執筆者：Hakky AI
【初心者向け】詳細設計書の書き方｜品質を向上させる7つの要点
- 詳細設計書は開発の指示書。バグ削減、テスト効率向上、手戻り減少に貢献し、品質向上に不可欠。
- 明確な記述と図表で可視化。UMLで構造や処理を表現し、開発者間の共通理解を促進、手戻りを防止。
- システム概要、アーキテクチャ、DB、API設計等で構成。サンプル活用で効率的な設計が可能。
はじめに
詳細設計書は、システム開発における重要なドキュメントであり、システムの内部構造を詳細に定義します。基本設計書を基に、プログラミング可能なレベルまで具体化し、開発者への明確な指示書としての役割を果たします。
本ガイドでは、詳細設計書の目的、重要性から始まり、具体的な書き方、構成要素、実践例、レビューポイント、サンプルとテンプレートまでを網羅的に解説します。詳細設計を通じて、システムの品質向上、手戻りの削減、効率的な開発、コスト削減に貢献します。
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詳細設計書の基本：目的と重要性
詳細設計書は、システム開発における品質向上と効率化に不可欠な役割を果たします。基本設計とは異なり、システムの内部構造や処理の詳細な仕様を明確に記述することが求められます。
システムの品質向上における詳細設計の役割
詳細設計書は、システム開発における品質向上に重要な役割を果たします。詳細設計書を作成することで、開発段階でのバグを削減し、システムの保守性を高め、開発プロセスを効率化することが可能です。
具体的には、詳細設計書を通じてシステムの仕様や動作が明確に定義されるため、開発中に発生するバグの数が減少します。例えば、あるソフトウェア開発プロジェクトでは、詳細設計書を作成した結果、開発中に発生するバグの数が35%から25%に減少しました。
また、詳細設計書はテスト効率の向上にも寄与します。テスト期間の短縮やエラー発生率の低下が期待でき、テストコストの削減にもつながります。
詳細設計書は、システムの品質を向上させるために不可欠です。詳細設計書を作成することで、開発者はシステムの内部構造や仕様をより深く理解し、効率的に作業を進めることができます。その結果、手戻りが減少し、開発期間の短縮やコスト削減につながります。
| 効果 | 詳細 |
|---|---|
| バグの削減 | 詳細設計書により仕様が明確化され、開発中のバグが減少。 例：あるプロジェクトでバグの数が35%から25%に減少。 |
| テスト効率の向上 | テスト期間の短縮、エラー発生率の低下、テストコストの削減。 |
| 開発効率の向上 | 手戻りの減少、開発期間の短縮、コスト削減。 |
内部構造の明確化：詳細設計の核心
詳細設計書は、システムの内部構造を明確化する上で核心的な役割を果たします。開発者がシステムを理解し、プログラミング可能な状態に落とし込むために、詳細な仕様を記述します。
具体的には、プロセス設計やデータフロー設計などを含み、システムの各モジュールやクラス、およびその間の関係性を定義します。例えば、クラス図はシステム内のクラス（オブジェクト）やその関係性を表現するために使用され、シーケンス図はシステム内のクラス間のメッセージ（処理）の流れを表現するために使用されます。
詳細設計書を通じて、開発者はシステム内の複雑なプロセスやデータフローの詳細を把握しやすくなり、コードの品質が向上します。
詳細設計書は、開発者間の共通理解を促進し、コミュニケーションコストを削減する効果もあります。曖昧な点がなくなることで、認識のずれによる手戻りを防ぎ、スムーズな開発を支援します。
詳細設計書の書き方：明確化と可視化
詳細設計書を作成する上で、明確さと可視化は非常に重要です。曖昧さを排除し、関係者全員がシステムを理解できるように工夫を凝らす必要があります。
明確でわかりやすい記述の原則
詳細設計書は、開発者が直接参照するドキュメントであるため、明確でわかりやすい記述が不可欠です。一貫性を保ち、曖昧な表現を避けることが重要になります。
例えば、「適切に処理する」という記述ではなく、「エラーログを出力し、ユーザーにエラーメッセージを表示する」と具体的に記述します。また、一文を短くし、目次や箇条書きを活用して内容を視覚的に整理することで、読みやすさを向上させます。専門用語を使用する際は、必要に応じて解説を加え、誰が読んでも理解できるように配慮しましょう。
明確な記述は、手戻りを防ぎ、開発効率を高める上で重要な要素です。具体的な記述を心がけ、開発者間の認識のずれを最小限に抑えるように努めましょう。
図表の効果的な活用法
図表は、システムの内部構成や処理の流れを視覚的に表現する上で非常に有効です。UML（Unified Modeling Language）を活用し、クラス図やシーケンス図を用いてシステムの構造や振る舞いを明確に示しましょう。
- クラス図は、システム内のクラス（オブジェクト）やその関係性を表します。
- シーケンス図は、クラス間のメッセージ（処理）の流れを表します。
