مخطط الكتلة

مخطط الكتلة هو رسم تخطيطي لنظام ما ، حيث تُمثل الأجزاء أو الوظائف الرئيسية بكتل متصلة بخطوط توضح العلاقات بين هذه الكتل. ^{[ 1 ]} ويُستخدم بكثرة في الهندسة في تصميم الأجهزة ، والتصميم الإلكتروني ، وتصميم البرمجيات ، ومخططات تدفق العمليات .

تُستخدم المخططات الصندوقية عادةً لوصف المفاهيم العامة بشكل عام دون الخوض في تفاصيل التنفيذ، وذلك بهدف توضيحها بشكل عام. على النقيض من ذلك، تُستخدم المخططات التخطيطية ومخططات التصميم في الهندسة الكهربائية، والتي تُظهر تفاصيل تنفيذ المكونات الكهربائية وبنيتها المادية.

على سبيل المثال، لا يُتوقع أن يُظهر المخطط الكتلي لجهاز الراديو كل وصلة ومفتاح ومؤشر، بينما يُظهر المخطط التخطيطي ذلك. كما لا يُظهر المخطط التخطيطي لجهاز الراديو عرض كل وصلة في لوحة الدوائر المطبوعة ، بينما يُظهره التصميم.

لتقريب الصورة إلى عالم رسم الخرائط، يُشبه المخطط الكتلي خريطة طرق سريعة لدولة بأكملها. تُدرج المدن الرئيسية (الوظائف) بينما لا تُدرج الطرق الفرعية المتصلة بها. عند استكشاف الأخطاء وإصلاحها، تُفيد هذه الخريطة العامة في تضييق نطاق المشكلة وتحديد موقعها. ^{[ 2 ]}

تعتمد المخططات الصندوقية على مبدأ الصندوق الأسود ، حيث تُخفى المحتويات عن الأنظار إما لتجنب تشتيت الانتباه بالتفاصيل أو لعدم معرفة هذه التفاصيل. المدخلات والمخرجات معروفة، لكن العملية داخل الصندوق غير مرئية. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

في الهندسة الكهربائية ، غالبًا ما يبدأ التصميم بمخطط هيكلي عام، ثم يتطور تدريجيًا ليصبح مخططات هيكلية أكثر تفصيلًا مع تقدم التصميم، وصولًا إلى مخططات هيكلية مفصلة بما يكفي لتنفيذ كل جزء منها بسهولة (عندها يصبح المخطط الهيكلي أيضًا مخططًا تخطيطيًا). يُعرف هذا بالتصميم من أعلى إلى أسفل . ^{[ 4 ]} تُستخدم الأشكال الهندسية عادةً في المخطط لتسهيل التفسير وتوضيح معنى العملية أو النموذج. تُربط هذه الأشكال بخطوط للإشارة إلى الارتباط والاتجاه/ترتيب الحركة. لكل تخصص هندسي دلالته الخاصة لكل شكل. تُستخدم المخططات الهيكلية في جميع التخصصات الهندسية، كما أنها مصدر قيّم لبناء المفاهيم، ومفيدة تعليميًا في التخصصات غير الهندسية. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

في مجال التحكم بالعمليات ، تُعدّ المخططات الكتلية لغةً بصريةً لوصف الإجراءات في نظام هندسي معقد. تعمل الكتل كصناديق سوداء تُمثّل العمليات الحسابية أو المنطقية التي تحدث بالتسلسل من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل. لا تتضمن هذه المخططات الكيانات المادية، مثل المعالجات أو المرحلات، التي تُنفّذ هذه العمليات. من الممكن إنشاء هذه المخططات الكتلية وتطبيق وظائفها باستخدام لغات برمجة مُخصصة لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، بالإضافة إلى الأدوات المتاحة عبر الإنترنت.

في مجال التقنية الحيوية ، تُعدّ المخططات الكتلية معيارًا أساسيًا في التصميم الأولي لعمليات التحويل الحيوي. وتستخدم صناعات التقنية الحيوية، مثل إنتاج الوقود الحيوي، وتصنيع الأغذية، وتصنيع منتجات الألبان، وتصنيع المستحضرات الصيدلانية الحيوية، هذه المخططات. فهي تُسهّل تصوّر العملية الحيوية ككل، وتُبيّن حلقات إعادة التدوير أو التحكم. ثمة تشابه بين المخطط الكتلي والترميز الرسومي لعلم الأحياء النظمي المُستخدم في المعلوماتية الحيوية. وتُدمج تقنية المخطط الكتلي مع مبادئ نظرية التحكم لتمثيل شبكات الأوميكس الواسعة في مناهج علم الأحياء النظمي. ^{[ 7 ]}

ومن الأمثلة على ذلك مخطط كتلة الوظائف ، وهو إحدى لغات البرمجة الخمس المحددة في الجزء 3 من معيار IEC 61131 (انظر IEC 61131-3 )، وهو معيار رسمي للغاية (انظر النظام الرسمي )، وله قواعد صارمة لكيفية بناء المخططات. تُستخدم الخطوط الموجهة لربط متغيرات الإدخال بمدخلات الكتل، ومخرجات الكتل بمتغيرات الإخراج، بالإضافة إلى مدخلات الكتل الأخرى.

• صندوق أسود
• مخطط الروابط
• مخطط تدفق البيانات
• مخطط تدفق وظيفي
• مخطط من خط واحد
• مخطط كتلة الموثوقية
• مخطط تخطيطي
• مخطط تدفق الإشارة