【初心者向け】効果的なプログラム設計書の書き方｜テンプレートと作成のコツを紹介

プログラム設計書って難しそう…と感じている方も多いのではないでしょうか？

実は、プログラム設計書は開発の成功を左右する重要な文書なんです。うまく書けると、開発がスムーズに進むだけでなく、バグの少ない高品質なプログラムを作れる可能性が高まります。

この記事では、プログラム設計書の基本から実践的な書き方のコツまで、初心者の方にもわかりやすく解説していきます。設計書作成に悩んでいる方は、ぜひ参考にしてくださいね。

プログラム設計書とは

プログラム設計書は、これから作るプログラムの設計図のようなものです。簡単に言えば、「どのようにプログラムを書いていくのかを詳しく記述した文書」のことを指します。

家を建てる時の設計図と同じように、プログラム開発においても設計書は非常に重要な役割を果たします。

プログラム設計書の役割

これらの役割を果たすことで、プログラム開発をスムーズに進め、高品質なソフトウェアを作ることができるのです。

プログラム設計書の重要性

プログラム設計書を作成することには、以下のような重要な意義があります。

1. 正確なプログラミング作業をスムーズに実現できる

プログラム設計書があることで、完成形のイメージをしながら手順に沿って開発を行うことができます。これにより、スムーズに正確なプログラミング作業が行えます。

特に、複数人でチーム開発を行う場合、プログラム設計書は共通の指針となり、メンバー間の認識の齟齬を防ぐことができます。

2. エラーを防げる

プログラム設計書がない場合、開発はプログラマー自身の裁量で行われることになります。そうすると無駄なコードを書いてしまったり、後でエラーが発生してしまう可能性が高くなります。

プログラム設計書によって最低限必要なプログラミングでの開発が可能となるため、エラーをできるだけ防ぐことができます。

3. 保守管理の負担を軽減できる

システム開発は、完成したシステムを納品して終わりというわけではありません。その後、実際にシステムを安定して運用できるよう、保守管理を行うのも重要な業務です。

もし保守管理においてトラブルやエラーが発生した場合、コードを解析し一から調査をすることになります。その際、プログラム設計書があればどんな仕様なのかや使われているコードがすぐに分かります。

保守管理は開発したプログラマーでないメンバーが行うことも多くあるため、誰が見ても分かるプログラム設計書があることで負担を減らすことができます。

プログラム設計書の基本構成

プログラム設計書の基本的な構成要素を見ていきましょう。これらの要素を含めることで、より効果的な設計書を作成できます。

構成要素	説明
1. 表紙・目次	プロジェクト名、文書名、バージョン、作成日、作成者名などを記載
2. システム概要	開発するシステムの全体像を簡潔に説明
3. 機能仕様	システムの各機能について詳細に記述
4. データ設計	システムで扱うデータの構造を定義
5. 画面設計	ユーザーインターフェースの設計を記述
6. システム構成	システムの全体構造を説明
7. テスト計画	システムのテスト方法を記述

それでは、各要素について詳しく見ていきましょう。

1. 表紙・目次

設計書の最初には表紙と目次をつけましょう。表紙には以下の情報を含めます：

目次は文書の構成を一目で把握できるようにするために重要です。章立てを明確にし、ページ番号も記載しましょう。

2. システム概要

ここでは、開発するシステムの全体像を簡潔に説明します。以下の点を含めると良いでしょう：

3. 機能仕様

システムの各機能について詳細に記述します。各機能について以下の項目を説明しましょう：

4. データ設計

システムで扱うデータの構造を定義します。主に以下の項目を含めます：

5. 画面設計

ユーザーインターフェースの設計を記述します。以下の要素を含めましょう：

6. システム構成

システムの全体構造を説明します。主に以下の項目を含めます：

7. テスト計画

システムのテスト方法を記述します。以下の項目を含めましょう：

プログラム設計書作成のコツ

効果的なプログラム設計書を作成するためのコツをいくつか紹介します。これらを意識して作成することで、より質の高い設計書を作ることができます。

1. 明確で簡潔な記述を心がける

設計書は多くの人が読むものです。そのため、誰が読んでもわかりやすい記述を心がけましょう。専門用語を使う場合は、必要に応じて注釈をつけるのも良いでしょう。

また、長々と説明するよりも、箇条書きや表を活用して簡潔にまとめるのが効果的です。

2. 図表を活用する

「百聞は一見にしかず」というように、図表を使うことで複雑な概念や構造を視覚的に表現できます。特に以下のような図表は効果的です：

図表の種類	用途
フローチャート	処理の流れを表現
ER図	データベースの構造を表現
画面遷移図	ユーザーインターフェースの流れを表現
システム構成図	システム全体の構造を表現

