ウォーターフォール開発とは？具体的な工程やメリット・向いているケースなどを解説
システム開発を進める際、どの開発手法を選ぶかはプロジェクトの成否を分ける重要な判断です。特に、社会インフラとして利用されるシステムや、企業の根幹を担う基幹システムなどの開発においては、極めて高い信頼性と確実な計画の進行が求められます。
本記事では、システム開発の基本的な手法である「ウォーターフォール開発」に焦点を当て、ほかの手法との違いや具体的な開発工程、メリット・デメリット、そしてプロジェクトを成功に導くためのポイントまで詳しく解説します。
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、ソフトウェアの開発・運用・保守において、プロジェクトを複数の工程に分け、上流工程から下流工程へと滝（ウォーターフォール）のように順番に進めていく開発手法です。 システム化の方向性を定める企画段階から始まり、要件定義、設計、プログラミング、テストといった各工程を一つずつ完了させながら開発を進めます。
ウォーターフォール開発の主な工程
ウォーターフォール開発は、一般的に以下のような工程で進められます。
要件定義
システム化の目的や業務要件をもとに、システムに対する要求事項を明確に定義する工程です。要件定義を疎かにすると「使い勝手の悪いシステム」や「予想していたものとは異なるシステム」になる可能性があるため、慎重におこないます。
外部設計
要件定義に基づいて、ユーザーインターフェースなどの見た目や、システムの基本仕様を設計します。
内部設計
外部設計で定義されたシステムをどのように実現するか、システム内部の動作や機能、データ構造などを設計します。プログラミングが可能となるレベルまで詳細な設計を行います。
コーディング
作成された設計書に基づき、プログラマーが実際にプログラムを作成・実装（プログラミング）します。
ソフトウェアテスト（単体・統合・運用）
実装したプログラムが要件通りに動作するかをテストします。機能単体で確認する「ソフトウェアテスト（単体テスト）」、複数を組み合わせる「結合テスト・システムテスト（統合テスト）」、そして実際の業務を想定した「運用テスト」へと段階的に進み、品質の確認を行います。
リリース
すべてのテストが完了し、システムの品質が確認された後、実際のシステムを稼働させてリリースします。
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は、時間の流れとともに工程が順番に進むというモデルの特性上、以下のようなメリットがあります。
計画・スケジュール管理がしやすい
ウォーターフォール開発は、最初に要件定義をおこなってから大きなプロセスを順番に実施します。そのため、ほかの開発手法と比べて、プロジェクト全体の進捗やコスト、品質を把握しやすく、マネジメントが比較的容易である点が大きなメリットです。
例えばアジャイル開発では、小さなプロセスを何度も反復しながら進めるため、プロジェクト全体の完了時期や総コストの予測が難しいという側面があります。一方でウォーターフォール開発なら予算や納期に対する正確な見通しを立てやすく、計画通りにプロジェクトを進行できるのが大きな利点です。
アジャイル開発について詳しくは「アジャイル開発とは？導入メリットや具体例・失敗しない進め方などを分かりやすく解説」をご覧ください。
ドキュメントが整備されやすい
ウォーターフォール開発では、前のフェーズが完了してから次のフェーズに進むため、要件定義書や基本設計書などの成果物を各フェーズで確実に作成・承認するプロセスが自然と組み込まれます。「ドキュメントを書かないと次に進めない」という構造が、整備を促す仕組みになっているのです。これによって、あらかじめ定めた要件が正しく反映されているかを追跡でき、担当者が変わっても引き継ぎがしやすくなります。また、リリース後の保守・運用フェーズでも重要な資産として活用できます。
品質を高く保てる
ウォーターフォール開発では、各工程の成果物（アウトプット）が次工程の前提（インプット）となる構造上、各フェーズで品質基準を満たさなければ先へ進めません。欠陥や仕様の抜け漏れを上流で検出・修正できるため、問題が下流に持ち越されにくく、最終的な品質を高い水準で保ちやすいのです。
