要な要件を定義し、要件定義書の作成がメインとなります。要件定義書の内容は案件によって異なりますが、主に設定される項目は以下のとおりです。

• 運用方法
• 必要な機能
• システムの性能
• テスト内容
• 開発の期間と予算
• チームの人員
• システム構築の手法

これらの項目をもとに、顧客の要望をヒアリングしながら、顧客と開発チームが連携して要件を確定させます。

また、要件定義にはシステム開発や構築における豊富な経験が必要で、各工程における計画を立てるためには、全ての工程に精通していることが求められます。要件定義での決定事項は各工程の責任者に伝達され、認識に食い違いがあると完成の遅れや不具合につながるため、慎重に確認を行うことが重要です。

外部設計

外部設計は、要件定義書に基づき、システムのUI（ユーザーインターフェース）や機能の設計を行う段階です。UIはシステム利用者が直接操作する部分であるため、使いやすさや見やすさを重視して設計します。

この段階では基本設計書を作成し、システム全体の機能や操作の枠組みを定めます。外部設計はユーザー視点に立った設計であり、顧客からのフィードバックも大切にしながら進めます。

内部設計

内部設計では、外部設計で決定した基本設計書に従って、詳細設計書を作成します。そのため、詳細設計とも呼ばれる段階です。必要な機能を分割した「機能仕様書」、データを整理した「データベース物理設計書」を設計し、画面遷移も決定します。

内部設計は、目に見えないシステムの裏側を設計する部分であり、プログラミングやデータベース構築が円滑に進むための基盤となる作業です。外部設計がユーザー視点で行われるのに対し、内部設計は開発者目線で行われ、システム全体の機能が正しく動作するように入念に設計されます。

内部設計段階の資料をもとに次の段階であるコーディングが行われるため、必要な機能が正しく実装されるよう入念に設計しなければならない重要な工程といえます。ここまでが上流工程です。

コーディング

設計書を作る段階が終わると、開発フェーズに入ります。ここから下流工程です。

SEやプログラマーが、詳細設計書にもとづいたプログラミング言語でコーディングを行います。このプロセスでは、プログラミング言語での開発以外に、サーバーやデータベースといったインフラ部分の構築も行います。システムやソースコード（プログラム記述ファイル）が成果物として提出されるのです。

ここでは、ソースコードの品質を担保するために、コードレビューや品質管理の手法が導入されることも一般的です。

テスト

テストは、設計したプログラムが要件定義で定めた通りに機能するかをチェックする段階です。単体テスト、結合テスト、総合テスト、運用テストの順で行われます。それぞれのテストについて詳しく確認していきましょう。

1.単体テスト

プログラムを構成する個々の機能が内部設計のとおりに正しく動いているかを検証するもので、具体的なテスト手法としてはホワイトボックステストが挙げられます。ホワイトボックステストは、繰り返しや分岐といった内部動作について広範にわたる確認を行い、想定通りの結果となるか確認します。

複数の機能を結合する前段階でのエラーチェックのため、単体テストは工程後半での不具合修正の負担を減らせます。

2.結合テスト

複数のプログラムを組み合わせて、それぞれのプログラムが問題なく機能するかどうかをチェックします。単体テストでは問題がなくても、他のプログラムと組み合わせることで問題が発生する恐れがあるため、結合テストは必ず実施しましょう。

また、外部設計で設計したUIが設計した通りに実装されているかどうかの検証も行います。具体例としては以下のとおりです。

• インタフェーステスト：複数の機能の間で正しくデータ連携ができているか
• ブラックボックステスト：入力したデータにたいして、想定通りの結果が出力されるか

3.総合テスト

総合テストは、最終的に完成したシステムに対して行うテストです。この段階では、全てのプログラムが要件定義で決定した通りに動作するかをチェックします。具体的には以下のような観点で行います。

• 性能テスト：操作後の応答時間といった性能は十分か
• 負荷テスト：想定していた負荷への耐久性をみる
• 障害テスト：障害が発生してから、決められた時間に復旧できるか

4.運用テスト

システム運用環境での不具合がないかどうかのチェックを行う段階です。会社ごとに環境は異なるため、運用環境を細かく想定したうえで、多角的にテストを行う必要があります。

