ウォーターフォール開発とは？工程を紹介【2024年最新版】

ウォーターフォール開発は、日本で古くから取り入れられているシステム開発手法です。要件定義をしっかりと行ったのち計画に沿って進めていくため、スケジュール管理がしやすい、質の高いシステム開発が可能などのメリットがあります。しかしながら、ウォーターフォール開発が時代遅れと呼ばれることもあり、アジャイル開発に移行する企業も増えています。
本記事では、ウォーターフォール開発のメリット・デメリットを詳しく紹介するとともに、どのような条件のもとで取り入れるべき手法なのかについて説明します。ウォーターフォール開発の理解を深めたい方は参考にしてください。

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ウォーターフォール開発とは、システム開発を行う手法の1つです。ウォーターフォールは英語の「Waterfall」からきており、日本語では「滝」を意味します。滝で水が上から下に流れていくように、決められた工程を上から順番に一つずつ仕上げていくのがウォーターフォール開発です。

ウォーターフォール開発の特徴は、上流の工程を100％完了させてから下流の工程に移ること。そのため、システム開発者が見通しを持ちつつ業務を進められる、完成までのスケジューリングがしやすい、ほとんどのシステム開発会社で対応可能などのメリットがあります。

以下のようなプロジェクトではウォーターフロー開発が適しています。

・大規模なシステム開発
・予算や納期、機能などが明確に定められているシステム開発

ウォーターフォール開発は、必要なものを順番に組み立てていくため、安定感があるのが特徴。そのため、失敗が許されない大規模プロジェクトや、納期が決められている重要プロジェクトに対応する際には、ウォーターフォール開発が向いています。一方で、修正を何度も修正を加えながらシステムを作り上げたい場合には、あとで紹介するアジャイル開発が好まれる傾向にあります。

ウォーターフォール開発では、下記の5つの工程を順番に進めていきます。

・要件定義
・基本設計
・詳細設計
・開発
・テスト

ウォーターフォール開発では、一度次の工程に行った場合、前の工程には戻らないのが基本です。それぞれの工程について詳しく説明します。

要件定義は、導入するシステムで満たすべき要件を決定する工程です。顧客がどのような悩みを抱え、どのようなシステムを希望しているのかを聞き取るとともに、導入すべきシステムの定義を決めていきます。

要件定義の段階で顧客と開発者の間にズレが生じてしまうと、希望と異なるシステムになってしまうため、非常に重要な工程です。できる限り細かく定義し、要件がまとめられた「要件定義書」を作成します。複数回の話し合いが必要になるため、2週間から1ヵ月程度要するのが一般的です。

要件定義が完了し、依頼者の承認も得たら、設計に入ります。基本設計は主に外部から見える部分（画面やイメージなど）の設計で、「外部設計」と呼ばれることもあります。基本設計によってシステムの見やすさやイメージが決定するため、非常に重要な工程です。システムの規模にもよりますが、基本設計の期間として2週間～1ヵ月程度かかります。

基本設計が完了したら、プログラムの内部構造を細かく設計していく「詳細設計」に移ります。外部設計に対して内部設計とも呼ばれることも。専門性を要する作業工程で、要件定義をもとに開発担当者が作業を進めていきます。詳細設計では各プログラムで必要となる処理手順を決める「プログラム設計」も行います。システムの規模にもよりますが、1～2ヵ月程度要するのが一般的です。

設計が完了したら開発に移行します。基本設計や詳細設計に基づき、プログラミングを実施していきます。システム開発の中でも特に専門性を要する工程です。システムに適したプログラミング言語を用い、必要なコーディングを行います。

規模の小さなシステム開発であれば1～2ヵ月程度、大規模なシステム開発であれば2～4ヵ月程度かかります。システムがうまく機能しない場合のことも考え、ゆとりをもってスケジューリングするとよいでしょう。

テストでは、作成したプログラムが問題なく動くかを確認していきます。まずは1つの機能が問題なく動くかを確認する「単体テスト」を行い、問題がなければ複数のシステム間での機能を確認する「複合テスト」を実施。最後に、システム全体として問題がないかを確認する「システムテスト」を行い、問題がなければ納品します。テストで問題が見つかり修正を行うことも多いため、テストに1～2ヵ月程度を確保するのが一般的です。

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ウォーターフォール開発には「V字モデル」と「W字モデル」の2つがあります。両者の大きな違いは、どのタイミングでテストを行うかです。両者の特徴やメリット、デメリットについて詳しく説明します。

V字モデルでは、要件定義～設計～開発までを完了したあと、テストを行います。作業工程を一列に並べ、開発工程と対応テストを横並びに表示するとVの字のようになるため、V字モデルと呼ばれています。

V字モデルのメリットは、ウォーターフォール開発の基本となるモデルのため、工程がイメージしやすい、ほかの開発者と共有しやすいなどが挙げられます。一方デメリットとして、テストをするのが後半部分のため、問題に気づきにくい、修正が必要な場合に時間がかかる傾向にあるなどが挙げられます。

W字モデルでは、各工程を完了した際にすぐにテストを行います。作業1→テスト→作業2→テスト→作業3→テストと、作業とテストを交互に実施しながら進めていくイメージです。作業工程とテスト工程をそれぞれ線で結んだ際にW字のようになるため、W字モデルと呼ばれます。

メリットとして、V字モデルが持つデメリット（問題に気づくのが遅くなりがちなど）を克服できることが挙げられます。一方でデメリットとして、初期の作業で何度もやり直しを行った場合、システム完了までに予定よりも時間がかかる点が挙げられます。