「変化への俊敏な対応」を優先するアジャイル開発と異なり、ウォーターフォールは仕様の厳格な遵守と工程ごとの品質確認を重視します。そのため、高い信頼性が求められる企業の基幹システムや、安全性が最優先される分野で多くの実績があります。
ウォーターフォール開発の具体例
ウォーターフォール開発は、日本の経済や安全を支えるシステムでも活用されています。たとえば、銀行の勘定系システムや、新幹線の運行管理システム、さらには交通管制システムや電力網の制御システムなどが挙げられます。
これらのシステムは、万が一システムダウンや不具合が発生した場合、莫大な経済的損失を生み出したり、人命に関わる重大な事故を引き起こしたりするリスクを抱えています。そのため、開発途中の仕様変更を許容する柔軟性よりも、「絶対に止まらないこと」「仕様通りに確実に動作すること」が最優先されます。
ウォーターフォール開発のデメリット
ウォーターフォール開発の主なデメリットには、以下のようなものがあります。
手戻りが発生しやすい
ウォーターフォール開発のデメリットのひとつに、手戻り（前の工程に戻って作業をやり直すこと）が発生した際のダメージが非常に大きいことが挙げられます。
システムが複雑になるほど、初期段階ですべての要件を完全に定義するのは困難です。もし要件定義などの初期段階で誤りや定義漏れがあり、それが開発の最終段階であるテスト工程で発覚した場合、要件の見直しから設計・製作までをやり直すことになります。これにより、多大な手戻り工数が発生し、追加のコストや大幅なスケジュールの見直しを余儀なくされるリスクがあります。
柔軟性が低い
一度完了した工程を後から変更しにくい（柔軟性が低い）点もデメリットです。ウォーターフォール開発は、要件定義からリリースまでが長期間に及ぶ場合が多く、その間に市場ニーズやビジネス環境が変化してしまうこともあります。しかし、計画と仕様を最初に固定して進める手法のため、開発途中で生じた機能の追加や変更要求に対して柔軟に対応することは簡単ではありません。
テスト工程まで品質が見えにくい
設計書をもとに要件を確認して進行するため、設計段階と実物とでイメージが大幅に変わってしまうことがあります。中でも発注者がシステムに触れられるのはスケジュールの最後であるテスト段階（総合テストなど）になってからであることが多く、重要な指摘や修正要望がこのタイミングで集中的に出されることで、リリースの遅延やトラブルにつながりやすいというデメリットもあります。
このようなデメリットを解消するには、専門家が行うソフトウェア品質・評価ソリューションを活用しましょう。 たとえば、NTTデータMSEが提供する「M-QuEST®」は、コンサルティングを起点としたソフトウェア品質・評価ソリューションです。
1. 品質コンサルティング
2. 製品評価サービス
3. 評価ソリューション
上記の3つのサービスを通じて、お客様のソフトウェア品質向上に向けた支援を行います。例えば品質コンサルティングでは要件定義からテストに至るまでの各工程の成果物を体系的に分析し、品質リスクを早期発見・可視化します。また、品質改善に向けた改善策の立案・実行支援や、テストプロセス改善まで、幅広くサポートします。これらの取り組みにより、テスト工程よりも前の段階で高い品質を担保できるため、後工程での手戻りやトラブルのリスクを大幅に軽減できます。
M-QuEST®について詳しくは「ソフトウェア品質・評価ソリューション M-QuEST®」をご覧ください。
ウォーターフォール開発に向いているケース・向いていないケース
ウォーターフォール開発は、プロジェクトの特性によって向き不向きが分かれます。
向いている向いていない要件開発開始前に要件・必要な機能が確定している初期段階で要件が固まっておらず、後に機能が追加される可能性がある重視すること高い安全性と確実な品質保証他社より早い市場投入（スピード）と改善の反復代表的なシステム重要インフラ、企業基幹システム、宇宙開発などWebサービス、新規事業のアプリなど
| 向いている | 向いていない | |
| 要件 | 開発開始前に要件・必要な機能が確定している | 初期段階で要件が固まっておらず、後に機能が追加される可能性がある |
| 重視すること | 高い安全性と確実な品質保証 | 他社より早い市場投入（スピード）と改善の反復 |
| 代表的なシステム | 重要インフラ、企業基幹システム、宇宙開発など | Webサービス、新規事業のアプリなど |
ウォーターフォール開発に向いているケース
