上流工程とは、システム開発の前半にあたる、システムの仕様検討や設計を行う工程です。上流工程の中は複数のフェーズに分かれており、求められる役割も多岐に渡ります。そのため、経験者以外で上流工程の内容を正しく理解できている人は少ないのではないでしょうか。
この記事では、システムエンジニアとして活動している方やこれからシステムエンジニアを目指す方に向けて、上流工程の内容や必要なスキル、おさえるべきポイントや注意点などを解説します。
上流工程はプロジェクトの成否を決める重要な工程であるため、上流工程の役割を担うシステムエンジニアは、やりがいが大きく高収入も狙えます。エンジニアにとって魅力的なキャリアの1つですので、本記事を参考にステップアップを目指してみてください。
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上流工程とは
上流工程とは、システム開発の序盤に位置する工程です。クライアントの要望を明確に理解し、その要望を具体的なシステム要件に変換していきます。具体的には要求分析、要件定義、設計などが上流工程の主なタスクです。
「上流」という言葉は、ウォーターフォールモデルと呼ばれる、水の流れのように工程を順に進めていく開発手法が由来です。水が上流から下流に流れるように、システム開発の上流工程も下流工程につながっていきます。上流工程の品質が悪いと下流工程にも大きな影響を与えるため、上流工程はプロジェクトの成否を決める重要な工程といえます。
上流工程と下流工程の違い
上流工程では、要件の定義や設計などが行われます。これに対し下流工程は、プロジェクトの中盤以降に、実際にシステムを構築して動作を確認する作業が行われます。上流で設計した内容をもとに、プログラムの実装やテストをするのが下流工程の具体的なタスクです。
上流工程は、概要レベルの大きな定義から徐々に細かい設計に進んでいき、反対に下流工程では、細かい処理や機能単位のテストから始めて徐々に大きな範囲のテストを行います。このような上流工程と下流工程の関係性を表すのによく使われるのがＶ字モデルです。V字モデルでは「基本設計と結合テスト」のように、上流と下流の各工程の対応関係を表します。このように要件や設計とテストを対応させることで、各工程の目的を明確化し、品質を担保できるようになります。
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上流工程の流れ
上流工程には大きく分けて以下の4つの工程があります。
- 要求分析
- 要件定義
- 基本設計
- 詳細設計
それぞれ詳しく解説していきます。
要求分析
要求分析は、上流工程の最初に行われる、クライアントのビジネス要件を把握するプロセスです。クライアントとの対話を中心としたヒアリングによって、クライアントが何に困っていて、何ができるようになりたいのかを明らかにします。
ここで引き出したクライアントの要求をもとにシステムの内容が決まるため、漏れなく聞き出すことが重要です。また注意すべき点として、クライアントの言葉をそのまま受け取るのではなく、実現したい目標や解決したい課題を深く理解することが挙げられます。例えば、クライアントが具体的なシステムの機能について要望を伝えてきた場合は、なぜその機能が必要なのかを追求することが大切です。
要件定義
要件定義では、要求分析で集めたクライアントの要求をもとに、それらを具現化する方法を決定します。
要件定義で定義するものは、目的を達成するために必要なアプリケーションの機能や、非機能要件と呼ばれる性能、可用性、保守性などです。この定義により、開発チームが何を作ればよいのか、どの程度の性能を持つべきなのかなどを理解できるようになります。
また、システム開発における要件定義では、業務フローの作成も必要です。具体的な業務フローを作成することで、システムがどのような順序で機能するべきなのか、どのような操作をユーザーが行うべきなのかが明確になります。実際の業務で役立つシステムを作成するために、業務フローは重要な役割を果たします。
基本設計