リリース

テストをすべてクリアすると、システムのリリースに移行します。この段階では、旧システムが存在する場合はデータ移行を行い、システムが新しい環境で正しく動作することを確認します。

リリースが完了するとシステムは正式に稼働し、顧客やエンドユーザーが利用できる状態になります。リリース時には、移行計画をしっかりと策定しトラブルが発生しないように管理することが重要です。 

運用・保守

システムがリリースされた後も、運用と保守は続きます。運用・保守は、システムが稼働する限り続くプロセスです。システムが問題なく稼働するようメモリの利用状況を随時チェックします。

問題発生時には改善をし、必要に応じてアップデートを行います。これらの繰り返しによってシステムの品質は向上するのです。 

システム開発のV字モデルとは

V字モデルとは、システム開発の開始から終了までをV字型に示した開発手法のことです。左上から下に向かって要件定義・外部設計・内部設計・コーディングが続き、コーディングの後、単体テスト・結合テスト・総合テストと右上がりに進み、V字を描いていきます。コーディングを挟んで、V字の左側が開発工程、右側がテスト工程です。V字の左右を見比べると、実施されるテストがどの開発工程の検証にあたるのかがわかるようになっています。テスト工程では、対応している開発工程の内容を確認することで、検証作業を効率的に行えます。

• 要件定義の内容は総合テストで検証
• 外部設計（基本設計）の内容は結合テストで検証
• 内部設計（詳細設計）の内容は単体テストで検証

V字モデルには次の3つの大きなメリットがあります。

1.テスト内容の明確化

V字モデルを活用すると、開発工程に応じたテスト工程がわかりやすくなり、実施するテストの内容が明確になります。上述の通り、要件定義の検証は総合テスト、外部設計の検証は結合テスト、内部設計の検証は単体テストです。各テスト検証により、品質向上につながります。

2.進捗が分かりやすくなる

テスト内容が明確なため、テスト作業にかかるスケジュールも見積りやすくなります。そのため、システム開発プロジェクトのゴールも明示しやすくなるでしょう。また、進捗状況の明確化により、人員調整も行いやすくなるのです。

3.作業やり直しのリスク軽減

V字モデルは、段階的にテストを行うところが特徴です。システム構成に不具合が発見されたら、修正したうえで次の工程に進みます。そのため、後の工程で作業やり直しが発生した場合のリスク軽減ができます。

例えば、運用テストで不具合が見つかった場合、結合テストが終了している段階であれば、設計書の見直しなど大幅な作業のやり直しが発生する可能性があります。場合によってはスケジュールの大きな変更が必要となることもあります。これらのリスクを避けるためにも、なるべく内部設計に近いところからテストを行う必要があります。

システム開発の手法

要件定義から始まり運用・保守で終わる工程は、全ての開発手法において同じです。しかし、開発手法にはいくつか種類が存在し、それにより細かなプロセスが異なります。

ウォーターフォール型

ウォーターフォール型は、主に大規模なシステム開発で用いられています。各工程を上流工程から下流工程まで順番に進める手法です。要件通りに完了してから次の工程に進むため、進捗やコストの管理がしやすい特徴があります。

シンプルかつ汎用性が高い反面、柔軟性が低く、一つの工程が遅れると後の工程が大幅に遅れるデメリットがあります。

アジャイル型

アジャイル型は、現在主流の開発手法で多くの企業が採用しています。機能ごとに計画・設計・開発・テストの小さいサイクルを繰り返す手法です。全ての機能が完成してからリリースするウォーターフォール型とは異なり、短期間で基本機能までのリリースが行えるのが特徴です。

アジャイル型は仕様変更や修正に柔軟に対応できるメリットがあります。小さい開発サイクル（イテレーション）ごとにレビューとフィードバックを行い、必要な機能を追加することでシステムを完成に進めていきます。一つのイテレーション設定は、一般的に1～4週間ほどです。

リリースまでの期間が短く柔軟性に富んだ開発手法ですが、要件や仕様を厳密に決めないためにスケジュールや工程管理が煩雑になってしまいます。そのため、プロジェクトのマネジメントにはアジャイル型の開発に慣れた熟練者をおくのがよいでしょう。