これらの図表を用いることで、複雑な情報を視覚的に伝え、開発者間のコミュニケーションを円滑に進めることができます。また、モジュール構造図を用いて、システム全体のモジュールの構造や関係性を図示することも有効です。例えば、モジュール名、説明をまとめた表を作成することで、システムの全体像を把握しやすくなります。スケジュールの表記にも表を活用することで、タスクやメンバー、進捗状況などを一目で把握できるようになります。
全体構造とモジュール間の関係性の記述
システム全体の構造とモジュール間の関係性を明確に記述することで、開発者はシステム全体を把握しやすくなります。システム概要では、プロジェクトの目的と主要機能、全体アーキテクチャ図などを含め、開発者がシステムの全体像を把握できるようにします。
アーキテクチャ設計では、使用技術スタックとシステムコンポーネント図を明確に記述します。これにより、システムの全体構造やモジュール間の関係性を可視化できます。モジュール構造図を作成し、各モジュールの役割と連携を明確に記述することも重要です。
例えば、ロジックモジュール、データモジュール、APIモジュールなど、各モジュールの機能と相互関係を記述します。これらの記述を通じて、開発者はシステム全体の構造を理解し、各モジュールの役割を把握することができます。システム概要、アーキテクチャ設計、モジュール構造図を組み合わせることで、システムの全体像を明確に伝えることができます。
| モジュール名 | 説明 |
|---|---|
| ロジックモジュール | ビジネスロジックを実装するモジュール |
| データモジュール | データアクセスと管理を行うモジュール |
| APIモジュール | 外部システムとの連携を行うAPIを提供するモジュール |
詳細設計書の構成要素：網羅的な記述
詳細設計書は、システム開発における重要な要素を網羅的に記述し、各要素がシステム開発にどのように貢献するかを明確にします。
システム概要：目的と機能要件
システム概要では、システムの全体像と目指す目標を明確に記述します。プロジェクトの目的や主要な機能を詳細に説明し、システムの全体的な目的を定義します。
主要な機能要件の詳細な記述として、システムが提供する具体的な機能、例えばユーザー管理、データ処理、外部システム連携などを明確にします。使用する技術スタックを明記し、プロジェクトで使用される具体的な言語、フレームワーク、ライブラリなどを記載します。システム全体アーキテクチャ図を示すことで、システムの全体像を図示し、コンポーネント間の関係を明確にします。
これにより、開発チーム全体が共通の理解を持ち、スムーズな開発を促進します。例えば、ECサイトであれば、商品検索機能、カート機能、決済機能、顧客管理機能などが主要な機能要件として挙げられます。これらの機能要件を詳細に記述することで、開発者は何を開発すべきかを明確に理解できます。
アーキテクチャ設計：システム全体の構造
アーキテクチャ設計では、システムのアーキテクチャとモジュールの設計について記述します。システムの全体構造を明確にし、システムを構成する各コンポーネントやモジュールの説明、具体的な構造やレイアウトを図示します。
コンポーネント間の関係を詳細に記述し、使用するフレームワークやライブラリ、サーバ構成、ネットワーク構成などを詳細に記載します。拡張性と保守性を考慮した設計として、将来的な機能追加や変更に対応しやすいように、システムの柔軟性を高める設計を行います。
例えば、マイクロサービスアーキテクチャを採用する場合、各サービスの役割や連携方法、データの流れなどを図示して説明します。具体的な使用技術を明記し、例えば、「RESTful API方式を使用し、Spring Bootを基盤とするサービスアーキテクチャ」のように記載します。全体アーキテクチャ図やサーバ構成図を用いて、システムの全体像を視覚的に把握できるようにします。
データベース設計：データの構造と制約
データベース設計では、使用するデータベースの種類とテーブル設計について記述します。データベース構造を明確にし、使用するデータベースの物理設計やテーブル定義、具体的なテーブル定義やER図を示します。
テーブル定義書には、テーブル名称、カラム名、データタイプ、制約等の詳細を記載します。ER図を用いて、エンティティとリレーションを図示し、データの流れや整合性を確認します。データ整合性を保つための制約として、各テーブルの制約、例えば、外部キーの指定などを記載します。
例えば、ユーザーテーブル、商品テーブル、注文テーブルなどのテーブル定義を詳細に記述し、各テーブル間の関連性をER図で示します。ユーザーテーブルの例として、テーブル名称をusers、カラム名をuser_id, name, email、データタイプをint, varchar, varchar、制約としてuser_idは主キー、emailはユニークな値と定義します。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| テーブル名称 | users |
| カラム名 | user_idnameemail |
