مخطط انسيابي

📅 آخر تحديث: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 20 صور
الموسوعة الحرة

مخطط انسيابي بسيط يمثل عملية التعامل مع مصباح لا يعمل

المخطط الانسيابي هو نوع من أنواع الرسوم البيانية التي تمثل سير العمل أو العملية . ويمكن تعريف المخطط الانسيابي أيضاً بأنه تمثيل تخطيطي لخوارزمية ، أو نهج خطوة بخطوة لحل مهمة ما.

يُظهر المخطط الانسيابي الخطوات على شكل مربعات متنوعة، وترتيبها من خلال ربط هذه المربعات بأسهم. يُوضح هذا التمثيل التخطيطي نموذج حل لمشكلة معينة. تُستخدم المخططات الانسيابية في تحليل وتصميم وتوثيق وإدارة العمليات أو البرامج في مختلف المجالات. [ 1 ]

ملخص

مخطط انسيابي لحلقة for على نمط لغة C ، يمثل الكود التالي: 
for ( i = 0 ; i < 5 ; i ++ ) printf ( "*" );
ستؤدي الحلقة إلى طباعة خمس علامات نجمية.

تُستخدم المخططات الانسيابية لتصميم وتوثيق العمليات أو البرامج البسيطة. وكغيرها من أنواع المخططات، تُساعد هذه المخططات على تصور العملية. ومن بين فوائدها العديدة، إمكانية الكشف عن العيوب والاختناقات . وتستخدم المخططات الانسيابية عادةً الرموز الرئيسية التالية:

  • يتم تمثيل خطوة العملية، والتي تسمى عادةً نشاطًا ، بمربع مستطيل.
  • يُرمز إلى القرار عادةً برمز المعين.

يُوصف المخطط الانسيابي بأنه "متعدد الوظائف" عندما يُقسّم إلى أجزاء رأسية أو أفقية مختلفة، لتوضيح صلاحيات التحكم لدى الوحدات التنظيمية المختلفة. ويشير الرمز الظاهر في جزء معين إلى اختصاص تلك الوحدة التنظيمية. يُمكّن المخطط الانسيابي متعدد الوظائف مُنشئه من تحديد مسؤولية تنفيذ إجراء أو اتخاذ قرار بدقة، وبيان مسؤولية كل وحدة تنظيمية عن مختلف أجزاء العملية الواحدة.

تمثل المخططات الانسيابية جوانب محددة من العمليات، وعادةً ما تُستكمل بأنواع أخرى من المخططات. على سبيل المثال، عرّف كاورو إيشيكاوا المخطط الانسيابي بأنه أحد الأدوات الأساسية السبع لمراقبة الجودة ، إلى جانب المدرج التكراري ، ومخطط باريتو ، وقائمة التحقق ، ومخطط التحكم ، ومخطط السبب والنتيجة ، ومخطط التشتت . وبالمثل، في لغة النمذجة الموحدة (UML) ، وهي لغة قياسية لنمذجة المفاهيم تُستخدم في تطوير البرمجيات، يُعد مخطط النشاط ، وهو نوع من المخططات الانسيابية، مجرد واحد من أنواع المخططات العديدة المختلفة.

تُعد مخططات ناسي-شنايدرمان ومخططات دراكون بمثابة تدوين بديل لتدفق العمليات.

تشمل الأسماء البديلة الشائعة: مخطط التدفق، مخطط تدفق العمليات، مخطط التدفق الوظيفي، خريطة العمليات، مخطط العمليات، مخطط العمليات الوظيفية، نموذج عمليات الأعمال، نموذج العمليات، مخطط تدفق العمليات ، مخطط سير العمل ، مخطط تدفق الأعمال. يُستخدم مصطلحا "مخطط التدفق" و"مخطط التدفق" بشكل متبادل.

إن البنية الأساسية للرسم البياني لمخطط التدفق هي رسم بياني للتدفق، والذي يجرد أنواع العقد ومحتوياتها وغيرها من المعلومات المساعدة.

