1. 什麼是方塊圖？
方塊圖是一種系統示意圖，它用方塊來代表系統中的主要部分或元件，並用連接線將這些方塊連結起來，以顯示彼此之間的關係。
方塊圖用於視覺化系統的功能架構。透過方塊與連接線，可以清楚呈現系統的組成元件。一張好的方塊圖，能讓你輕鬆說明軟體設計或工程系統的核心部分，並在流程圖中描繪資料的流向。本文將介紹方塊圖的完整概念，包括它的用途與類型。我們也會提供一些常見的方塊圖範例，並教你如何動手建立自己的方塊圖。
圖片來源：smartdraw.com
2. 方塊圖符號與基本元件
| 符號名稱 | 功能說明 |
| 方塊 | 方塊圖中的矩形方塊代表系統中的操作單元。通常左右各有一條連接線，一條輸入訊號，另一條則輸出結果。 |
| 連接線 | 方塊圖中的線條描繪系統流程與元件間的相互關係。你可以用直線連接方塊，並以箭頭表示流程方向。 |
| 加法器 | 圓圈內有個十字，這就是方塊圖中的加法器符號。常見於工程系統圖表，它能將兩個輸入相加，產生單一輸出。 |
| 微分器 | 我們用一個小方塊內的「S」來表示微分器符號，它計算系統中輸入與輸出的變化率。你也可以將「S」換成「rate」，作為速率擷取符號使用。 |
| 積分器 | 我們使用數學中的積分符號來表示積分器。你可以搭配不同形狀來客製化積分器的外觀。 |
為了有效呈現系統流程，並說明特定功能方塊如何相互連接，你需要使用內部方塊圖來研究方塊的屬性與元件如何整合。
在內部方塊圖中，方塊內部的結構與流程是使用 OMG 系統建模語言（SysML）來描述的。它提供簡化的說明，解釋方塊元件彼此如何關聯、在元件之間流動的是何種資料、細節、訊號或物料，以及它們的流動方向。
這些方塊元件主要有五種，包括：
- 方塊：代表系統的邏輯與實體元件。
- 部件：包含所有透過聚合與關聯建模的面向。
- 參考：包含所有透過聚合與關聯開發的部件。
- 標準埠：這是系統方塊與對應環境之間的互動點。
- 流埠：這是方塊可以從中流出或流入的互動點。
理解描述方塊圖內部關係所使用的術語至關重要。這些術語包括：
- 關聯：解釋方塊之間的通訊關係。
- 聚合：描述一個單元如何由多個部件組成。
- 組合：這是一種嚴格的聚合形式，其中作為單元一部分的物件，其存在與否取決於該單元是否存在。
- 泛化：這是方塊之間的一種主要關係，其中一個指定的方塊包含了整個方塊圖的所有屬性。
3. 方塊圖的重要性
方塊圖究竟扮演什麼關鍵角色？簡單來說，方塊圖是硬體與軟體開發者用來描述系統、並呈現其工作流程與製程的基本方法。另一方面，電氣工程師也需要用它來表示系統及其變化，例如卡車產業中的機電整合系統。
通常，當需要釐清資訊流或控制流，或是專案流程極為複雜時，方塊圖就能提供極大幫助。它能更輕鬆地呈現複雜的演算法、細節流程，或是特定元件間的溝通關係，例如在大量生產的工廠中。以圖形方式呈現的專案流程，遠比純文字描述更容易理解。
當你走進一個房間，看到牆上的方塊圖，你就能輕易解讀系統的細節、介面與結構等面向。這一切都歸功於各個方塊之間透過連線建立的邏輯關聯。無論是設計新流程或優化現有流程，方塊圖都相當方便實用。
4. 方塊圖的應用領域
由於簡單易懂，方塊圖被廣泛應用於各產業，用以說明各自領域的功能性流程。接下來，我們將探討三個最常使用方塊圖的領域。
4.1. 軟體設計中的方塊圖
方塊圖能有效呈現電腦系統的整體運作。它展示了從輸入資料到獲得期望輸出結果之間，電腦所需執行的處理流程。
在下圖中，控制單元（CU）與算術邏輯單元（ALU）共同組成電腦的中央處理器（CPU）。記憶體單元儲存等待處理的中間資料與結果。磁碟儲存單元則存放由輸入裝置輸入電腦系統的資料與指令。
圖片來源：pdffiles.in
4.2. 電氣工程中的方塊圖
下圖是一個儀表通道的電氣方塊圖，設計用於測量中子通量、顯示測量值，並產生輸出訊號供其他系統使用。圖中每一個方塊都標示了訊號處理的一個階段，最終用於在下方的儀表上顯示，或是傳送給圖表範圍外的其他系統。這些方塊圖符號大小不一，可能代表多個功能、一個簡單的處理階段，或是一個較大元件中的一個雙穩態電路。
圖片來源：myodesie.com
4.3. 流程控制方塊圖
