软件开发中的非功能性需求：完整指南

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. 定义指标和基准 对于每个 NFR，建立可衡量的基准和标准。例如，指定页面加载时间低于三秒或 99.9% 的系统正常运行时间。这些指标使得在开发过程中测试和验证 NFR 变得更加容易。 定义非功能性需求的挑战 由于其抽象性质，定义非功能性需求可能比功能性需求更具挑战性。一些常见的挑战包括： • 可衡量性：非功能性需求通常缺乏明确的衡量标准，因此很难评估它们是否得到满足。 • 不断变化的需求：随着项目的发展，非功能性需求可能需要调整，特别是在敏捷或迭代开发过程中。 • 优先级冲突：不同的利益相关者可能对哪些NFR 更重要有不同的看法，从而导致性能、安全性和可用性之间的权衡。 处理非功能性需求的最佳实践 要有效管理非功能性需求，请遵循以下最佳实践： • 优先考虑NFR：并非所有NFR 都具有同等的重要性。关注最关键的属性，例如安全性和性能，并确保它们在开发早期就得到优先考虑。 • 将NFR 集成到设计中：在设计阶段解决非功能性需求，以避免开发后期出现问题。这有助于防止代价高昂的返工。 • 建立明确的指标：确保每个非功能性需求都是可衡量的，并具有可测试和验证的已定义基准。 非功能性需求在敏捷和 DevOps 环境中的作用 在敏捷和 DevOps 环境中，非功能需求必须与功能需求一起持续集成和测试。定期迭代和持续反馈可帮助团队确保软件在整个开发过程中满足其性能、安全性和可用性标准。 自动化工具对于测试负载处理和安全性等非功能属性也很关键。通过将这些测试合并到开发流程中，团队可以快速识别并解决任何问题。 结论 非功能性需求对于确保软件不仅功能齐全，而且高效、可扩展、安全和用户友好至关重要。通过在软件开发过程的早期解决性能、安全性、可用性和其他 NFR 问题，团队可以交付强大、高质量的产品，满足业务需求和用户期望。 理解并正确定义非功能性需求是构建在现实场景中表现良好的可靠且可扩展的系统的关键。无论您是采用敏捷、DevOps 还是传统开发模式，有效处理 NFR 都将带来更好的用户满意度和长期系统稳定性。

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