本記事は HRBrain Advent Calendar 2023 の記事です。
はじめに
私の所属する開発チームでは、リリースが遅れがち、コードレビューが溜まりがち、という課題に対して、コードレビューをより早く消化できるよう、経験則で対策を実施してきました。
今回は、制約理論 (TOC) を用いて、その妥当性や、他に打ち手が無かったかを検討してみます。
制約理論 (TOC) とは
制約理論 (Theory of Constraints) とは、エリヤフ・ゴールドラット博士が体系化した、 生産性向上のためのマネジメント理論 です。
※Qiitaのタグでは Table of Contents (目次) の記事が混ざってヒットしますのでご注意を
制約理論は、 「The Goal (邦題: ザ・ゴール)」 という、工場の閉鎖危機に立ち向かうストーリー仕立ての書籍で公開されました。
基本的な考え方は、生産工程全体の中の制約 (ボトルネック) が、最終的な生産力を決定しているので、制約に集中して改善を行うことで、全体最適化することができる、というものです。
絵と図でわかりやすい 「ザ・ゴール コミック版」 もあります。
コミック版は電子書籍で無料お試し版も配信されているので、興味が湧いた方はぜひ。
ソフトウェアエンジニアが目指すべき「目標 (ザ・ゴール)」とは
制約理論での改善に取り組む前に、書籍の冒頭でも述べられている、「目標 (ザ・ゴール)」について考えてみます。
企業にとっての目標とは お金を稼ぐこと である、と書籍では明言されています。
ソフトウェア開発エンジニアは、その目標に対する中間目標をどこに置くべきでしょうか？
その1つは ソフトウェアのリリース ではないでしょうか。
新規機能や機能改善をリリースすれば、既存顧客の契約継続・拡張、あるいは新規顧客獲得といった、お金を生み出すプロセスに貢献できます。
つまり、ソフトウェアのリリースを通して、顧客への訴求力を高め、売上を伸ばすことができます。
マクロに考えると、 リリースしたソフトウェアの機能を使うことで、顧客の利益を向上できるようにすること が最終目標、とも言えそうです。
ひとまず リリースを早くすることで、より早くお金を生み出す ことを 目標 (ザ・ゴール) としてみます。
Slackのリリース関連のチャンネルも 
でまとめてみました。
制約理論のステップ
制約理論における、改善のステップは以下です。
- 制約を見つける
- 制約をどう徹底活用するかを決める
- 他のすべてをステップ2の決定に従わせる
- 制約の能力を高める
- ここまでのステップで制約が解消したらステップ1に戻る
制約 (ボトルネック) とは、処理能力が与えられた仕事と同等以下のリソースのことです。
まずは制約を探してゆきます。
開発工程の制約 (ボトルネック) を探す
制約はどうやって探せばよいでしょうか？
タスク管理ツールを使っているなら、あらゆる作業をタスク化しておけば、タスクの数や滞在時間で算出できそうです。
簡易に見つけるなら、「The Goal」の書籍の事例に倣い、仕掛り作業が溜まっているところを探す、という手もありそうです。
じっくり取り組むなら、バリューストリームマップ等を活用し、現状を図式化しつつ考える、というのも良さそうです。
2023年6月〜7月頃の開発チームでは、コードレビュー待ちのプルリクエストが大量にあり、他の工程と比べて明らかに不健全な状態に見えたので、いくつかの対策を実施しました。
これは、仕掛り作業の山から制約を見つける、というパターンに一致します。
改善すべき点の見つけ方として、間違ったものではなさそうです。
参考: とある朝の様子を 7/1以前にオープンされ、7/1より後にマージされたPR で再現
なぜプルリクエストが滞まっているのか？
簡単に言えば、レビューが優先されない状態にあるからでした。
レビュワーにあたる人々は、実装タスクも割り振られており、そちらを優先しがちでした。
また、特にバックエンドはメインレビュワーが一人で、実装タスクと平行ではとても消化しきれない状態でした。
そのほか、1つあたりのプルリクエストが巨大で、短時間で消化しきれない問題もありました。
実装とレビュー、どっちが大切なの？
最終的な目標 (ザ・ゴール) をお金を設けることとするなら、より大きな価値を生み出せるものが優先、と言えそうです。
価値の大きさに差がないなら、より早く価値を生み出せる＝早くリリースできる方が優先、でしょうか。
つまり、緊急性の高いものを除き、 実装よりレビューを優先すべき ではないでしょうか？
レビュー工程の改善策を洗い出す
理論立てて考えず、経験則と思いつきにより実施した対策は、以下でした。
- 毎日固定してレビューする時間を設ける
- 小さな変更ごとにプルリクエストを発行する
- レビューを極力優先する
- レビュワーを案件ごとに分担する
- バックエンドのメインレビュワーの差し込みタスクの負荷を減らす
改めて、制約理論に基づいて対策を検討してみます。
制約を見つけた後の改善ステップは以下なので、順に考えてみます。
2. 制約をどう徹底活用するかを決める
3. 他のすべてをステップ2の決定に従わせる
4. 制約の能力を高める
レビュー工程を徹底活用する
「制約をどう徹底活用するかを決める」のステップです。
「徹底活用する」とは、基本的には 時間の無駄をあらゆる方法で無くす ことです。
言い換えれば、 リードタイム (LT) を短くする ことと捉えて良さそうです。
「The Goal」で紹介されている事例を踏まえて深掘ってみます。
制約を休ませない
不要に休止や先延ばしがされず、無駄なく実行されている状態にすることです。
