システム設計とは？初心者向け学習ステップを紹介！

こんにちは、りょっちーです。

わたしは主に会社で使用するシステムを作るシステムエンジニアとして約8年働いています。

システム開発において「設計」は非常に重要な工程です。しかし、初心者にとっては「システム設計」と聞いても、何をどう考えればいいのか分かりづらいかもしれません。本記事では、具体的な例として 「レストランの注文システム」 を取り上げ、システム設計の基本概念についての学習ステップを紹介していきます。
この記事を読んで、設計について少しでも理解が進むと嬉しいです！

システム設計とは？

システム設計とは、システムを開発する前にその構造や仕様を決める工程のことです。
これにより、開発の方向性が明確になり、実装のしやすさやメンテナンス性が向上します。

システム設計は大きく分けて以下の2つのステップがあります。

• 基本設計（外部設計）：システム全体の構成や機能を決める
• 詳細設計（内部設計）：個々の機能をどのように実装するかを決める

例えば「レストランの注文システム」 を作る場合、

• 基本設計では「客がタブレットで料理を注文する」「スタッフが注文状況を管理できる」といったシステムの大枠を決めます。
  もう少し細かく言うと基本設計では、システム全体の流れや必要な情報を把握するための設計を行います。
• 詳細設計では「どの画面に注文ボタンを設置するか」「どのように注文情報を管理するか」などを具体的に決めていきます。
  こちらは基本設計より細かく、実際にプログラムを組むための設計になります。

要件定義について

システム設計を進める前に、最も重要なのが「要件定義」です。 要件定義とは、システムが満たすべき機能や性能、使いやすさ（ユーザビリティ）などを明確にする作業のことです。

要件定義のポイント

1. 業務の流れを理解する
   • システムが解決すべき課題を把握し、どのように業務をサポートするのかを明確にする。
2. ユーザーのニーズを整理する
   • ユーザーはどのような機能を求めているのか？
   • 使いやすさや効率を向上させるための要件は何か？
3. 技術的な制約を考慮する
   • 開発に使用できる技術、予算、スケジュールなどを考慮して現実的な設計を行う。
4. 非機能要件も明確にする
   • セキュリティ要件、パフォーマンス要件、拡張性などを事前に定義する。

要件定義を行うことで、このシステムが実際にどのように使われるのか、どのような機能が必要になるのか、システムの性能が足りているのかなどの情報がわかるようになります

なぜシステム設計が重要なのか？

システム設計は、以下のような理由から重要視されています。

1. 開発の効率化

設計がしっかりしていれば、開発の際に「この機能はどのように実装するのか？」と迷うことが減り、スムーズに作業を進めることができます。

2. 保守・運用のしやすさ

設計がしっかりしているシステムは、修正や追加機能の実装がしやすくなります。例えば、すでに使われている注文システムに「追加注文の機能を追加したい」となった場合、最初の設計が適切ならスムーズに対応できます。

3. バグの削減

設計段階でしっかりと考えておくことで、開発後に発生するバグを減らすことができます。特に、要件漏れや仕様の曖昧さによるトラブルを防ぐことができます。

注文システムの設計例

1. 要件定義

システム設計の前に、まずは「どのようなシステムを作るのか？」 を明確にしていきます。

ユーザー

• 顧客：レストランで食事をする人
• 店舗スタッフ：注文を管理し、調理や配膳を行う人

主な機能

• 顧客：メニューを閲覧し、注文を確定する
• 店舗スタッフ：注文状況を確認・管理し、調理を進める
• システム：注文確定時にキッチンへ通知を送る、会計処理を行う

基本設計（外部設計）

基本設計では、システムの全体像を決めていきます。

システムフロー

1. 顧客が店内のタブレットやスマホからメニューを選択し、注文を確定する。
2. 注文情報がシステムに送信され、キッチンディスプレイやスタッフの端末に通知される。
3. 料理が完成すると、システムがスタッフに配膳指示を出す。
4. 顧客が食事を終えると、会計情報が表示され、支払いができる。

使用する技術

• フロントエンド：React / Vue.js（注文画面）
• バックエンド：Node.js / Django（注文管理・処理）
• データベース：MySQL / PostgreSQL（注文履歴・メニュー情報）

詳細設計（内部設計）

詳細設計では、各機能の実装方法を具体化します。

データ設計

データの登録内容や、各情報の結びつきなどを設計します。
実際のデータ設計の詳細については以下の記事を参考にしてみてください
※　データ設計の詳細については記事が書け次第更新します。

API 設計

フロントエンドやバックエンド、データベースなど、作成した各パーツを繋げて動かすための設計をこなっていきます。

APIについては以下の記事を確認してください
※　APIについての記事が書け次第更新します

これにより、顧客がスムーズに注文を行い、店舗スタッフが管理しやすいシステムの構築が可能になります。

システム設計の学習ステップ

システム設計を学ぶ際には、以下の手順で進めると理解しやすくなります。

1. 基本用語を理解する
   • 要件定義、基本設計、詳細設計などの基礎知識を学ぶ。
2. シンプルなシステムの設計を考えてみる
   • 例：「レストランの注文システム」の基本設計を考えてみる。
3. 実際の設計資料を読んでみる
   • 既存の設計書やアーキテクチャを調べて理解を深める。
4. 小さな機能から実装してみる
   • 例えば「注文画面のUI設計」→「注文データの保存」→「通知機能の追加」など順を追って実装する。
5. 他のシステムの設計を調査し、応用する他のシステムの設計を調査し、応用する
   • 既存のサービスの設計を調べ、どのような考え方が使われているのか学ぶ。

この手順で学習を進めることで、システム設計の基礎をしっかりと身につけることができます。

各ステップの具体的な内容は以下の記事を参考にしてみてください

※　記事が書け次第、更新します

まとめ

システム設計は、システム開発において欠かせない重要なプロセスです。

• システム設計とは、システムを開発する前にその構造や仕様を決める工程
• 設計がしっかりしていると、開発がスムーズになり、バグも少なくなる
• 基本設計（外部設計）や詳細設計（内部設計）など各工程ごとの知識を身に着けていくことが重要
• 学習ステップを踏みながら、シンプルな設計から実践してみよう！

今後、より具体的なシステム設計の手法についても解説していきますので、ぜひチェックしてみてください！

以上、りょっちーでした！