ウォーターフォール開発では、そのほかの開発方法（アジャイル開発など）と比べ、以下のようなメリットがあります。

・開発計画が立てやすい
・開発の進み具合を把握しやすい
・情報の共有がスムーズにできる

それぞれについて詳しく説明します。

ウォーターフォール開発では、上流工程から順番に確実に進めていきます。そのため、今どのような作業を行っているのか、全体の工程の中でどのあたりの作業を行っているのかが明確です。また、ウォーターフォール開発では要件定義を最初に実施するため、関係者が全体像を把握しやすいというメリットもあります。ウォーターフォール開発では計画が立てやすいため、納期が厳密に決まっている業務などで積極的に導入されています。

ウォーターフォール開発は進捗状況の管理がしやすいというメリットもあります。事前にどのような工程で作業を行うのかを決定するため、全体像が把握しやすいためです。また、各工程で実施すべき業務やタスクも決まっているため、それに従って進めればシステム開発が完了。進捗状況が把握しやすく、かつ作業中の方向修正が少ないのがウォーターフォール開発のメリットです。

ウォーターフォール開発では、情報の共有がしやすいというメリットもあります。作業工程が決まっているため、現在どの地点にいるのかを新規メンバーにも容易に説明できます。

また、要件定義が修正されることも少ないため、要件定義をベースに進めれば、既存メンバーと新規メンバーの食い違いを避けることも可能。要件定義によって完成形が明確に定義されているため、複数人での作業であっても方向性を統一しつつ進められるのもメリットといえます。

一方で、ウォーターフォール開発には以下のようなデメリットもあります。

・利用者の意見を取り入れにくい
・手戻りのコストが大きい

これらのデメリットに対応できない場合、ウォーターフォール開発ではなく、ほかの開発方法に変更する必要が出てくるため、以下で詳しく説明します。

ウォーターフォール開発は、最初に要件定義を行い、そのあとは要件定義をもとに進めていきます。要件定義の時点では開発者と依頼者の間で丁寧なやりとりを実施するものの、そのあとは依頼者であっても意見ができなくなります。もちろん意見することはできますが、その場合全体の開発工程に大幅な修正が必要になり、開発時間やコストが追加でかかります。開発と評価・改善を同時並行で行いたい場合には、ウォーターフォール開発は適していません。

ウォーターフォール開発では、基本的に手戻りはしないことを前提に作業工程が組まれています。そのため、手戻りには対応しにくい開発方法といえます。手戻りが発生した場合には、これまでの作業に費やした時間が無駄になってしまうことも。そのため、例えば上層部の意見に応じて度々の修正が必要になるなど手戻りが発生する可能性がある場合には、ウォーターフォール開発を選ばないようにして、事前の配慮が必要です。

ウォーターフォール開発以外のシステム開発手法として「アジャイル開発」があります。ウォーターフォール開発が上から下に向かって一方向的に実施するシステム開発だとすれば、アジャイル開発は、開発途中に依頼者やユーザーの声を聴きながら、繰り返しの修正や手戻りを経つつ、よりよい完成品を作り上げていく手法です。ウォーターフォール開発とアジャイル開発の主な違いは以下の表のとおりです。

アジャイルは英語の「agile」からきており、日本語では「機敏な」「すばやい」「反復した」などを意味します。そのため、アジャイル開発は状況に応じて素早く修正を繰り返しながら行うシステム開発を指します。小さな「計画→設計→開発→テスト」を素早く繰り返しながら進めるため、修正があった場合に迅速に対応可能。

アジャイル開発の誕生のきっかけは、ウォーターフォール開発のデメリットを克服したいとの理由から。そのため、ウォーターフォール開発とアジャイル開発のメリット・デメリットは相反するという特徴があります。

アジャイル開発のメリットは以下のとおりです。

・重要な機能を優先して開発できる
・修正があった場合の対応が容易
・ユーザーや依頼主とコミュニケーションを図りながら進められる
・うまくいけば短時間で質の高いシステムが開発できる可能性あり

一方でアジャイル開発には以下のようなデメリットも存在します。

・完成までの時間が読みにくい
・開発者の途中参入がしにくい
・状況の共有や進捗状況の理解が難しい
・開発者に追加のスキルが要求される（状況把握力、コミュニケーション能力など）

ウォーターフォール開発は、日本における主要なシステム開発手法です。しかし、昨今、ウォーターフォール開発が時代遅れといわれるようになってきました。それは、システム開発にスピード感や柔軟性が求められるようになってきたからです。

例えばアプリ開発を依頼した場合、ほかの企業が一瞬でも早く同様なアプリを開発した場合、即座にアプリの仕様変更を行い、差別化を図る必要があります。その際、ウォーターフォール開発では修正に対応できないため、アジャイル開発を好む企業が増えてきているのです。

しかしながら、ウォーターフォール開発では、品質の高いシステムを開発できるという特徴があります。そのため、依頼主の要望や開発回りの状況に応じて、ウォーターフォール開発とアジャイル開発を適切に選ぶことが重要といえます。

つづいては、システム開発を外注した際にかかる費用相場をご紹介します。

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本記事では、ウォーターフォール開発のメリットやデメリット、開発の流れなどを紹介するとともに、よく比較されるアジャイル開発の特徴についても紹介しました。ウォーターフォール開発は質の高いシステム開発が可能、開発の手順や進捗状況がわかりやすいなどのメリットがある一方で、途中での修正や要件追加には弱いという特徴があります。システムの内容や開発回りの環境を十分に検討した上で利用する手法を選ぶとよいでしょう。

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