تاريخ

قدّم فرانك وليليان جيلبريث أول طريقة منظمة لتوثيق تدفق العمليات، وهي " مخطط تدفق العمليات "، في عرضهما التقديمي "مخططات العمليات: الخطوات الأولى في إيجاد أفضل طريقة لإنجاز العمل"، أمام أعضاء الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) عام 1921. [ 2 ] وسرعان ما وجدت أدوات جيلبريث طريقها إلى مناهج الهندسة الصناعية . في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، بدأ المهندس الصناعي آلان إتش . موجنسن بتدريب رجال الأعمال على استخدام بعض أدوات الهندسة الصناعية في مؤتمرات تبسيط العمل التي كان يعقدها في ليك بلاسيد ، نيويورك .

عاد آرت سبينانجر، خريج دفعة 1944 من مدرسة موجنسن، إلى شركة بروكتر آند جامبل حيث طور برنامج تغيير الأساليب المتعمد. أما بن إس. جراهام ، وهو خريج آخر من دفعة 1944، ومدير قسم هندسة فورمكرافت في شركة ستاندرد ريجستر الصناعية ، فقد طبق مخطط تدفق العمليات على معالجة المعلومات من خلال تطويره لمخطط تدفق العمليات المتعدد، لعرض وثائق متعددة وعلاقاتها. [ 3 ] وفي عام 1947، اعتمدت الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) مجموعة رموز مستمدة من عمل جيلبريث الأصلي تحت مسمى "معيار ASME: مخططات العمليات وتدفق العمليات". [ 4 ]

أوضح دوغلاس هارتري في عام 1949 أن هيرمان غولدستاين وجون فون نيومان قد طورا مخططًا انسيابيًا (أو رسمًا تخطيطيًا في الأصل) لتخطيط برامج الحاسوب. [ 5 ] وقد أيد مهندسو شركة IBM روايته المعاصرة [ 6 ] ، كما أيدتها ذكريات غولدستاين الشخصية. [ 7 ] ويمكن الاطلاع على المخططات الانسيابية الأصلية لبرمجة غولدستاين وفون نيومان في تقريرهما غير المنشور بعنوان "تخطيط وتشفير المشكلات لجهاز حاسوب إلكتروني، الجزء الثاني، المجلد الأول" (1947)، والذي نُشر في الأعمال الكاملة لفون نيومان. [ 8 ]

أصبحت المخططات الانسيابية أداة شائعة لوصف خوارزميات الحاسوب ، لكن شعبيتها تراجعت في سبعينيات القرن العشرين، عندما أصبحت المحطات الطرفية التفاعلية ولغات البرمجة من الجيل الثالث أدوات شائعة في برمجة الحاسوب ، إذ يُمكن التعبير عن الخوارزميات بشكل أكثر إيجازًا كشفرة مصدرية في هذه اللغات . غالبًا ما يُستخدم الشفرة الزائفة ، التي تستخدم المصطلحات الشائعة لهذه اللغات دون التقيد التام بتفاصيل لغة معينة. كما أن المخططات الانسيابية غير مناسبة لتقنيات البرمجة الحديثة مثل البرمجة التكرارية .

ومع ذلك، ظلت المخططات الانسيابية مستخدمة في أوائل القرن الحادي والعشرين لوصف خوارزميات الحاسوب . [ 9 ] ويمكن اعتبار بعض التقنيات مثل مخططات نشاط UML ومخططات دراكون امتدادات للمخطط الانسيابي.

الأنواع

قالب تخطيط التدفق من IBM

اقترح ستيرنيكرت (2003) أنه يمكن تصميم مخططات التدفق من منظور مجموعات المستخدمين المختلفة (مثل المديرين ومحللي النظم والموظفين)، وأن هناك أربعة أنواع عامة: [ 10 ]

  • مخططات تدفق المستندات ، توضح عناصر التحكم في تدفق المستندات عبر النظام
  • مخططات تدفق البيانات ، التي توضح عناصر التحكم في تدفق البيانات في النظام
  • مخططات تدفق النظام ، التي توضح عناصر التحكم على المستوى المادي أو مستوى الموارد
  • مخطط انسيابي للبرنامج ، يوضح عناصر التحكم في برنامج داخل نظام

لاحظ أن كل نوع من أنواع المخططات الانسيابية يركز على نوع من أنواع التحكم، بدلاً من التركيز على التدفق المحدد نفسه. [ 10 ]