ウォーターフォール開発は「システムに求めること、必要な機能」が決まっており、途中で仕様が変更される可能性が低いプロジェクトに向いています。このようなプロジェクトでは、アジャイル開発を採用するよりも、ウォーターフォール開発で進めたほうがコスト面、品質面の双方でよい結果が得られる可能性があるとされています。
また、絶対に止まってはならない重要インフラや企業基幹システムなど、高い安全性と確実な品質保証が求められる大規模な開発や、予算や納期が厳格に決まっているプロジェクト、プロセス単位で作業を外部委託する大規模な開発にも適しています。
ウォーターフォール開発に向いていないケース
一方で要件が最初から固まりきらず、ビジネス環境の変化に合わせて柔軟に機能を追加・変更していきたいプロジェクトには不向きです。たとえば、他社よりも早く市場にサービスを投入し、ユーザーの反応を見ながら改善を繰り返していくようなサービスの開発（Webサービスや新規事業など）には適していないといえるでしょう。
ウォーターフォール開発を成功させるためのポイント
ウォーターフォール開発を成功させるには、主に以下の4つのポイントを意識することが大切です。
要件定義を明確にする
開発に入る前に、要件定義をできる限り詳細に固めておくことが重要です。ウォーターフォール開発は工程が順番に進む構造上、後から仕様変更が生じると手戻りのコストが大きくなります。要件が曖昧なまま進めてしまうと、開発終盤で「想定していたシステムと違う」という認識のズレが発覚するリスクがあります。
これを防ぐには、ヒアリングを十分に重ねて要件を洗い出し、認識のズレがないよう顧客と十分に合意しておくことが欠かせません。例えば要件定義書を双方が確認・承認するプロセスを設けると、後工程のトラブルを大幅に減らせるでしょう。
進捗状況を常に把握できるようにする
各工程の期限を守り、遅れが出ないよう綿密なスケジューリングと進捗管理を行うこともポイントです。時間の流れとともに各プロセスが順番に進むウォーターフォールの特性を活かし、プロジェクト全体の進捗状況や品質を常に把握する意識が求められます。
このとき、進捗や品質の管理を開発側任せにするのではなく、発注側も現状を正しく把握し、双方が協力してプロジェクトマネジメントを行う体制であればスムーズなスケジュールにつながります。
フェーズ間の引き継ぎ品質を担保する
ウォーターフォール開発では、前工程のドキュメントがそのまま次工程の作業指針となります。そのため、ドキュメントの質がそのままプロジェクト全体の品質に直結します。ここで意識することとして、ただ体裁を整えることではなく「後続の担当者が迷わず作業できるか」を基準にドキュメントを作成することです。
具体的には、作成後に別担当者がレビューする仕組みを設け、書いた本人以外が読んでも理解できるかを確認するプロセスを組み込みましょう。こうした引き継ぎ品質への意識が、ウォーターフォール開発の強みを最大限に引き出します。
ステークホルダーを積極的に巻き込む
前述したようにウォーターフォール開発では、要件定義フェーズで決めた内容がその後の全工程の土台となります。そのため、要件定義の段階でステークホルダーの認識がズレていると、後から修正することが非常に難しくなります。
要件を正確に定義するには、事業要件・業務要件・システム要件それぞれを把握している経営層・業務部門・情報システム部門が、責任を持って関与することが不可欠です。特に経営層が要件定義に参画することで、プロジェクトの方向性がブレにくくなり、後工程でのやり直しリスクを大幅に減らせます。
ウォーターフォール開発以外の開発手法
ウォーターフォール開発以外の開発手法についてもこの機会に理解しておきましょう。
アジャイル開発
優先度の高い機能から順に、要求・開発・テストを1〜4週間程度の短いサイクル（イテレーション）で繰り返しながらシステムを構築していく手法です。環境の変化や仕様変更に柔軟に対応できるため、要件が流動的なプロジェクトに向いています。
スパイラル開発
システム全体を一度に開発するのではなく、機能やモジュールを小さな単位に分けて、設計・開発・評価のサイクルを螺旋状に繰り返しながら完成度を高めていく手法です。リスクの高い部分を早期に検証できる点が特徴です。
ハイブリッド開発
ウォーターフォール開発とアジャイル開発を組み合わせた手法です。要件定義や基本設計などの上流工程はウォーターフォールでしっかり固め、実装やテストの工程ではアジャイルのように柔軟に進めます。安定性と俊敏性を両立させたいプロジェクトに適しています。