第三個方塊圖範例是一個回饋控制系統。它透過簡單清晰的相互連接，來標示系統的基本構件。在解讀這類方塊圖時，務必記住它僅代表控制訊號的流動路徑。切勿誤以為它也顯示了能量在整個系統或流程中是如何傳遞的。
圖片來源：akkordeon-frankfurt.de
5. 方塊圖範例
以下是三個常用的方塊圖範例，你可以在範本社群中找到更多方塊圖範本。
功能方塊圖
這個功能方塊圖範例展示了咖啡攪拌機的工作流程。它從使用者啟動流程到取得最終產品的過程中，詳細說明了系統內每個構件與活動的運作狀態。圖中有許多相互連結的方塊，描繪了整個流程。使用者給予輸入後，系統便開始混合使用者放入的原料。在此之前，系統會先加熱水並做好沖泡咖啡的準備。它同時也負責溢流安全防護，並在咖啡完成時停止加熱。
電氣方塊圖
這張電氣方塊圖範例，以視覺化方式呈現一套風力-柴油混合再生能源系統。讀者能從這張方塊圖快速掌握系統的功能概觀與流程。圖中起點的圖示代表來自風車的風能，能量轉換為電能後傳送至控制器。控制器會測量需求，若能量不足，系統便會啟動柴油發電機來補足。連接各區塊的黑線是電力線，紅線則描繪系統中的資料流。這張圖是典型的電氣方塊圖，清楚說明了什麼是方塊圖在電力系統中的應用。
系統方塊圖
這張系統方塊圖範例，說明了自動門開門系統的功能概觀。它描繪了商業大樓與購物中心常見的自動門，其內部元件與作業流程。使用者首先透過鍵盤與螢幕輸入安全資訊，系統驗證後，由微控制器推進流程。若資訊錯誤，系統會發出蜂鳴聲。驗證通過後，伺服馬達便會自動開啟門扇。透過這張系統方塊圖，可以輕鬆理解開門系統的運作流程與組成元件。此範例也展示了方塊圖符號如何用於描述控制邏輯。
6. 如何繪製方塊圖
接下來，我們將實際操作，看看如何使用 EdrawMax Online 線上繪製方塊圖。
步驟 1： 完成註冊與驗證後，登入網站，在「可用範本」下選擇「基本圖表」。接著，根據你的需求選擇 2D 方塊或 3D 方塊圖，然後繼續。
步驟 2： 在介面左側找到「圖庫」面板，點選並按住一個方塊圖形，將其拖曳到畫面右側的畫布上。你可以使用綠色的選取控點來調整圖形大小。
步驟 3： 若需要在方塊內輸入文字，直接雙擊該方塊即可。接著，重複步驟 2 的拖放操作，在現有方塊旁新增另一個方塊圖形。
步驟 4： 若要選擇連接線樣式，點擊畫面頂端的「連接器」圖示，會顯示下拉選單。接著點選第一個方塊圖形，從其邊緣拖曳一條線連接到下一個圖形。當連接線的端點變紅，即表示方塊已成功連接。
重複此步驟，直到所有方塊圖形都連接完成。
步驟 5： 最後，透過對齊與分佈功能來排列圖形，並使用你偏好的顏色或圖樣來標示特定的方塊元件。別忘了為每個方塊加上標籤，確保你的方塊圖清晰有序。
步驟 6： 完成後，你可以選擇儲存或匯出這張方塊圖。
7. 繪製方塊圖的實用技巧
無論你是新手還是專家，掌握一些技巧都能幫助你畫出更完美的方塊圖。
- 親自研究並理解系統。先確定你要用什麼方法來繪製方塊圖，並釐清系統的組成元件、輸入與輸出。
- 設計並標示圖面。聰明地運用符號來代表系統的特定部分。務必用箭頭連接各個方塊，以顯示流程的走向。為方塊命名對於快速辨識至關重要。
- 標明輸入與輸出。確保你準確標記了輸入（代表流程的起點）和輸出（代表流程的終點）。
- 驗證準確性。在使用圖表前，請與相關團隊確認其準確性，確保所有人對這份方塊圖的正確性有共識。
8. 方塊圖常見問題
什麼是功能方塊圖？
功能方塊圖常用於軟體與系統工程。它利用方塊與連線，來呈現系統各元件之間的功能視圖與關聯性。這種圖表常用於描繪可程式邏輯控制器（PLC）的邏輯流程與系統設計，讓系統的互連關係更容易理解。圖中通常會用不同大小的方塊來代表各個流程與元素。
什麼是流程方塊圖？
流程方塊圖與一般方塊圖不同。它會依照時間順序加入各種構件與活動，以逐步的流程來呈現系統的功能流向。這種圖表常用來表示複雜的系統。透過流程方塊圖，讀者可以輕鬆理解系統的內部結構。流程的走向通常是由左至右。
什麼是方塊圖製作工具？
你需要一個方塊圖製作工具，才能畫出完美的方塊圖。使用像 EdrawMax Online 這樣的圖表工具，你可以獲得許多專業範本與自訂工具來製作圖表。它還提供完整的方塊圖符號與圖示庫，讓你從頭開始建立圖表。
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