ソフトウェア工学：高品質な製品開発

ソフトウェア工学：高品質な製品開発

概要

「もの作り」の考え方を、形のない情報の世界に持ち込んだものが、ソフトウェア工学です。高品質な計算機用手順書、つまりソフトウェアを、能率的に開発するための秩序だった取り組み方のことです。ソフトウェア工学は、ただ手順書を書く、いわゆるプログラミングだけではありません。計画を立て、設計を行い、実際に作り、試し、動かし、保守するという、ソフトウェア開発の全ての段階を包含します。そして、品質、費用、完成時期を最も良い状態にするための方法や手順を研究する学問分野であり、実際に使える技術体系でもあります。

近年、情報化社会の進展に伴い、ソフトウェアの重要性は増しています。身の回りの家電製品から、社会を支える重要なシステムまで、あらゆる場面でソフトウェアが活躍しています。ソフトウェアの重要性が増すにつれ、それを支えるソフトウェア工学の重要性も高まっています。小さな手順書であれば、個人で簡単に作れますが、大規模で複雑な手順書を作る場合は、ソフトウェア工学に基づいた開発手法を用いることが不可欠です。例えば、家の設計図なしに家を建てるのは困難なように、複雑なソフトウェアも、しっかりとした設計図、つまり設計に基づいて開発しなければ、完成させることは難しいでしょう。

ソフトウェア工学は、大規模な手順書の開発において、複数の人々が協力して作業を進めるための一つの「共通語」のような役割も果たします。共通の用語や手順を用いることで、誤解や行き違いを防ぎ、円滑な共同作業を実現できます。また、開発の各段階で品質を確認するための手法も提供しており、これにより、欠陥の少ない高品質な手順書を作り上げることが可能となります。ソフトウェア工学に基づいた開発手法を採用することで、計画通りに開発を進め、高品質なソフトウェアを完成させ、プロジェクトを成功に導くことができるのです。このように、現代社会においてソフトウェア工学は、なくてはならない重要な技術となっています。

歴史

計算機用の手順書き、すなわち、ソフトウェアを作る技術は、その歴史において様々な変化を遂げてきました。ソフトウェアを作ることを専門とする技術、すなわちソフトウェア工学という言葉が初めて使われたのは、１９６０年代後半です。当時は、ソフトウェアの作り方は、職人の技のような個人の能力に頼る部分が大きく、ソフトウェアの出来栄えや完成時期を予測することが難しい状況でした。このような、ソフトウェア開発における様々な問題を解決するために、ものづくりにおける設計や開発、試験といった手順を体系化した、工学的な考え方を取り入れる必要性が認識され、ソフトウェア工学という分野が確立されてきました。

初期のソフトウェア工学では、滝が上から下に流れるように、あらかじめ決められた工程を順番に進めていく、ウォーターフォールモデルと呼ばれる開発手法が重視されていました。各工程は、上流から下流へと一方通行で進み、前の工程に戻ることは想定されていませんでした。しかし、ウォーターフォールモデルでは、開発の途中で顧客の要望が変わった場合や、予期せぬ問題が発生した場合に対応することが難しいという課題がありました。

その後、より柔軟で変化に対応しやすい開発手法として、アジャイル開発などの、短い期間で開発と確認を繰り返す手法が登場しました。アジャイル開発では、顧客と開発者が密に連携を取りながら、短い期間で機能を追加していくことで、変化への対応を容易にしています。このように、状況に応じて様々な開発手法が使い分けられるようになりました。

近年では、情報を蓄積して処理を行う大きな計算機を共同で利用する、いわゆる共用計算機環境や、人間の知的な活動を模倣する技術である人工知能技術の発展は、ソフトウェア開発の手法にも大きな影響を与えています。共用計算機環境では、多くの計算機を繋いで一つの大きな計算機のように利用することで、大規模なソフトウェア開発が可能になりました。また、人工知能技術は、ソフトウェアの試験作業や、一部の設計作業を自動化することで、開発期間の短縮や品質の向上に貢献しています。このように、ソフトウェア工学は常に進化を続けている分野と言えるでしょう。

基本原則

使う人の望みをしっかりと理解し、質の高い処理手順の集まりを無駄なく作り上げることが、処理手順作りにおける根本的な考え方です。そのため、様々な方法が考え出されています。

まず、使う人が何を求めているのかを正しく理解し、それを設計書に書き記すことが大切です。あいまいな表現は避け、具体的な言葉で表現することで、後の工程での誤解を防ぎます。

次に、設計の段階では、処理手順の集まりを小さな部品に分けたり、共通の性質を持つものをまとめて扱うことで、複雑な仕組みを理解しやすく、扱いやすくします。これは、大きな建物を建てる際に、土台、柱、壁、屋根といった部品に分けて設計するのと同じです。

そして、実際に処理手順を書く段階では、読みやすく、後から変更しやすいように一定の規則に従って書くことが重要です。誰が見ても理解しやすい書き方をすることで、共同作業がスムーズに進み、後から修正が必要になった場合でも、容易に対応できます。

さらに、様々な方法で繰り返し試し、欠陥を早く見つけて直すことも重要です。小さな部品ごとの試験、部品を組み合わせた試験、全体を動かしてみる試験など、それぞれの段階で入念に試験を行います。これは、建物を建てる際に、土台がしっかりしているか、柱はまっすぐに立っているか、屋根は雨漏りしないかなどを確認するのと同様です。