基本設計は、要件定義で決定した内容を具体的なシステムの形に落とし込む工程です。クライアントからの要求や業務フローをもとに、必要な機能を決定し、それを適切に組み合わせて全体のシステム構造を設計します。
この工程で決める最も重要なものは、画面の項目や挙動、操作方法など、ユーザー目線の仕様です。ユーザーがシステムをどのように操作すれば目的を達成できるのか、またシステムがどのように応答するのかという点を明確にします。
具体的な作成物は、機能一覧や画面定義書、遷移図などです。これらの文書は、開発チームがシステムを作成するための設計図であるとともに、クライアントとの共通理解を図る役割も持ちます。そのため基本設計工程では、システムの仕様についてクライアントとしっかり合意することが重要です。
詳細設計
詳細設計はその名の通り、システムの設計をより詳細なレベルで行う工程です。基本設計で定義したシステムの全体像をベースに、実際にプログラムを書くための具体的な仕様を決定します。
詳細設計では、主にユーザーには見えない部分を設計します。内部処理の流れやアルゴリズムの設計、データベースのテーブル設計、クラスやメソッドの設計などが設計の対象です。また非機能要件に関しては、サーバーや機器に設定する具体的な値を定めます。
詳細設計工程で作成した設計書をもとに実装やテストを行うため、詳細設計はシステム開発の生産性や、システムの品質、保守性などを決める重要な工程です。
システム開発とシステム設計でも異なる？
システム開発とシステム設計でも上流工程の流れが違ってきます。
システム開発における上流工程は、企画、要件定義、設計、計画になります。自社内でのシステム開発になるのか、もしくはクライアントのシステム開発なのかによっても、多少粒度が違ってきます。
企画
まずはどのようなシステムが必要なのかステークホルダーが求める要望や抱える課題などを明確にし、その上で必要なシステムとは何かを企画していきます。企画があいまいだとその後の開発に大きく影響するため、関係者全員の合意形成など慎重に進める必要があります。
要件定義
システム全体の概要を定義するフェーズです。明確にした要望を実現するシステムに必要な機能を挙げ、定義書を作りこんでいきます。
設計
システムの構成や処理方法を検討し、計画を立てます。前述した基本設計、詳細設計の部分になります。
計画
概要が決まったら予算や開発期間を計算し、最終的な実行計画を立てます。その上で合計形成が終わったら、開発業務がスタートします。
次にシステム設計の上流工程の流れは、基本的な流れは同じですが、「設計」とあるため、設計業務を細分化しています。
要件定義
まずは必要な機能を明確に定義するための要件定義が重要になります。システム開発同様、企画と要件定義の工程を指すため、非常に慎重に作りこむ必要があります。
アーキテクチャ設計
システム全体の構成を決定するための設計を指します。ソフトウェア、ハードウェアやシステムの実行環境、使用する技術や言語等すべての構成要素を取り決めます。
機能設計
システムに必要な機能を実装するための具体的な方法を決める設計を指します。プログラムやデータの管理方法等、一つひとつの仕様を決めていきます。
内部設計
システム内部の実装に関する設計を指します。データの送受信や書き出し速度等、システムに存在するすべての処理業務についての設計作業になります。
上流工程のポイント
ここでは上流工程でおさえるべきポイントを3つ紹介します。上流工程のエンジニアとして成功するために、しっかりおさえておきましょう。
- クライアントとコミュニケーションをとる
- 実現性を考える
- 設計を標準化する
クライアントとコミュニケーションをとる
システム開発で最も重要なのは、クライアントの目的を達成できるシステムを作ることです。それには、システム化の目的を明確にするために、クライアントへ繰り返しヒアリングする必要があります。
口頭のやり取りだけでは認識の齟齬が発生しやすいため、文章や図、表を用いて分かりやすく説明することが大切です。また、デモの実施やプロトタイプの作成によって、具体的なイメージを共有することも時には必要となります。
認識の齟齬を防ぐには、議事録を作成してクライアントに確認してもらうのも有効です。