مع ذلك، توجد بعض التصنيفات المختلفة. على سبيل المثال، حدد أندرو فيرونيس (1978) ثلاثة أنواع أساسية من مخططات التدفق: مخطط تدفق النظام ، ومخطط التدفق العام ، ومخطط التدفق التفصيلي . [ 11 ] وفي العام نفسه، ذكرت مارلين بول (1978) أنه "يُستخدم عمليًا نوعان من مخططات التدفق في تخطيط الحلول: مخططات تدفق النظام ومخططات تدفق البرنامج ...". [ 12 ] وفي الآونة الأخيرة، حدد مارك أ. فرايمان (2001) مزيدًا من الاختلافات: "مخططات تدفق القرار، ومخططات تدفق المنطق، ومخططات تدفق النظام، ومخططات تدفق المنتج، ومخططات تدفق العملية، ليست سوى أمثلة قليلة من أنواع مخططات التدفق المختلفة المستخدمة في قطاعي الأعمال والحكومة". [ 13 ]

بالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من تقنيات الرسم التخطيطي تشبه المخططات الانسيابية ولكنها تحمل اسمًا مختلفًا، مثل مخططات نشاط UML .

تمثل المخططات الانسيابية العكسية [ 14 ] نموذجًا جديدًا في الحوسبة يركز على إمكانية عكس العمليات الحسابية. على عكس نماذج الحوسبة التقليدية، حيث تكون العمليات غالبًا غير قابلة للعكس، تضمن المخططات الانسيابية العكسية إمكانية عكس أي خطوة حسابية أساسية. وقد ثبت أن المخططات الانسيابية العكسية تتمتع بقدرة تعبيرية مماثلة لآلات تورينج العكسية ، وهي أساس نظري للبرمجة العكسية المهيكلة وأنظمة الحوسبة العكسية الموفرة للطاقة. [ 15 ]

لبنات البناء

الرموز الشائعة

وضع المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) معايير للمخططات الانسيابية ورموزها في ستينيات القرن العشرين. [ 16 ] واعتمدت المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) رموز ANSI في عام 1970. [ 17 ] أما المعيار الحالي، ISO 5807 ، فقد نُشر في عام 1985، وتمت مراجعته آخر مرة في عام 2019. [ 18 ] وبشكل عام، تتدفق المخططات الانسيابية من أعلى إلى أسفل ومن اليسار إلى اليمين. [ 19 ]

شكل ANSI/ISOاسموصف
خط التدفق (رأس السهم) [ 17 ]يوضح ترتيب تنفيذ العملية. خط يمتد من رمز إلى آخر. [ 16 ] تُضاف رؤوس الأسهم إذا لم يكن التدفق قياسيًا من أعلى إلى أسفل ومن اليسار إلى اليمين. [ 17 ]
المحطة الطرفية [ 16 ]يشير إلى بداية ونهاية برنامج أو عملية فرعية. يُمثَّل على شكل ملعب ، أو بيضاوي ، أو مستطيل ذي زوايا مستديرة. عادةً ما يحتوي على كلمة "بداية" أو "نهاية"، أو عبارة أخرى تُشير إلى بداية أو نهاية عملية، مثل "إرسال استفسار" أو "استلام منتج".
العملية [ 17 ]يمثل مجموعة من العمليات التي تغير قيمة البيانات أو شكلها أو موقعها. ويتم تمثيلها على شكل مستطيل . [ 17 ]
القرار [ 17 ]يُظهر هذا المثال عملية شرطية تُحدد أيًّا من المسارين سيسلكه البرنامج. [ 16 ] عادةً ما تكون هذه العملية سؤالًا بنعم/لا أو اختبارًا صحيحًا/خاطئًا. ويتم تمثيلها على شكل معين . [ 17 ]
المدخلات/المخرجات [ 17 ]يشير إلى عملية استقبال البيانات وإرسالها، [ 17 ] كمعلومات متاحة للمعالجة (مدخلات)، أو إرسال المعلومات المعالجة (مخرجات). [ 19 ] يُمثَّل على شكل معين . [ 17 ]
التعليق [ 16 ] (تعليق) [ 17 ]يشير إلى معلومات إضافية حول خطوة في البرنامج. يتم تمثيله على شكل مستطيل مفتوح مع خط متقطع أو متصل يربطه بالرمز المقابل في مخطط التدفق. [ 17 ]
عملية محددة مسبقًا [ 16 ]يعرض العملية المسماة التي تم تعريفها في مكان آخر. يتم تمثيلها كمستطيل ذي حواف رأسية مزدوجة الخط. [ 16 ]
رابط الصفحة [ 16 ]تُستبدل الخطوط الطويلة أو المُربكة في صفحة مخطط التدفق بأزواج من الموصلات المُعَلَّمة. ويُمثَّل ذلك بدائرة صغيرة بداخلها حرف. [ 16 ] [ 20 ]
رابط خارج الصفحة [ 16 ]موصل مُعَلَّم يُستخدم عندما يكون الهدف في صفحة أخرى. يُمثَّل على شكل خماسي الأضلاع يشبه قاعدة الملعب الرئيسية . [ 16 ] [ 20 ]