スパイラルモデル

ウォーターフォール型とアジャイル型両方の長所を合わせた開発手法が、スパイラルモデルです。要件と仕様を詳細に定めたうえで開発を行い、開発がすべて完了してからリリースする点はウォーターフォール型と同じです。また、開発工程を機能ごとに分けて計画・設計・開発・テストを繰り返す開発工程はアジャイル型の特徴です。小さな開発サイクルを回しながらシステムの完成度を高める様子がらせん状＝spiralであるため、スパイラルモデルと呼ばれます。

アジャイル型に似ているようですが、以下の点でアジャイル型とは異なります。

• アジャイル型は、一つの機能が完成するごとにリリースする一方で、スパイラル型はシステム全体が完成してからはじめてリリースする
• アジャイル型は、機能が完成してから発注者へ提示するが、スパイラル型は一つのサイクルが完了するごとに発注者のレビューを受けて、その結果を次の開発サイクルへと生かす

未完成品を発注者に提示して改良するやり方は、アジャイル型よりも後述するプロトタイピングに近いでしょう。

このように、複数の開発プロセスの長所を併せ持つため、修正への対応が柔軟にできるうえに、進捗管理がしやすいメリットがあります。しかし、全体像の把握がしづらい、修正や機能追加によって開発が長期化してコストがかかってしまう、といったデメリットがあります。

プロトタイピング

プロトタイピングは、ウォーターフォール型の弱点を克服した開発手法です。ウォーターフォール型は、最初の段階で詳細を決定するため、開発途中での修正に柔軟に対応できません。しかし、プロトタイピングでは、早い段階で試作品（プロトタイプ）を作り、発注者のレビューをもらってから修正と検証を繰り返します。試作品制作後の流れは、ウォーターフォール型と同じです。

試作品から成果物に対する具体的なイメージをつかめるため、認識のずれや大幅なやり直しを防げます。つまり、途中で仕様変更や修正があるのを前提にして、ウォーターフォール型の弱点を克服しているのです。しかし、修正や本開発に工数がかかってしまい、開発コストや納期がかかってしまうリスクが存在します。

システム開発における最新トレンド

システム開発の分野では、技術や手法が日々進化しています。最新のトレンドを取り入れることで、開発の効率化や品質向上が期待できます。

DevOpsの導入

開発と運用を密に連携させるDevOpsの導入が注目されています。これにより、システムのリリース頻度が高まり、ユーザーからのフィードバックを素早く反映できるようになります。DevOpsを導入することで、開発サイクルの短縮や品質向上が期待できます。

クラウドネイティブ開発

クラウド環境を前提にしたクラウドネイティブ開発も増加しています。これにより、インフラ管理の手間が軽減され、システムのスケーラビリティが向上します。また、コスト削減や柔軟なリソース管理が可能になるため、特にスタートアップ企業や急成長を目指す企業にとっては大きなメリットとなります。

システム開発におけるプロセスの重要性

システム開発のプロセスについて説明しましたが、なぜシステム開発は工程を分けて流れに沿って進める必要があるのでしょうか。ここでは、システム開発におけるプロセスの重要性について解説します。

納期を守るため

プロセスを守らずシステム開発を進めると、修正や変更のたびに開発期間が延長し、納期の遅れにつながります。一方で、プロセスが決まっていればそれに沿って計画を立てればよいため、進捗管理がしやすくなり、納期通りのリリースが可能です。

チーム内で認識をすり合わせるため

システム開発はチームで進めることが多いため、チーム内の認識をすり合わせることが重要です。開発のプロセスを決め、開発の進捗段階によって変化する作業工程をチーム全員が把握していれば、スムーズな分担作業が可能です。

また、開発を外注する場合には、開発会社側と発注者側の認識の共通化も必要です。あらかじめプロセスが決定していれば、進捗や開発のゴールまでの流れを共有し、コミュニケーションがとりやすくなります。結果として発注者の満足度向上にもつながるでしょう。

成果物の品質を確保するため

成果物の品質を確保するためにも、システム開発をプロセスに従って行いましょう。ウォーターフォール型であれば工程ごとに、アジャイル型では各機能の開発サイクルごとにレビューを行うため、品質を細かくチェックできます。また、プロトタイピングでは試作品を提出した段階、スパイラルモデルではリリース時に品質チェックをします。品質のチェックを繰り返すことで、システムのクオリティを確保できるのです。