このように様々な工夫によってクライアントと良質なコミュニケーションをとることが、上流工程をスムーズに進める秘訣です。
実現性を考える
上流工程でポイントとなるのが、クライアントの要件を実現するための具体的な方法を考えることです。
その際に、どんな要件でも無条件に受け入れるのではなく、実現性をしっかりと精査することが重要です。実現不可能なものは早期にクライアントに伝えて、解決策を模索する必要があります。
実現性を見誤って受注すると、プロジェクトが炎上する原因になりかねません。クライアントのためを思って受け入れたことでも、実現できなければクライアントに迷惑をかける結果となるため、しっかりとした根拠を持ってジャッジしましょう。
設計を標準化する
上流工程で意識すべきなのが、設計の標準化です。プロジェクトに複数の設計者が関わる場合、個々人の設計スタイルや実現方法がばらつくことがあります。このばらつきは、生産性や品質、保守性などの問題を引き起こしやすくなります。
そのため、設計書の作成方法を統一することが重要です。統一することで設計のミスを減らすことができ、レビューの精度も向上します。
また、設計を標準化して効率化するには、ツールの導入も有効です。ツールの活用によって手作業を減らせるため、作業効率の向上や人的ミスの削減が期待できます。
上流工程に必要なスキル
上流工程には様々なスキルが必要です。その中でも特に重要な4つのスキルを紹介するので、上流工程のエンジニアとして活躍したい方は、ぜひ習得を目指してみてください。
- ヒアリングスキル
- マネジメントスキル
- 設計のスキル
- 実装とテストのスキル
ヒアリングスキル
上流工程で重要なスキルの1つがヒアリングスキルです。クライアントから具体的な要望や問題点を引き出すために、適切な質問を考え、細部にわたって丁寧に聞き取る能力が求められます。
クライアントが困っていることや、達成したい目的を明確にするには、表面上の言葉だけでなく、その奥にある本当の意図や目的の理解が重要です。そのためには、クライアントの言葉の背後にあるニーズや動機を読み解く洞察力が求められます。
ヒアリングスキルは、システムの要件定義や設計の正確さに影響し、プロジェクトの成功に直結するため、上流工程を担当するエンジニアにとって必須のスキルといえるでしょう。
マネジメントスキル
上流工程を担当するエンジニアには、マネジメントスキルが求められます。なぜなら、上流工程で決定された要件や設計を下流工程のメンバーに正確に伝え、実行に移す必要があるからです。
そのためには、スケジュールの管理やタスクの配分、リソースの最適化など、マネジメントの観点が必要となります。また、下流工程メンバーからの質問への回答や不具合の対応、品質チェックなどのために、メンバーとの密な連携も必要です。
マネジメントスキルは、プロジェクトをスムーズに進行させ、高品質なシステムを構築するために欠かせないスキルといえます。
設計のスキル
要件を具体化して設計書に落とし込むには、設計スキルが必要です。これには、実現可能なシステムを設計するための広い知識と経験が求められます。
システムを実装する方法は1つではないため、設計者は多くの選択肢から最適な方法を選択する必要があります。さらに、クライアントの要求や操作性、性能、品質、生産性、保守性など、さまざまな要素をバランスよく考慮しながら設計するのが重要です。
このため設計者には、より深い専門知識と高度な思考力にもとづく設計スキルが求められます。
実装とテストのスキル
質の高い設計をするには、実装やテストのスキルが不可欠です。プログラマの視点から設計することで、作りやすさや品質の向上が期待できます。
バグを少なくするには、テストの実施を考慮に入れて、シンプルな設計にすることも必要です。また、単純なプログラミングの知識だけでなく、開発ツールの知識もあると、より開発しやすい最適な設計ができるようになります。
このように、実装やテストの経験が豊富な設計者は、どうしたら効率的に開発できるか、どのような場所でバグが生まれやすいかをふまえて、質の高い設計を行えます。
上流工程で注意すべきリスク
