نمودار بلوکی چیست و چگونه می‌توان آن را ترسیم کرد؟

تجسم یک سیستم پیچیده می‌تواند راه خوبی برای دستیابی به درک عمیق‌تر از نحوه عملکرد آن باشد. ترسیم نمودار یا ترسیم سیستم به عنوان یک نمودار ممکن است به شما در یادگیری جنبه‌های مختلف یک سیستم کمک کند. یکی از نمودارهای متداول، نمودار یا دیاگرام بلوکی (Block Diagram) است که یک نمای کلی گرافیکی از نحوه جریان فرآیند با هم ارائه می‌دهد. در این مقاله به این موضوع می‌پردازیم که نمودار بلوکی چیست، چگونه کار می‌کند، و نحوه استفاده از آن‌ها و طراحی آن‌ها به چه صورت است.

نمودار بلوکی چیست؟

نمودار بلوکی مانند فلوچارت است زیرا نمایشی بصری از نحوه کار بخش‌های مختلف یک سیستم برای تولید خروجی را ارائه می‌دهد. نمودارهای بلوکی ورودی‌های مختلف یک سیستم را با ایجاد بلوک‌ها و استفاده از اتصالات برای نشان دادن اینکه چگونه آن بلوک‌ها نتیجه می‌دهند، ردیابی می‌کنند. آن‌ها با دسته‌بندی هر عنصر به عنوان یک ایده کلی و نه یک بخش عمیق و تعاملی از سیستم، یک نمای کلی از سیستم ارائه می‌دهند.

نمودار بلوکی چگونه کار می‌کند؟

نمودارهای بلوکی با توصیف سیستم‌های پیچیده به زبان ساده کار می‌کنند. طراحی یک سیستم به متخصصان این امکان را می‌دهد تا سیستم را به وضوح توضیح دهند و همه بتوانند نحوه عملکرد آن را درک کنند. این تصاویر بصری همچنین به افراد اجازه می‌دهند تا نقص‌های سیستم را پیدا کنند. به عنوان مثال، نمودارهای بلوکی راهی برای مهندسان و طراحان جهت شناسایی هر جنبه‌ای از یک سیستم هستند که باعث تأخیر در تولید می‌شود یا مانع از اهداف سیستم می‌گردد. با استفاده از این تصاویر، متخصصان می‌توانند یک سیستم را تجزیه و تحلیل کنند تا هر گونه ناکارآمدی یا مناطق زائد را بیابند.

کاربردهای نمودار بلوکی چیست؟

متخصصان در صنایع مختلف از نمودارهای بلوکی برای ردیابی بهره‌وری استفاده می‌کنند. این تصاویر برای افرادی که می‌خواهند بدون وارد شدن به جزئیات فنی، اطلاعات بیشتری در مورد یک سیستم داشته باشند نیز مفید است. در اینجا چند روش استفاده حرفه‌ای از نمودارهای بلوکی آورده شده است:

• مدارهای نقشه‌برداری: بسیاری از مهندسان از نمودارهای بلوکی برای ترسیم نحوه تعامل اجزای الکتریکی مختلف یک برد مدار استفاده می‌کنند. درک مسیرهای بین هر قسمت از برد مدار هنگام تشخیص هر گونه مشکل الکتریکی مهم است، بنابراین یک نمودار بلوکی می‌تواند روش مفیدی برای مشاهده نحوه تعامل هر قسمت با قسمت های دیگر باشد.
• مدیریت تولید: بسیاری از کارخانه‌ها از نمودارهای بلوکی برای تجسم مراحل مختلف تولید استفاده می‌کنند. این نمودارها می‌توانند به ویژه زمانی مفید باشند که چندین تأسیسات مختلف یک محصول را ایجاد نمایند، زیرا راه ساده‌ای را برای مشاهده اینکه چگونه هر یک در محصول نهایی کمک می‌کند، ارائه می‌دهند.
• پیگیری تحویل محصول: از آنجایی که شرکت‌های تحویل‌دهنده می‌توانند در طول تحویل بسته به پرسنل و امکانات مختلف تکیه نمایند، بسیاری از آن‌ها از نمودارهای بلوکی برای پیگیری پیشرفت استفاده می‌کنند. با ردیابی زمان رسیدن و خروج یک بسته در هر مرحله از مسیر تحویل، شرکت‌ها می‌توانند ببینند چه زمانی هر مرحله از تحویل کامل شده است یا چه زمانی مشکلی پیش می‌آید.
• برنامه‌نویسی عیب‌یابی: با ترسیم رابطه بین دارایی‌های مختلف و خطوط کد، برنامه‌نویسان می‌توانند یک نمایش گرافیکی از نحوه عملکرد کد خود ایجاد کنند. تجسم برنامه‌ها با یک نمودار بلوکی می‌تواند به برنامه‌نویسان در زمانی که با مشکلاتی مواجه می‌شوند و مجبور به عیب‌یابی برای یافتن ناحیه‌ای از برنامه هستند که مشکل ایجاد می‌کند، کمک نماید.