レビューを休み無くやれ、というのは非現実的ですし本末転倒ですが、 レビューを他より優先して実施せよ 、という解釈に落とし込むことはできそうです。
すぐに必要なもの以外は作らない
すぐに必要なもの以外を、制約となっている工程に流すと、ゆとり (バッファー) がなくなったり、優先順位の変更で仕掛りが溜まったりします。
それを避けるため、必要な時に必要なものだけ工程に流しましょう、という考えです。
優先度の低い実装タスクのレビュー、というのがこれに当たるでしょうか。
例え実装タスクの手が空いていたとしても、 制約であるレビュータスクを圧迫するようなことはしない とも捉えられます。
手が空いている人は代わりに何をやるべきか？は要検討です。
なお、関連する概念として、「ドラム・バッファー・ロープ」というものがあります。
- ドラム
- 制約のペースに合わせて、資材投入のタイミングを知らせる
- バッファー
- 納期を時間で保護する
- ロープ
- 早すぎる資材投入を防ぐ
- 生産工程全体の在庫の量を、制約に合わせて決めてしまう
事前の検品を行う
制約となっている機械へ部品投入する前に、欠陥部品を取り除いておく手法が挙げられていました。
レビューでも、 静的解析ツールやAIコードレビュー 等を活用すれば、人のレビューが必須な箇所を事前に減らせそうです。
また、コードを実装する前の、 設計段階でレビュー をする、というのも、手戻りを防げそうです。
バッチサイズを小さくする
バッチサイズ (処理の単位) を小さくする、という手法です。
長くなりがちなキュータイムやウェイトタイムを減らすことができ、リードタイムが圧縮され、生産のペースが早くなる、と書籍にはあります。
ただし、セットアップ (準備) の回数は増えるので、その点は要注意です。
少ない変更で 小さくプルリクエストを発行する ことが、これに当たります。
多すぎて通知が来すぎとか、コンテキストスイッチが発生しすぎ、コンフリクトしすぎ、といった現象には注意でしょう。
他のすべての決定を「レビューのLTを短くすること」に従わせる
「他のすべてをステップ2 (制約をどう徹底活用するか) の決定に従わせる」ステップです。
制約となっている工程がスムーズに進むよう、他の工程のルールを変えていきます。
前述の「ドラム・バッファー・ロープ」の概念が関連してきます。
全体最適を考えれば、手が空く工程があったとしても問題ない、すべてが休み無く働いている状態は非効率である、といった趣旨のことも書籍では述べられています。
レビューLT改善に当てはめると、 新規のプルリクエストが発行された際に通知する 、 レビュー可能になったら速やかにレビューする 、等でしょうか。
仮に、レビューすべきものがないので、休ませないために開発し続けよ、という状態だと、制約はすでに開発フェーズに移行していそうです。
レビュー工程の処理能力を上げる
「制約の能力を高める」ステップです。
対策としては最もシンプルですね。
レビューに対しては、以下のようなものが考えられます。
- レビュワーの分担・分散
- レビューすべき観点の認識を揃え、LTを短くする
- レビューできる人が少ないなら増やす
制約理論で洗い出した対策と取り組んできた対策との差分
同一ではないですが、重なる対策は実施できていました。
- レビュー工程を徹底活用する
- 制約を休ませない
- 毎日固定してレビューする時間を設ける
- バッチサイズを小さくする
- 小さな変更ごとにプルリクエストを発行する
- 事前の検品を行う
- CIによるlintの実行 ※新規に実施した対策ではない
- 制約を休ませない
- 他のすべての決定を「レビュー工程のLTを短くすること」に従わせる
- レビューを極力優先する
- レビュー工程の処理能力を上げる
- レビュワーを案件ごとに分担する
- バックエンドのメインレビュワーの差し込みタスクの負荷を減らす
まだまだやれることは残っていますが、妥当な対策であれば一定の効果が出ていそうなので、分析してみます。
取り組んできた対策の結果を分析
本当は企画〜リリースしてお金になるまでの全体を分析したいところですが、仮でデータの取りやすい、「プルリクエストのマージ数・変更行数・リードタイム」から分析してみます。
変更行数を大きく減少させずに、マージされるプルリクエスト数が増加しています。
また、リードタイムは6月時点と比べると、改善傾向にあります。
7月はリードタイムが短いですが、マージ数や変更行数が少ないので、特段良い状態では無かったものと思われます。
つまり、無事、一定の効果はあったようです！
経験則で実施した対策でしたが、制約理論に基づいて体系的に説明できれば、対策を進める上での障害があった時、ステークホルダーへの説得材料としても使えそうです。
終わりに
制約理論や書籍「The Goal」で挙げられている、生産性向上のための考え方の一部は、「リーン開発の本質」や「DevOps Research and Assessment」等とも共通しています。
どれを使うべきとは一概に言えませんが、制約理論という考えもあるよ！ということを知っていただけたなら幸いです。
なお、制約理論では、問題解決のための「思考プロセス」も体系化されています。
思考プロセスについては、「It's Not Luck (邦題: ザ・ゴール2)」という書籍で紹介されています。
コミック版は「ザ・ゴール2」は勿論、「Necessary But Not Sufficient」を元にした「ザ・ゴール3」もあります。
これらも面白いので、ぜひ手にとってみてください。
最後に、HRBrainでは、一緒に働く仲間をエンジニアに限らず広く募集しています。
こちらもぜひご検討ください！