上流工程は、プロジェクトの方向性を決める重要な工程です。そのため、プロジェクトに与えるリスクもより大きなものになります。ここでは特に注意すべきリスクを3つご紹介します。
- 納期の遅れ
- コストの増加
- リリース後のトラブル
納期の遅れ
上流工程の不備が開発スケジュールの遅延に繋がる場合があります。要件定義や設計に漏れや検討不足があると、下流工程で想定外の作業や手戻りが発生し、開発全体のスケジュールが遅れていきます。
また品質の問題も、開発が遅延する要因の1つです。設計の精度が悪いことによって下流工程でバグが頻発すると、修正に多くの工数がかかり、スケジュールが遅延してしまいます。
その他に、クライアントのコントロールも重要です。クライアントがなかなか仕様を決めてくれないことで、スケジュールが遅れる可能性があるため、定期的に検討状況を確認しましょう。
コストの増加
上流工程の不備は、コスト増加につながるリスクがあります。工数見積りが甘かった場合や、要件の漏れにより機能の追加が必要となった場合、設計の不備により実装が複雑になった場合など、様々な要因によりコストが増加します。
コストが大幅に増加した結果、プロジェクトが赤字になることもあるため、上流工程でのリスク対策が重要です。
具体的なリスク対策としては、実現性の事前検証やプロトタイプの作成などにより、問題を早期発見して対応することが挙げられます。また契約を要件定義や基本設計までに区切り、要件が具体化されたうえで以降の工程の見積りを行う方法も、コスト超過の対策として有効です。
リリース後のトラブル
リリース後のトラブルは、クライアントからの信頼を損なうため、非常に大きなリスクです。軽微なバグであればすぐに修正し、大きな問題への発展を避けられるかもしれません。しかし重大な障害が発生し、業務が停止したりデータに誤りが生じたりすると、最悪の場合は損害賠償請求に発展する可能性もあります。
これらのトラブルを防ぐために求められるのが、上流工程での設計品質です。バグを防ぐには実装やテストの質も大切ですが、設計の段階でバグを生まない考慮をすることがより重要になります。
また、完成したシステムがクライアントの考えていた仕様と異なる場合も、トラブルの原因となります。これを防ぐには、上流工程でクライアントの運用を細かくヒアリングすることが重要です。
上流工程の仕事に役立つ資格
ここでは、上流工程の仕事に役立つ資格をいくつかご紹介します。
システムアーキテクト試験
プロジェクトマネージャ試験
応用情報技術者試験
オラクルマスター
システムアーキテクト試験
システムにおける設計業務を担う上流工程を主導していくには、最適な試験内容です。情報処理技術者試験のスキルレベル4に相当するなど、非常にレベルの高い試験でもあります。
プロジェクトマネージャ試験
上流工程を担うエンジニアは、総じて開発プロジェクトを牽引していくマネジメントスキルも必要になっていきます。その点でプロジェクトマネージャ試験は、プロジェクト全体をうまく取りまとめ扇動していくための総合的な知識を得れる試験になります。
応用情報技術者試験
応用情報技術者試験は情報処理技術者試験のスキルレベル3に相当する試験と、比較的レベルの高い資格試験になります。エンジニアとしての経験値を図る上でも受けるべき試験です。
オラクルマスター
Oracle Databaseの管理スキルを証明するベンダー試験になります。レベルもブロンズ、シルバー、ゴールド、プラチナと分かれるなど4段階となっています。上流工程を担当するにあたって、データベースの知識は絶対的に必要となるため、取得すべき資格と言えます。
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まとめ
本記事では、上流工程の内容や種類、必要なスキルや注意点などを解説しました。
上流工程を担当するエンジニアは、下流工程と比較してより広範囲のスキルや経験が求められ、責任も大きくなります。しかしその分、プロジェクトに対する裁量も大きく、やりがいを感じやすいポジションです。
下流工程の役割が中心のエンジニアや、これからエンジニアを目指す方は、本記事で紹介したスキルを身につけ、上流工程を担えるエンジニアをぜひ目指してみてください。