コストを削減するため

プロセスが決定していると、開発の進め方や誰が何を担当するか、そして工数と時間の把握が可能です。そのため、最小のコストで開発に対応できます。コストの無駄がなくなり、開発全体の費用削減につながります。

メンバーのスキル向上のため

決まったプロセスに沿って開発をすると、メンバーの経験値となります。すると、次に同じプロセスで開発した際に、その経験値を生かしてより良い成果を上げることが可能です。一方、プロセスなしで開発をしていると、知識や経験を体系的に積み上げるのは困難でしょう。

また、システム開発を成功させる要素の一つに、エンジニアのスキルがあります。プロセスに沿った開発を行うことで、スキルを体系的に積み上げ、システム開発を成功に導くエンジニアへの成長が見込めるでしょう。

システム開発の成功ポイント

システム開発を成功させるには、いくつかポイントがあります。ここでは、特に重要なポイントを、2点ご紹介します。

目的を明確にする

システム開発を行う際は、目的を明確にしましょう。システム開発の目的は、業務効率化や生産性の向上です。目指すべきゴールさえわかれば、逆算して開発プロセスを計画するだけです。

また、完成形がわかっていればどの開発手法が最適かを判別できます。システム開発はあくまで目的を達成するための手段であることを忘れないようにしましょう。

適切な開発手法を選択する

開発手法にはさまざまな種類が存在し、それぞれに特徴とメリット・デメリットがあります。そのため、開発の目的やスコープに合わせて最適な開発手法を選択することが大切です。

まずは自社が目指すゴールを具体的に捉え、そこから逆算して効率的に進められる開発手法を選びましょう。適切な開発手法の選択は作業効率の向上につながるため、慎重な検討が必要です。

システム開発のリスク・よくある失敗例と対策

最後に、システム開発のリスクとよくある失敗例、その対策についてお伝えします。事前に把握しておくことで失敗を未然に防げることもあるでしょう。

システム開発のリスク

システム開発は複雑で、多くのリスクが伴います。これらのリスクを事前に把握し、適切な対策を講じることが成功への鍵です。

ここでは、システム開発における主なリスクとその対策を紹介します。

スケジュールの遅延

開発の各工程が遅れることで、最終リリースが大幅に遅れるリスクがあります。このリスクを防ぐためには、リアルタイムでの進捗管理ツールを導入し、定期的なミーティングでスケジュールを確認することが重要です。

予算超過

予算が当初の計画を超過するリスクは常に存在します。これを防ぐためには、プロジェクトの開始時に十分な見積もりを行い、進捗に応じて定期的にコスト管理を行うことが必要です。

要件の不明確さ

要件が曖昧なまま進めると、開発の途中で仕様変更が多発し、予期せぬ手戻りが発生します。このリスクを軽減するには、要件定義の段階で発注者と綿密にコミュニケーションを取り、明確な仕様書を作成することが重要です。

システム開発でよくある失敗例

システム開発においてよく見られる失敗にはいくつかのパターンがあります。ここでは、典型的な失敗例と、それを回避するためのポイントを解説します。

コミュニケーション不足

チーム内、あるいは発注者と開発チームの間でコミュニケーションが不足すると、認識のズレが生じ、最終的に品質や納期に影響が出ます。定期的な打ち合わせやタスク管理ツールを活用し、進捗状況や問題点を共有することが回避策となります。

過度な機能追加

開発途中で機能を次々と追加することで、プロジェクトが肥大化し、納期や予算の管理が難しくなることがあります。これを防ぐためには、当初の要件をしっかりと守り、追加機能は次のバージョンやフェーズに持ち越す判断が重要です。

まとめ

さまざまな開発手法が存在しますが、要件定義から運用・保守といった一連のプロセスは共通しているため、基本を押さえておけば応用ができるでしょう。プロセスに従って開発することのメリットとしては、納期の厳守・チームの認識の一致・成果物の品質の確保・コスト削減・プロジェクトメンバーのスキル向上があります。

また、システム開発を成功させるためのポイントはたくさんありますが、特に目的の明確化と適切な開発手法の選択が特に重要です。