これらの図表を適切に使用することで、文章だけでは伝わりにくい情報も明確に伝えることができます。

3. 一貫性を保つ

設計書全体を通して、用語や記述方法の一貫性を保つことが重要です。例えば：

一貫性を保つことで、読み手の混乱を防ぎ、理解を促進することができます。

4. レビューと修正を繰り返す

設計書は一度書いて終わりではありません。以下のようなプロセスを繰り返すことで、より質の高い設計書に仕上げることができます：

1. 設計書の初稿を作成する
2. チームメンバーや上司にレビューしてもらう
3. フィードバックを基に修正する
4. 必要に応じて再度レビューを行う
5. 最終版を完成させる

このプロセスを通じて、抜け漏れや矛盾を減らし、より完成度の高い設計書を作ることができます。

プログラム設計書のテンプレート

効率的に設計書を作成するには、テンプレートを活用するのが有効です。以下に、基本的なプログラム設計書のテンプレートを示します。

セクション	内容
1. 表紙	プロジェクト名、文書名、バージョン、作成日、作成者名
2. 目次	自動生成される目次を挿入
3. システム概要	目的、主な機能、対象ユーザー、開発環境
4. 機能仕様	各機能の詳細説明、入力項目、処理の流れ、出力結果、エラー処理
5. データ設計	データベース設計、ER図、データフロー図
6. 画面設計	画面遷移図、各画面の詳細
7. システム構成	システム構成図、使用ハードウェア・ソフトウェア一覧、ネットワーク構成
8. テスト計画	テスト項目、手順、期待される結果、テストデータ

このテンプレートを基に、プロジェクトの特性に合わせて必要な項目を追加したり、不要な項目を削除したりして、カスタマイズしていくとよいでしょう。

プログラム設計書作成時によくある間違い

プログラム設計書を作成する際、初心者がよく陥りがちな間違いがいくつかあります。これらを知っておくことで、より質の高い設計書を作成することができます。

1. 詳細が不足している

設計書の目的は、プログラムの詳細を明確にすることです。しかし、初心者は必要な情報を十分に記載しないことがあります。

例えば、「ユーザー登録機能を実装する」と書くだけでは不十分です。以下のような詳細が必要です：

2. 曖昧な表現を使用している

「だいたい」「おおよそ」「～くらい」といった曖昧な表現は、設計書では避けるべきです。具体的な数値や条件を明記しましょう。

例えば、「ログインは数回失敗するとロックする」ではなく、「ログインは5回連続で失敗すると30分間アカウントをロックする」のように具体的に記述します。

3. 想定外の状況を考慮していない

正常系（想定通りの動作）だけでなく、異常系（エラーや例外的な状況）も考慮することが重要です。以下のような点を忘れずに記載しましょう：

4. 他のシステムとの連携を考慮していない

多くのシステムは単独で動作するわけではありません。他のシステムやサービスとの連携を考慮することが重要です。以下のような点を明確にしましょう：

5. セキュリティについて言及していない

セキュリティは設計段階から考慮すべき重要な要素です。以下のようなセキュリティ対策について記述しましょう：

プログラム設計書の具体例

ここでは、プログラム設計書の一部の具体例を示します。これらの例を参考に、自分のプロジェクトに合わせた設計書を作成してみましょう。

機能仕様の例：ユーザー登録機能

機能名	ユーザー登録
機能の詳細説明	新規ユーザーがシステムに登録するための機能。ユーザー情報を入力し、バリデーションを通過した後にデータベースに保存する。
入力項目	・ユーザー名：半角英数字、3〜20文字 ・メールアドレス：正しい形式のメールアドレス ・パスワード：半角英数字記号、8〜30文字 ・パスワード（確認用）：上記と同じパスワード
処理の流れ	1. ユーザーが入力フォームに情報を入力 2. フロントエンドでの初期バリデーション 3. サーバーサイドでのバリデーション 4. メールアドレスの重複チェック 5. パスワードのハッシュ化 6. ユーザー情報のデータベースへの保存 7. 確認メールの送信 8. 登録完了画面の表示
出力結果	ユーザー登録完了画面、またはエラーメッセージ
エラー処理	・入力値が不正な場合：エラーメッセージを表示し、再入力を促す ・メールアドレスが既に登録されている場合：その旨を表示し、別のメールアドレスの使用を促す ・データベース保存に失敗した場合：エラーメッセージを表示し、管理者に通知を送る

このような具体的な記述により、開発者は明確な指針を得ることができ、効率的な開発が可能になります。

まとめ

プログラム設計書は、プログラム開発の成功を左右する重要な文書です。本記事では、プログラム設計書の基本から作成のコツ、よくある間違いまで幅広く解説しました。

設計書作成の際は、以下の点を心がけましょう：

これらのポイントを押さえることで、より質の高いプログラム設計書を作成することができます。そして、質の高い設計書は、プロジェクトの成功率を高め、保守性の高いプログラムの開発につながります。

プログラム設計書の作成は簡単ではありませんが、経験を積むことで上達していきます。この記事で紹介した内容を参考に、ぜひ効果的なプログラム設計書の作成に挑戦してみてください。