رموز أخرى

تتضمن معايير ANSI/ISO رموزًا تتجاوز الأشكال الأساسية. بعضها: [ 19 ] [ 20 ]

شكلاسموصف
مخطط انسيابي لقاعدة البياناتملف بيانات أو قاعدة بياناتالبيانات ممثلة بأسطوانة ترمز إلى محرك الأقراص.
وثيقة مخطط انسيابيوثيقةالمستندات الفردية ممثلة على شكل مستطيل ذي قاعدة متموجة.
وثيقة مخطط انسيابي متعددةوثائق متعددة ممثلة على شكل مجموعة من المستطيلات ذات قواعد متموجة.
مخطط التدفق - إدخال يدويالتشغيل اليدوييتم تمثيلها بشكل شبه منحرف مع وجود أطول ضلع موازٍ في الأعلى، لتمثيل عملية أو تعديل على العملية لا يمكن إجراؤه إلا يدويًا.
مخطط انسيابي لإدخال البيانات يدويًاإدخال يدوييتم تمثيلها بشكل رباعي الأضلاع ، مع ميل الجزء العلوي بشكل غير منتظم من اليسار إلى اليمين، مثل المنظر الجانبي للوحة المفاتيح .
إعداد مخطط التدفقالتحضير أو التهيئةيتم تمثيلها بواسطة شكل سداسي ممدود ، وكان يستخدم في الأصل لخطوات مثل ضبط مفتاح أو تهيئة روتين.

المعالجة المتوازية

بالنسبة للمعالجة المتوازية والمتزامنة ، تشير الخطوط الأفقية في الوضع المتوازي [ 21 ] أو الشريط الأفقي [ 22 ] إلى بداية أو نهاية قسم من العمليات التي يمكن إجراؤها بشكل مستقل:

  • عند نقطة التفرع ، تقوم العملية بإنشاء عملية إضافية واحدة أو أكثر، ويشار إلى ذلك بشريط يحتوي على مسار وارد واحد ومسارين صادرين أو أكثر.
  • عند نقطة الالتحام ، تستمر عمليتان أو أكثر كعملية واحدة، ويُشار إليها بشريط يحتوي على عدة مسارات واردة ومسار صادر واحد. يجب أن تكتمل جميع العمليات قبل أن تستمر العملية الواحدة. [ 22 ]

برنامج رسم المخططات

لقطة شاشة لبرنامج رسم المخططات الانسيابية Flowgorithm

يمكن استخدام أي برنامج رسم لإنشاء مخططات انسيابية، ولكن هذه المخططات لا تحتوي على نموذج بيانات أساسي لمشاركة البيانات مع قواعد البيانات أو برامج أخرى مثل أنظمة إدارة المشاريع أو جداول البيانات . تتوفر العديد من حزم البرامج التي يمكنها إنشاء المخططات الانسيابية تلقائيًا، إما مباشرةً من شفرة المصدر للغة البرمجة، أو من لغة وصف المخططات الانسيابية.