انواع نمودار بلوکی

بیشتر نمودارهای بلوکی از ساختار یکسان ورودی‌ها پیروی می‌کنند که به خروجی‌ها منتهی می‌شوند، اما سازماندهی ممکن است بر اساس نیاز کاربر متفاوت باشد. در اینجا چند نمودار بلوکی مختلف را آورده‌ایم:

• جعبه سیاه: نمودار جعبه سیاه، یکی از رایج‌ترین نمودارهای بلوکی است و نشان می‌دهد که چگونه ورودی‌ها بدون توضیح کامل فرآیند به خروجی می‌رسند. جعبه سیاه نشان‌دهنده تغییر شیمیایی یا فیزیکی است که ورودی‌ها را مجبور می‌کند به خروجی تبدیل شوند.
• نمودار جریان داده: نمودار جریان داده یک نمودار بلوکی است که نحوه انتقال اطلاعات از پایگاه داده به مشتری را به تصویر می‌کشد. برنامه‌نویسان و مهندسان معمولاً از این نمودارها برای ترسیم نحوه حرکت اطلاعات بین کاربر و برنامه استفاده می‌کنند.
• نمودار تک خطی: نمودار تک خطی، نمودار بلوکی است که برق‌کاران از آن برای بررسی جریان الکتریسیته هر قسمت از ماشین استفاده می‌کنند. این نوع نمودار به مهندسان برق اجازه می‌دهد تا هرگونه مشکل در جریان برق را شناسایی نمایند.
• نمودار بلوکی قابلیت اطمینان: این نوع نمودار به طراحان کمک می‌کند تا نحوه عملکرد بخش‌های مختلف یک سیستم را در سناریوهایی که بخشی از آن خراب می‌شود، تجسم کنند.

نمادهای مورد استفاده در نمودارهای بلوکی

نمودارهای بلوکی از اشکال هندسی بسیار ابتدایی استفاده می‌کنند: مستطیل‌ها و دایره‌ها. بخش‌ها و توابع اصلی با بلوک‌هایی که با خطوط مستقیم و نقطه‌چین به هم متصل شده‌اند نشان داده می‌شوند که نشان‌دهنده روابط هستند.

هنگامی که از نمودارهای بلوکی در مهندسی برق استفاده می‌شود، فلش‌های متصل کننده اجزای جهت جریان سیگنال را در سیستم نشان می‌دهند.

هر آنچه که هر بلوک خاص نشان می‌دهد، باید در داخل آن بلوک نوشته شود.

در صورت نیاز به تجزیه و تحلیل، می‌توان یک نمودار بلوکی را با جزئیات بیشتر ترسیم کرد. با استفاده از نمادهای شماتیک الکتریکی خاص‌تر، به راحتی می‌توانید جزئیات را به همان اندازه که می‌خواهید اضافه کنید.

قبل از ایجاد نمودار بلوکی چه کاری باید انجام داد؟

سیستم را درک کنید

داشتن درک خوبی از سیستمی که می‌خواهید نمودار بلوکی آن را ترسیم کنید، مهم است. با داشتن یک ایده روشن در ذهن خود، تصاویری که روی کاغذ قرار می‌دهید برای اعضای تیم و سایر افراد درگیر در پروژه شما آموزنده‌تر و مفیدتر خواهند بود.

یک متن کلی ایجاد نمایید

از آنجایی که این شما هستید که می‌خواهید یک نمودار بلوکی ترسیم کنید، مطمئن شوید که عناصر مهم، رابطه آن‌ها با سایر اشیاء و جهت جریان اطلاعات/فرآیند را روی کاغذ بنویسید. از آنجایی که در حین ایجاد نمودار تنها شما خواهید بود که چنین یادداشت‌هایی را می‌بینید، می‌توانید این رونوشت را راحت تهیه کنید. هنگامی که محتوا نوشته شد، می‌توان از آن به عنوان راهنمای مرجع استفاده کرد.