| データタイプ | intvarcharvarchar |
| 制約 | user_idは主キーemailはユニークな値 |
API設計：システム間の連携
API設計では、APIのデザインとインターフェースの定義について記述します。APIの仕様を明確にし、RESTful APIのエンドポイントやリクエスト・レスポンスのフォーマットを記載します。
エンドポイントは、API提供されるリソースに対してアクセスするための特定のURLを定義します。リクエストフォーマットとレスポンスフォーマットを明確に説明し、例えば、JSONでのデータ形式の使用などを記載します。異なるシステムとの連携を円滑にする設計として、APIのバージョン管理やエラーハンドリングなどを考慮します。
例えば、/usersエンドポイントでユーザーリストを返すAPI、/users/{id}エンドポイントで特定のユーザー情報を返すAPIなどを定義します。具体的なAPIエンドポイントの例として、/usersエンドポイントへのGETリクエストでユーザーリストを返す場合、レスポンスフォーマットはJSONで、以下のようなデータが返されることを示します。
{
"users": [
{"id": 1, "name": "User1", "email": "user1@example.com"},
{"id": 2, "name": "User2", "email": "user2@example.com"}
]
}
実践例：架空プロジェクトを通じた詳細設計
詳細設計書の作成プロセスを、架空のプロジェクトを例に具体的に解説します。基本設計を基に、いかに詳細設計へと落とし込むかを明確に示します。
基本設計の確認と具体化
詳細設計を開始するにあたり、まずは基本設計書を再度見直し、不明点や曖昧な点を洗い出す作業が不可欠です。基本設計ではシステムの全体像や主要機能が定義されていますが、詳細設計ではこれらを具体的な実装レベルに落とし込む必要があります。
開発者視点での機能の具体化とは、例えば、社内コミュニケーションポータルの開発において、基本設計で定義された「メッセージング機能」を、具体的なAPIの仕様やデータベースのテーブル設計、画面のUI設計にまで詳細化することを指します。システムアーキテクチャの確認では、DBMSやキャッシュ層などの主要コンポーネントを定義し、リクエストフローとレスポンスフローを明確にします。
画面設計においては、ワイヤーフレームやモックアップを用いてインターフェースのレイアウトと構造を具体的に示し、ユーザーフローダイアグラムやスタイルガイドを作成してUIの一貫性を保ちます。これらのプロセスを通じて、基本設計の概念的な記述を、開発チームが理解しやすく、実装可能な具体的な設計へと変換します。
詳細設計書の作成と成果物
基本設計の具体化を経て、詳細設計書の作成に入ります。詳細設計書には、システムの内部構造や動作を明確に示すための様々な図表が含まれます。
- クラス図は、システムのクラス構造とそれらの関係性を視覚的に表現します。
- シーケンス図は、システム内のオブジェクト間の相互作用を時系列に沿って記述し、処理の流れを明確にします。
- 画面設計書は、各画面のレイアウト、UI要素、およびそれらの動作を詳細に定義します。
これらのドキュメントは、開発チームがシステムを正確に実装するための重要な指針となります。
詳細設計書を作成する際には、各機能の入力・処理・出力の流れを明確に記述し、データベースのテーブル定義やリレーションシップを詳述します。また、システム間やモジュール間のデータのやり取りや連携方法を定義し、発生可能なエラーとその処理方法を明記します。詳細設計書は、レビューを通じてその品質を高めるために、明確かつ網羅的に記述される必要があります。
レビューの実施と改善
詳細設計書が完成したら、レビューを実施し、その品質を評価します。レビューでは、まず基本設計との整合性を確認し、システム要件が詳細設計に適切に反映されているかを検証します。
次に、プログラミングとテストの実現可能性を評価し、設計が実装可能であることを確認します。レビューアは、詳細設計書に記載された各機能やデータベースの実装方法、エラー処理方法などを詳細に確認し、テストケースに基づいて操作やエラー発生時の条件を検証します。仮想サーバやRDBを使用する場合、環境準備の複雑さを考慮しながら、現実的な設計であるかを評価します。
レビューの結果、問題点が指摘された場合は、詳細設計書を修正し、改善を行います。修正後、再度レビューを実施し、問題点が解消されたことを確認します。このプロセスを繰り返すことで、詳細設計書の品質を高め、開発段階での手戻りを最小限に抑えることができます。
詳細設計書のレビューポイント
詳細設計書のレビューでは、基本設計との整合性やプログラミング、テストの実現可能性など、多角的な観点から品質を評価します。これらのレビューポイントを理解し、チェックリストとして活用することで、より品質の高い詳細設計書を作成できます。
基本設計との整合性確認