توجد العديد من التطبيقات ولغات البرمجة المرئية [ 23 ] التي تستخدم مخططات التدفق لتمثيل البرامج وتنفيذها. وتُستخدم هذه المخططات عمومًا كأدوات تعليمية للطلاب المبتدئين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ SEVOCAB: مفردات هندسة أنظمة البرمجيات . المصطلح: مخطط انسيابي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2008.
  2. ↑ جيلبريث، فرانك بانكر؛ جيلبريث، ليليان مولر (1921). "مخططات العمليات" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 9 مايو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مايو 2016 .الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين.
  3. ↑ غراهام، بن س. الابن (10 يونيو 1996). "الناس أولاً" . كلمة رئيسية في مؤتمر سير العمل في كندا .
  4. ↑ الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (1947). معيار الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين: مخططات العمليات وتدفقها . نيويورك، 1947.
  5. ↑ هارتري، دوغلاس (1949). أدوات وآلات الحساب . مطبعة جامعة إلينوي. ص 112. 
  6. ↑ باش ، تشارلز (1986). أجهزة الكمبيوتر المبكرة لشركة IBM . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 327. ISBN  9780262022255.
  7. ↑ غولدستين، هيرمان (1972). الحاسوب من باسكال إلى فون نيومان . مطبعة جامعة برينستون. الصفحات 266-267 . ISBN  0-691-08104-2.
  8. ↑ تاوب، أبراهام (1963). الأعمال الكاملة لجون فون نيومان . المجلد 5. ماكميلان. الصفحات 80-151 .  
  9. ↑ Bohl, Rynn: Tools for Structured and Object-Oriented Design , Prentice Hall, 2007.
  10. 1 2 آلان ب. ستيرنكرت (2003) إدارة الحوادث الحرجة . ص 126
  11. ↑ أندرو فيرونيس (1978) المعالجات الدقيقة: التصميم والتطبيقات . ص 111
  12. ↑ مارلين بول (1978) دليل للمبرمجين . ص 65.
  13. ↑ مارك أ. فرايمان (2001) الجودة وتحسين العمليات . ص 169 .
  14. ↑ يوكوياما، تيتسو؛ أكسلسن، هولجر بوك؛ جلوك، روبرت (يناير 2016). "أساسيات لغات مخططات التدفق العكسية" . علوم الحاسوب النظرية . 611 : 87-115 . doi : 10.1016/j.tcs.2015.07.046 .
  15. ↑ كراكوفسكي، مارينا (يونيو 2021). "تحمل الضغط" . اتصالات رابطة آلات الحوسبة . 64 (6): 18-20 . doi : 10.1145/3460214 .
  16. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 غاري ب. شيلي؛ ميستي إي. فيرمات (2011). اكتشاف الحواسيب، الدليل الكامل: دليلك التفاعلي إلى العالم الرقمي . سينغيج ليرنينج. الصفحات 691-693 . ISBN  978-1-111-53032-7.
  17. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 هارلي ر. مايلر (1998). "2.3 مخططات التدفق" . أساسيات البرمجة الهندسية باستخدام لغتي C و Fortran . مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 32-36 . ISBN  978-0-521-62950-8.
  18. ↑ "ISO 5807:1985: معالجة المعلومات - رموز واتفاقيات التوثيق لبيانات ومخططات تدفق البرامج والأنظمة، ومخططات شبكة البرامج، ومخططات موارد النظام" . المنظمة الدولية للتوحيد القياسي. فبراير 1985. تاريخ الاطلاع: 23 يوليو 2017 .
  19. ١ ٢ ٣ ٤ تقنيات رسم المخططات الانسيابية GC20-8152-1 (ملف PDF) . شركة IBM. مارس ١٩٧٠. صفحة ١٠. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ ١٥-١٠-٢٠٢١. 
  20. 1 2 3 "ماذا تعني أشكال المخططات الانسيابية المختلفة؟" . شركة RFF للإلكترونيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2017 .
  21. ↑ جوناثان دبليو. فالڤانو (2011). أنظمة الحواسيب الصغيرة المدمجة: التفاعل في الوقت الحقيقي . سينجايج ليرنينج. الصفحات 131-132 . ISBN  978-1-111-42625-5.
  22. 1 2 روبي تي. ناكاتسو (2009). الاستدلال باستخدام الرسوم البيانية: اتخاذ القرارات وحل المشكلات باستخدام الرسوم البيانية . جون وايلي وأولاده. الصفحات 68-69 . ISBN  978-0-470-40072-2.
  23. ↑ مايرز، براد أ. " البرمجة المرئية، والبرمجة بالأمثلة، وتصور البرامج: تصنيف. " نشرة ACM SIGCHI. ​​المجلد 17. العدد 4. ACM، 1986.

للمزيد من القراءة

  • تقنيات رسم المخططات الانسيابية : دليل من شركة IBM من عام 1969 (5 ميجابايت؛ PDF)