در صورت نیاز وارد جزئیات شوید

اگرچه نمودار بلوکی بیشتر صرفاً برای نشان دادن عناصر کلیدی و ارائه یک نمای کلی از کل فرآیند یک سیستم استفاده می‌شود، در صورت نیاز به تجزیه و تحلیل عمیق‌تر، می‌توانید ترسیم را تا جایی که می‌توانید با جزئیات انجام دهید.

از ابزار ترسیم نمودار استفاده کنید

قبلاً نمودارهای بلوکی با نشانگرهای رنگی بر روی ورق‌های بلند کاغذ (به نام صفحات نمودار) ترسیم می‌شدند. با این حال، با پیشرفت فناوری و سهولت دسترسی به دستگاه‌های هوشمند مانند تبلت یا رایانه، اگر از یک برنامه طراحی کارآمد استفاده کنید، کارتان بسیار راحت خواهد بود.

۳ مرحله برای ترسیم نمودار بلوکی

اگر علاقه‌مند به ایجاد یک نمودار بلوکی برای تجسم سیستمی هستید که روی آن کار می‌کنید، دنبال کردن این مراحل برایتان مفید خواهد بود:

۱- درک درستی از سیستم کسب کنید

قبل از اینکه بتوانید نحوه تعامل بخش‌های مختلف یک سیستم را ترسیم نمایید، مهم است که بدانید سیستم چگونه کار می‌کند. به عنوان مثال، اگر می‌خواهید یک نمودار بلوکی ایجاد کنید که جزئیات نحوه عملکرد یک کارخانه را نشان دهد، می‌توانید ابتدا یک بازدید از کارخانه داشته باشید یا در مورد اجزای مختلف فرآیند تولید تحقیق کنید. از آنجایی که یک نمودار بلوکی یک نمای کلی از نحوه تعامل سیستم‌ها ارائه می‌دهد، قبل از ترسیم بصری سیستم، درک عمیق از آن مفید است.

۲- هر بلوک را طراحی کنید

نمودارهای بلوکی دارای اجزا یا بلوک‌هایی هستند که بر اساس رابطه آن‌ها در متن سیستم به یکدیگر متصل می‌شوند. برای ایجاد نمودار بلوکی، ابتدا مشخص کنید که هر بلوک چیست. آن‌ها باید هر ورودی و خروجی تولیدشده توسط یک سیستم را نشان دهند.

۳- رابطه بین هر بلوک را نشان دهید

هنگامی که هر بلوک را ایجاد کردید، آن‌ها را به ترتیبی که در سیستم تعامل دارند وصل کنید. اگر چندین بلوک به طور همزمان با یکدیگر تعامل داشته باشند، کشیدن چندین اتصال از هر بلوک مفید است. این به هر کسی که از نمودار شما استفاده می‌کند اجازه می‌دهد تا روابط بین بخش‌های مختلف این سیستم را درک کند.

نحوه ایجاد یک نمودار بلوکی در ورد

نمودارهای بلوکی به راحتی قابل درک هستند، به همین دلیل است که در اکثر صنایع برای نمایش فرآیندهای مختلف در سیستم‌ها استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در طراحی نرم‌افزار، کاربر می‌تواند از نمودارهای بلوکی برای روشن کردن فرآیندهای ضروری یک کامپیوتر از ورودی تا اجزای خروجی استفاده کند.

اگر نمی‌دانید که چگونه نمودار بلوکی را در ورد ایجاد کنید، مراحل زیر را انجام دهید:

مرحله ۱- Microsoft word را راه‌اندازی کرده و روی گزینه Insert کلیک کنید

در دکمه Insert، SmartArt را مشاهده خواهید کرد. روی آن کلیک کرده و طرح مورد نظر خود را از لیست انتخاب کنید. برای تایپ داخل هر بلوک کلیک نمایید.

مرحله ۲- همچنین می‌توانید از گزینه shapes استفاده کنید

اگر طرح مورد نظر شما در تب SmartArt نیست، می‌توانید اشکال را یکی یکی بکشید. روی گزینه shapes کلیک کنید و یک شکل را انتخاب نمایید. یک مکان‌نما (با شکل به علاوه) بر روی صفحه ظاهر می‌شود. آن را بکشید تا شکل بسته به اندازه دلخواه شما رسم شود. در غیر این صورت می‌توانید روی شکل کلیک کرده و روی فضای کار دوبار کلیک نمایید.