プロトタイプ開発
開発初期に試作品（プロトタイプ）を作成し、ユーザーの確認・フィードバックをもとに仕様を洗練させていく手法です。スパイラル開発と似ていますが、プロトタイプはあくまで仕様確認のための試作品であり、本開発は別途行う点が異なります。要件定義の曖昧さを補完し、完成後の認識のズレを防ぐ効果があります。
ウォーターフォール開発のよくある質問
ウォーターフォール開発についてよくある質問をFAQ形式でまとめています。ぜひご覧ください。
Q1.ウォーターフォール開発において重要な工程は何ですか？
前述の通り、「要件定義」をはじめとする超上流工程（開発に入る前の企画・要件定義のプロセス）が非常に重要です。ウォーターフォール開発は原則として前の工程に戻ることを想定していないため、開発終盤になってからの仕様変更や修正（手戻り）は、莫大なコスト増・スケジュール遅延の大きなリスクとなります。
Q2.ウォーターフォール開発とアジャイル開発のどちらがいいですか？
どちらが優れているというわけではないため、プロジェクトの目的や特性に応じた使い分けが重要です。大きなプロセスを順番に進めるウォーターフォール開発に対し、アジャイル開発は小さなプロセスを何回も反復（イテレーション）して進める点が異なります。ウォーターフォールは「確実な計画と品質」を重視し、アジャイルは「変化への俊敏な対応」を重視する、という点を認識しておくとよいでしょう。
Q3.ウォーターフォール開発は時代遅れなのでしょうか？
決して時代遅れではありません。近年はWebサービスなどの分野でアジャイル開発が主流になりつつありますが、人命に関わる宇宙開発や、社会を支える重要インフラ、絶対に止まってはならない企業基幹システムなど、高い安全性と信頼性が求められる開発現場ではウォーターフォール開発が主流の手法として採用されています。
近年では、ウォーターフォールとアジャイルの長所を組み合わせた「ハイブリッド開発」を取り入れる企業も増えており、それぞれの強みを適材適所で活用することが求められています。
Q4.ウォーターフォール開発の費用はどのように決まりますか？
ウォーターフォール開発では、要件定義の段階でシステムの全体像を固めるため、他の手法と比べて開発前に総費用の見積もりを出しやすいという特徴があります。費用はシステムの規模・複雑さ・開発期間・必要な人員数などをもとに算出されます。ただし、開発途中で仕様変更が発生した場合は追加費用が生じるため、要件定義を十分に詰めておくことがコスト管理の観点からも重要です。
Q5.ウォーターフォール開発で手戻りが発生した場合、どう対処すればよいですか？
まず影響範囲を正確に特定し、どの工程まで遡る必要があるかをすみやかに見極めましょう。その上で、スケジュールとコストへの影響をステークホルダーに早期に共有し、優先度を整理しながら対応策を決定します。手戻りを繰り返さないために、なぜ発生したかの原因分析と再発防止策の文書化まで行うことが望ましいです。
ウォーターフォール開発の特性を理解し、高品質なシステム構築を
ウォーターフォール開発は、上流工程から下流工程へと順番に進めることで、計画的なプロジェクト管理と高い品質確保を実現するシステム開発の手法です。一方で、後からの仕様変更や手戻りに弱いという弱点があるため、要件定義の段階で顧客としっかり認識を合わせておくことや、工程ごとにドキュメントを残すことがプロジェクトを成功に導くポイントです。
変化の激しいビジネス環境ではアジャイル開発が注目を集めている一方で、高い安全性と確実性が求められる領域では依然としてウォーターフォール開発も適しています。プロジェクトの目的やシステムの特性に合わせて他の開発手法とも適切に使い分けるのが理想ですが、プロジェクトごとに最適な手法を見極め、確実に遂行するには、深い知見と経験が欠かせません。
だからこそ、豊富な実績を持つパートナー選びが重要です。40年以上のソフトウェア開発実績を持つNTTデータMSEは、ウォーターフォール開発を用いたシステム開発にも対応しています。プロジェクトの特性や課題に合わせて柔軟にご支援しますので「ウォーターフォールを取り入れたいが、何から始めればいいかわからない」という段階からでも、ぜひお気軽にご相談ください。
参考：
IPA ソフトウェア開発の標準プロセス ｜独立行政法人 情報処理推進機構