詳細設計書レビューにおいて、基本設計との整合性確認は不可欠です。まず、要件定義書の内容が詳細設計書に適切に反映されているかを確認します。要件定義書に記載された機能や性能に関する要件が、詳細設計書において具体的にどのように実現されるかが明確に記述されている必要があります。
次に、システムの概念が要件を満たしているかを確認します。要件を満たすために必要な概念が詳細設計書に明示され、その概念に基づいて設計が進められているかを検証します。もし概念の分離や要件の訂正が必要な場合は、基本設計に立ち返って修正を行います。
設計の過程で仕様が不明瞭だった点については、関係者へのQAを通じて明確化し、その回答を証跡として一覧化します。これにより、設計の根拠を明確にし、後々のトラブルを防止します。
例えば、ユーザー認証機能の設計において、要件定義書で定められたセキュリティレベルを満たすために、詳細設計書では具体的な認証方式や暗号化方式を明記する必要があります。また、データベース設計においては、要件定義書で定義されたデータ構造やデータ量を考慮し、適切なテーブル設計やインデックス設計を行う必要があります。
プログラミングとテストの実現可能性
詳細設計書がプログラミングとテストの実現可能性を考慮しているかを確認します。
- API設計の確認では、APIに漏れがないかを検証します。
- 必要な機能がAPIとして提供されているか、APIのインターフェースが適切に定義されているかを確認します。
- データの流れの確認では、データの流れに漏れがないかを検証します。
- データの入力から出力までの流れが詳細設計書に明確に記述され、データが適切に処理されることを確認します。
ネーミングの適切性も重要です。APIやデータベースの命名規則が適切であり、一貫性があるかを確認します。例えば、APIの命名規則がRESTful APIのガイドラインに従っているか、データベースのテーブル名やカラム名がデータの意味を明確に表しているかを確認します。
テストの実現可能性の観点からは、変数がnilの場合にエラーが発生するようなコードになっていないかを確認します。selectやupdateを行う際に、対象としているstatusが正しいかを確認します。
コードの一貫性も重要です。不要なメソッドが削除されているか、コーディングや名前に一貫性があるかを確認します。例えば、エラー処理が適切に行われているか、例外処理が一貫して行われているかを確認します。
詳細設計書のサンプルとテンプレート
詳細設計書を作成する上で、サンプルとテンプレートは非常に有効なリソースです。これらを活用することで、効率的に設計作業を進めることができます。
サンプル設計書の活用方法
サンプル設計書は、詳細設計書の具体的なイメージを掴む上で非常に役立ちます。例えば、プロジェクト管理システムの詳細設計書サンプルを参考にすることで、各項目の記述方法や構成を理解することができます。
システム概要、アーキテクチャ設計、データベース設計、API設計、画面設計、セキュリティ設計、テスト計画といった各項目の記述例を確認し、自身のプロジェクトに適用可能な部分を参考にします。特に、画面遷移図やデータモデル図などの図表は、システムの動作や構造を視覚的に理解するのに役立ちます。
サンプル設計書をそのままコピーするのではなく、自身のプロジェクトの要件に合わせてカスタマイズすることが重要です。例えば、ECサイトのサンプル設計書を参考に、会員管理機能や商品管理機能の設計を具体化することができます。
サンプル設計書は、詳細設計書の品質向上と効率的な作成を支援する強力なツールとなります。
テンプレートのカスタマイズ
詳細設計書のテンプレートは、プロジェクトごとに異なる要件に合わせてカスタマイズすることが重要です。テンプレートには、システム概要、アーキテクチャ設計、データベース設計、API設計、画面設計、セキュリティ設計、テスト計画などの基本的な項目が含まれていますが、プロジェクトの特性に応じて必要な項目を追加したり、不要な項目を削除したりする必要があります。
例えば、大規模なエンタープライズシステムの場合、セキュリティ要件が非常に重要になるため、セキュリティ設計に関する項目を詳細に記述する必要があります。一方、小規模なWebアプリケーションの場合、API設計や画面設計に重点を置くことが考えられます。
テンプレートをカスタマイズする際には、プロジェクトの目的、機能要件、技術的な制約などを考慮し、最適な構成になるように調整します。また、テンプレートの各項目には、具体的な記述例やサンプルを含めることで、設計者がスムーズに作業を進めることができるように工夫します。
例えば、データベース設計の項目には、ER図やテーブル定義書のサンプルを添付すると効果的です。
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おわりに
詳細設計は、システム開発の成否を左右する重要な工程です。この記事で解説したポイントを参考に、明確で質の高い詳細設計書を作成し、開発プロジェクトを成功に導いてください。
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