ソフトウェア開発における非機能要件: 完全ガイド

ソフトウェアの構築に関しては、機能要件、つまりシステムが何を行うか、どのように動作するかに焦点が当てられることがよくあります。ただし、非機能要件 (NFR) は、さまざまな条件下でシステムがどのように動作および実行されるかを定義するため、同様に重要です。このブログ投稿では、非機能要件の世界、ソフトウェア開発におけるその重要性、そしてそれがプロジェクトの成功にどのように貢献するのかを探っていきます。
非機能要件とは何ですか?
非機能要件とは、システムの特定の機能ではなく、システムの品質と運用基準を指します。これらはシステムのパフォーマンスの「方法」に対処し、セキュリティ、パフォーマンス、スケーラビリティ、使いやすさなどの側面をカバーします。これらの要件により、ソフトウェアが品質とパフォーマンスの特定の基準を満たしていることが保証され、優れたユーザー エクスペリエンスと安定した動作が可能になります。
たとえば、機能要件ではユーザーがシステムにログインできることが規定されている一方で、非機能要件では、システムが速度を低下させることなく 1 分あたり最大 1,000 回のログインを処理する必要があることが規定されています。基本的に、NFR は、現実世界のシナリオでシステムがどの程度うまく機能するかを決定します。
ソフトウェア開発における非機能要件の重要性
機能要件はシステムが何を行うべきかを概説しますが、非機能要件はシステムが効率的、安全、確実に動作するように構築されていることを保証します。 NFR を無視すると、ユーザー エクスペリエンスの低下、セキュリティの脆弱性、パフォーマンスのボトルネックが発生する可能性があります。 NFR が重要である理由は次のとおりです:

1. ユーザー満足度: システムが遅かったり、不安定であったり、使いにくかったりすると、たとえ技術的には機能していても、ユーザーはイライラしてしまいます。非機能要件により、システムの応答性とユーザーフレンドリー性が確保されます。
2. 運用の安定性: パフォーマンス、信頼性、セキュリティなどの NFR により、ソフトウェアが高トラフィックやサイバー脅威などのさまざまな状況に対処できることが保証されます。
3. 法的コンプライアンス: 一部の業界では、セキュリティやコンプライアンスなどの非機能要件に含まれる規制への厳格な遵守が求められます。 開発プロセスの早い段階で NFR に焦点を当てることで、チームはコストのかかるやり直しを回避し、ソフトウェアが実際に使用できる状態にあることを確認できます。 一般的なタイプの非機能要件 非機能要件にはさまざまなシステム属性が含まれており、それぞれが異なる運用面に焦点を当てています。最も一般的なタイプのいくつかを次に示します:
4. パフォーマンス パフォーマンス要件は、システムがユーザーのアクションや外部イベントにどれだけ速く応答するかを定義します。これには、負荷が高い場合のロード時間、応答時間、スループット、スケーラビリティなどの側面が含まれます。たとえば、システムは、クラッシュしたり速度が低下したりすることなく、1 分あたり 10,000 件のトランザクションを処理する必要がある場合があります。
5. セキュリティ セキュリティ要件により、システムが不正アクセス、データ侵害、その他のサイバー脅威から確実に保護されます。これには、暗号化、認証メカニズム、アクセス制御、データ プライバシー標準が含まれます。セキュリティ NFR では、すべての機密データを AES-256 を使用して暗号化する必要があると規定されている場合があります。
6. スケーラビリティ スケーラビリティ要件は、システムの拡張能力と増大する需要に対応する能力に対処します。これには、水平方向 (マシンを追加する) と垂直方向 (既存のマシンにさらにパワーを追加する) の両方の拡張性が含まれます。例としては、システムがパフォーマンスを低下させることなく、現在 10,000 人のユーザーをサポートし、来年には 100,000 人のユーザーをサポートできるようにすることが考えられます。
7. 使いやすさ ユーザビリティ要件は、ソフトウェアの使いやすさと使いやすさに重点を置いています。これには、直感的なナビゲーション、明確なインターフェイス設計、さまざまなタイプのユーザーがアクセスできる機能などの要素が含まれます。たとえば、システムではユーザーが 3 回のクリックまたはタップ以内にタスクを完了できる必要があります。
8. 信頼性 信頼性により、システムが一貫して利用可能であり、長期間にわたって障害なく動作することが保証されます。これには、稼働時間、耐障害性、エラー処理などの側面が含まれます。信頼性 NFR では、システムの一定期間の稼働率が 99.9% である必要があると記載されている場合があります。
9. 保守性 保守性要件は、時間の経過とともにシステムを更新、修正、強化することがいかに簡単であるかを定義します。これには、モジュール式アーキテクチャ、明確なドキュメント、適切に構造化されたコードなどの要素が含まれます。保守性要件では、コードの変更は 2 週間以内に実装する必要があると指定されている場合があります。
10. コンプライアンス コンプライアンス要件により、システムが法律、規制、および組織の基準を満たしていることが保証されます。これは、GDPR、HIPAA、PCI-DSS などの規制が適用される医療、金融、政府などの業界では特に重要です。たとえば、コンプライアンス NFR では、GDPR 規制に準拠したデータ ストレージの実践が必要になる場合があります。 非機能要件と機能要件の違い 機能要件と非機能要件の主な違いは、その焦点にあります。機能要件は、ユーザーのログイン、支払い処理、レポートの生成など、システムが実行する必要があるアクションを記述します。一方、非機能要件は、システムが支払いを処理する速度、ログイン プロセスの安全性、より多くのユーザーを処理するためにシステムを拡張する方法など、これらのアクションの品質特性に焦点を当てます。 機能要件はコア機能を定義するために不可欠ですが、非機能要件はシステム全体の品質を保証するものであり、どちらも同様に重要です。 非機能要件を特定して文書化する方法 非機能要件を適切に特定して文書化することが、堅牢でスケーラブルなシステムを実現する鍵となります。アプローチ方法は次のとおりです:
11. 関係者インタビュー 利害関係者は多くの場合、システムのパフォーマンス、セキュリティ、使いやすさについて明確な期待を持っています。インタビューを実施してこれらの期待に関する洞察を収集し、すべての重要な NFR が確実に捕捉されるようにします。
12. ユースケースのシナリオ ユースケースのシナリオを構築すると、実際の状況でシステムがどのように使用されるかを特定するのに役立ちます。ユーザー ジャーニーに焦点を当てることで、システムのパフォーマンスに影響を与える非機能的な属性を正確に特定できます。
13. メトリクスとベンチマークの定義 各 NFR について、測定可能なベンチマークと基準を確立します。たとえば、3 秒未満のページ読み込み時間または 99.9% のシステム稼働時間を指定します。これらのメトリクスにより、開発中の NFR のテストと検証が容易になります。 非機能要件の定義における課題 非機能要件の定義は、その抽象的な性質により、機能要件よりも困難になる可能性があります。一般的な課題には次のようなものがあります。 • 測定可能性: 非機能要件には明確な指標が欠けていることが多く、要件が満たされているかどうかを評価することが困難です。 • 進化するニーズ: プロジェクトが進化するにつれて、特にアジャイル開発プロセスや反復開発プロセスでは、非機能要件を調整する必要がある場合があります。 • 矛盾する優先順位: どの NFR がより重要であるかについて、さまざまな関係者が矛盾する見解を持っている可能性があり、パフォーマンス、セキュリティ、使いやすさの間でトレードオフが発生します。 非機能要件を処理するためのベスト プラクティス 非機能要件を効果的に管理するには、次のベスト プラクティスに従ってください。 • NFR の優先順位付け: すべての NFR が同じ重みをもつわけではありません。セキュリティやパフォーマンスなどの最も重要な属性に焦点を当て、開発の初期段階でそれらが優先されるようにします。 • NFR を設計に統合: 設計段階で非機能要件に対処し、開発後の問題を回避します。これは、コストのかかるやり直しを防ぐのに役立ちます。 • 明確な指標を確立する: テストと検証が可能な定義されたベンチマークを使用して、各非機能要件が測定可能であることを確認します。 アジャイルおよびDevOps環境における非機能要件の役割 アジャイルおよび DevOps 環境では、非機能要件を継続的に統合し、機能要件と並行してテストする必要があります。定期的な反復と継続的なフィードバックにより、チームは開発全体を通じてソフトウェアがパフォーマンス、セキュリティ、ユーザビリティの基準を確実に満たしていることを確認できます。 自動化ツールは、負荷処理やセキュリティなどの非機能属性をテストする場合にも重要です。これらのテストを開発パイプラインに組み込むことで、チームは問題を迅速に特定して解決できます。 結論 非機能要件は、ソフトウェアが機能するだけでなく、効率性、拡張性、安全性、そしてユーザーフレンドリーであることを保証するために不可欠です。ソフトウェア開発プロセスの初期段階でパフォーマンス、セキュリティ、ユーザビリティ、その他の NFR に取り組むことで、チームはビジネス ニーズとユーザーの期待の両方を満たす堅牢で高品質の製品を提供できます。 非機能要件を理解し、適切に定義することは、現実のシナリオで適切に機能する、信頼性が高くスケーラブルなシステムを構築するための鍵となります。アジャイル、DevOps、または従来の開発モデルのいずれで作業している場合でも、NFR を効果的に処理することは、ユーザー満足度の向上と長期的なシステムの安定性につながります。

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