مرحله ۳- Text Box را داخل شکل بکشید

اگر می‌خواهید چیزی را در داخل نمودار بلوکی در ورد بنویسید، باید یک Text Box را از ابزار ترسیم بکشید. این گزینه تنها زمانی قابل مشاهده است که روی شکل ضربه بزنید یا داخل شکل دوبار کلیک کنید.

مرحله ۴- بلوک‌ها را به هم متصل نمایید

یک بار دیگر روی گزینه shapes کلیک کرده و یکی از خطوط را انتخاب کنید. روی بلوکی که در آن مربع ظاهر می‌شود ضربه بزنید. خط را در هر یک از اضلاع یک بلوک قرار دهید و از آن برای اتصال بلوک به شکل دیگر استفاده کنید.

مرحله ۵- کار خود را ذخیره کنید

با استفاده از Print Preview، می‌توانید تأیید کنید که محصول نهایی نمودار بلوکی شما چگونه خواهد بود. هر گونه تغییری که نیاز دارد را اعمال نموده و وقتی همه چیز درست به نظر رسید، فایل را ذخیره کنید.

نکاتی برای ترسیم نمودارهای بلوکی

چه در حال طراحی نمودار بلوکی خود باشید و چه سعی در یادگیری از نمودار شخص دیگری داشته باشید، درک برخی مفاهیم کلیدی در مورد این نوع نمودار مفید است. در اینجا چند نکته برای استفاده از نمودارهای بلوکی آورده شده است:

• ساده نگه داشتن عناصر: استفاده از نمودارهای بلوکی برای ارائه یک نمای کلی سیستم به طور کلی سودمندتر از تلاش برای ارائه یک درک سطح بالا است. نمودار به دلیل ساختار ساده، اطلاعات شما را مختصر و خوانا نگه می‌دارد تا بتوانید داده‌های مفیدتری ارائه دهید.
• شناسایی وابستگی‌ها: نمودار بلوکی یکی از بهترین راه‌ها برای مشاهده چگونگی وابستگی بخش‌های مختلف یک سیستم به یکدیگر است. نشان دادن نحوه عملکرد بخش‌های به هم پیوسته یک سیستم با یکدیگر یکی از سودمندترین راه‌ها برای استفاده از این نوع نمودار است.
• ایجاد برچسب‌های دقیق: تفسیر یک نمودار بلوکی که دقیقاً برچسب‌گذاری نشده باشد، چالش‌برانگیز خواهد بود. اگر در حال طراحی یک نمودار بلوکی هستید، اطمینان از اینکه هر قسمت از نمودار را به درستی برچسب‌گذاری کرده‌اید، مفید است.

مثال نمودار بلوکی

الگوی نمودار بلوکی بالا عملکرد یخچال NXP را نشان می‌دهد. همانطور که می‌توانید متوجه شوید، دو بلوک اول در داخل یک بلوک مادر قرار می‌گیرند که نمایانگر رابط کاربری (User Interface) است. در حالی که اولین بلوک فرزند یک واحد نمایشگر (Display) است، دومی به فرد اجازه می‌دهد تا با کمک صفحه کلید (Keypad) با تجهیزات تعامل داشته باشد. برنامه کنترل (Program Control)، بلوک دارای گوشه گرد در مرکز، به عنوان مغز (پردازنده) یخچال کار می‌کند و مسئول فرآیندهای مختلفی است که دوباره توسط بلوک‌های مختلف نشان داده می‌شوند. رابطه بین توابع و کنترل برنامه با کمک خطوط اتصال نشان داده شده است. بلوک مادر دیگری به نام کنترل موتور (Motor Control) در پایین نیز شامل بلوک‌های دو فرزندی است که قطعات موتور یخچال را نشان می‌دهد.

با کمک نمودار بالا، مهندسان و کارگران به راحتی می‌توانند ایده روشنی از نحوه عملکرد یک یخچال کاملاً کاربردی بدست آورند.

جمع‌بندی

نمودار بلوکی روش مهمی است که توسعه‌دهندگان نرم‌افزار و سخت‌افزار می‌توانند از آن برای توصیف سیستم‌های خود و فرآیندهای مربوطه استفاده کنند. این ارائه‌های گرافیکی توضیح الگوریتم‌های پیچیده بخش‌های مختلف یک جزء را آسان‌تر می‌کنند، که درک آن در قالب متن دشوار است. به طور خلاصه، ایجاد یک نمودار بلوکی به کاربر کمک می‌کند تا جزئیات مهم یک سیستم را از طریق تصاویر دقیق و واضح نمایش دهد.