これらの各工程を適切に管理することで、質の高い処理手順の集まりを無駄なく作り上げることができるのです。建物を建てるのと同じように、各工程を丁寧に進めることで、最終的に高品質なものが完成します。

手法

ものづくりをうまく進めるための手順、つまり開発手法は、計算機を使った仕組み作り、いわゆるソフトウェア工学において様々なものが考え出されてきました。それぞれの持ち味を理解し、場面に応じて使い分けることが大切です。代表的な手法として、滝の流れのように順番に工程を進める滝流れモデル、機敏さを重視した素早い開発手法、そしてリスクへの対応を重視した螺旋モデルが挙げられます。

まず、滝流れモデルは、各工程を順番に進める手法です。滝が上から下に流れるように、企画から設計、作り方、試験、そして運用という流れで、一つずつ丁寧に進めていきます。この手法は、大規模な計画、例えばたくさんの人が関わる複雑な仕組みづくりに向いています。あらかじめ全体像を把握し、各工程を綿密に計画することで、大きな手戻りを防ぎ、計画的にものづくりを進めることができるからです。

次に、素早い開発手法は、短い期間で開発と試験を繰り返す手法です。変化の激しい現代において、顧客の要望や市場の動向に柔軟に対応できることが求められます。この手法は、小さな単位で開発を進め、顧客からの反応を見ながら修正していくため、変化への対応力が高いという利点があります。比較的少人数で、柔軟な対応が必要な計画に向いています。

最後に、螺旋モデルは、リスク管理に重点を置いた手法です。螺旋階段を登るように、計画を少しずつ進めながら、同時にリスクの洗い出しと対応を行います。開発の初期段階で試作品を作り、顧客に確認してもらうことで、早い段階で問題点や改善点を発見し、大きな失敗を防ぐことができます。リスクの高い計画や、新しい技術を使う計画に適しています。

どの手法を選ぶかは、計画の規模や種類、リスクの大きさなどによって慎重に検討する必要があります。滝流れモデルのように堅実さを重視する場合もあれば、素早い開発手法のように柔軟性を重視する場合、螺旋モデルのようにリスク対応を重視する場合もあります。状況に合わせて最適な手法を選び、ものづくりを成功に導くことが重要です。

将来展望

計算機を使う仕組み作りは、これからもっともっと大切になっていきます。ものをインターネットにつなぐ技術や、たくさんの情報を集めて役立てる技術、そして人のように考える機械を作る技術などがどんどん進歩しています。こうした進歩によって、仕組み作りには新しい難しさやチャンスが生まれています。

これから、計算機を使う仕組み作りのやり方は、新しい技術に対応できる新しい方法や道具を生み出していく必要があります。例えば、仕組み作りを自動で進める技術や、インターネットと相性の良い作り方、そして安全性を高める工夫なども大切な課題です。計算機を使う仕組み作りは、常に変わり続ける技術の進歩に対応しながら、より良い仕組みを、より早く作るために、進化し続ける分野です。

これからの情報化社会を支えるためには、計算機を使う仕組み作りの役割は、ますます大きくなっていきます。そして、優秀な仕組み作りの技術者を育てることも、社会全体で取り組むべき大切な課題として考えられるようになるでしょう。例えば、子供たちが楽しみながら仕組み作りを学べる教材や、経験を積んだ技術者が新しい技術を学ぶための研修などが重要になります。また、様々な分野の専門家と協力して、より良い仕組み作りを目指すことも必要です。

技術の進歩は速く、私たちの生活は大きく変わっていきます。計算機を使う仕組み作りは、こうした変化に対応していくために欠かせないものです。より便利で、安全で、豊かな社会を作るために、仕組み作りの技術は進化し続け、社会を支えていく力となるでしょう。そして、より多くの人が仕組み作りの大切さを理解し、技術の進歩を応援していくことが、未来の社会をより良くしていくために大切なことだと考えられます。

まとめ

プログラムを作るための学問や技術のまとまり、それがプログラム工学です。この技術は、質の高いプログラムを、早く、そしてムダなく作るための方法を学ぶものです。プログラム作りには、計画を立て、設計をし、実際に作り、試し、動かし、そしてきちんと動くように見守る、といった様々な段階があります。プログラム工学は、これらの全ての段階を扱います。また、質の高いプログラムを、お金をかけすぎず、決められた時間内に作るための、色々なやり方や大切な考え方を教えてくれます。

今、私たちの社会では、コンピュータやインターネットがなくてはならないものになっています。そのため、プログラムの大切さもどんどん増しています。それに伴い、質の高いプログラムをきちんと作るためのプログラム工学の役割も、ますます重要になってきています。人工知能や、あらゆるものがインターネットにつながる技術など、新しい技術が次々と出てきています。プログラム工学も、これらの新しい技術に対応しながら、これからも発展していくでしょう。質の高いプログラムを作ることで、私たちの社会をより良くしていくことが、プログラム工学に期待されています。

これからの社会で活躍していくためには、プログラム工学の知識や技術を身につけることが、大きな力となるでしょう。プログラム工学を学ぶことで、様々な課題を解決するための、論理的な考え方や問題解決能力を養うことができます。また、チームで協力して仕事を進めるための、コミュニケーション能力も身につけることができます。これらの能力は、プログラムを作る仕事だけでなく、他の仕事でも役に立つ、大切な力となるでしょう。だからこそ、プログラム工学を学ぶことは、これからの社会で活躍するために、大きな武器となるのです。