方框图
方框图是系统工程与工程设计中一种示意图，用矩形方框表示系统的主要组成部分或功能，再用连线或箭头表示各方框之间的关系与信号流向。它省略元器件的型号、参数和具体接线，只保留功能划分与流程，因此常用于设计初期的方案论证、故障排查定位与教学讲解；在控制工程中，方框图还被视为系统的一种图解化数学模型。
定义
方框图是一种图形表示方式，把系统、装置、程序或工艺流程的主要机能与部件画成方框，方框之间以直线或箭头相连，用来说明各部分之间的相互联系[1]。方框内一般只写该部分的名称或功能，连线则表示信号、信息、能量或物料的传递路径，箭头标出传递方向[2]。
在不同语境下，这一图示有多个称呼：中文文献中常见“框图”“方块图”“结构图”等叫法，英文则写作 block diagram 或 functional block diagram，中文标准术语资料中也有“方块图”的译名[3]。按侧重点不同，还可细分出功能方框图、系统方框图与信号流图等类型，后者专门追踪信息或流程在系统内的传递过程[4]。
方框图与电路图、流程图、装配图属于不同的图示类别。电路图要画出全部元器件符号及其连接方式，装配图强调元件的物理位置，方框图则不受空间布局限制，只反映功能模块间的逻辑关系；流程图关注步骤的先后与判断分支，方框图关注模块构成与信号流动[2]。
原理
方框图的基本经济思路是把系统当成若干黑箱的组合：只标明每个方框的输入与输出，不揭示方框内部如何完成变换。这一做法源于黑箱原则，隐藏内部细节的原因是避免被细节干扰，或者本身并不掌握内部细节的资料[1]。方框的大小、位置通常按逻辑清晰排布，并不对应真实尺寸与安装位置[5]。
在控制工程中，方框图被进一步形式化为系统的图解化数学模型。这类结构图由方框、比较点、引出点和带箭头的信号线组成：方框内填入该环节的传递函数，比较点对信号作加减运算，引出点把同一信号分送到多处，信号线指明传递方向[6]。对方框依次作串联相乘、并联相加与反馈化简，即可由图形得到系统的传递函数；常用方法包括方框图等效变换法和梅森增益公式法[7]。
方框图的另一种等价表示是信号流图，它用节点表示信号、用支路表示传递函数，把方框图中比较点处的正负号直接并入各支路的传递函数值，因而图形更简洁[8]。两种表示之间可以相互转换，工程上常按需要选取更便于分析的一种[9]。
一个典型的闭环控制结构可简化表示如下，其中前向通路的传递函数与反馈通路的传递函数共同决定闭环特性[6]。
流程图示例：
发展历程
功能方框图作为一类图示方法，自 20 世纪 50 年代后期起被应用于系统工程与软件工程领域，此后逐渐成为复杂系统设计中的常规手段，用于从外部设计角度理解系统运行方式以及各部分与整体的关系[10]。
其中功能流方框图(functional flow block diagram)的现代形式产生于 20 世纪 50 年代，由国防领域的 TRW 公司开发；1960 年代美国国家航空航天局用它表达空间系统与飞行任务中事件的时间次序，这一记号随后在经典系统工程中广泛用于说明系统功能的执行顺序[11]。
与此同时，方框图的绘制方式与工业流程记录方法有渊源关系：1921 年弗兰克·吉尔布雷斯向美国机械工程师协会介绍流程图为起点，1947 年该协会通过了源于这一工作的工序与流程图符号标准，后续的功能建模与方框图记号在此基础上逐步成形[11]。在工业自动化中，功能块图(FBD)成为 IEC 61131-3 标准规定的可编程逻辑控制器编程语言之一，方框的画法与连接方式在该标准中作了严格规定[1]。
在软件与系统建模领域，功能方框图同样被沿用为描述模块结构与调用关系的手段，其记号形式后来被部分建模语言所借鉴[10]。
应用
在电子与电路领域，方框图用于表达整机的大致工作原理与构成概况，常在电路设计的方案论证阶段使用，也作为识读详细电路图之前的索引，帮助理清整机构成与电路关系[12]。以收音机为例，其方框图只画出高频放大、混频、中放等模块及信号从天线到扬声器的路径，而不画出每个零件、旋钮与接线[2]。
在控制工程中，方框图用来描述系统的结构、环节与信号流向，是求取传递函数、分析系统性能的基础工具之一[6]。在系统工程中，飞机控制系统等复杂对象可借方框图逐层分解为易于管理的子系统，用于梳理系统边界与模块间的信号或物料流转[4]。
在软件与流程管理方面，方框图被用来表示软件模块结构与模块交互，也被业务分析人员用来表示组织层次与数据流[4]。在制造业中，方框图可说明从原材料到成品的生产线；在生物学的系统建模中，也借用控制工程中的方框图技法来描述系统关系[1]。
故障排查是该图示的一项典型用途。面对高层次的方框图，维修者可以据此缩小范围、隔离出发生故障的部分；例如音频设备出现杂音时，顺着信号流向可优先检查功率放大模块[2]。
局限
方框图的抽象性同时构成它的边界。由于不标注元器件型号、参数与具体连接方式，它只能体现大致工作原理，无法像原理图那样作为元件采购与电路制作的直接依据[12]。方框中不出现内部细节，意味着读者无法从图上判断模块内部的处理过程与实现方式[1]。
方框的图面位置由逻辑关系决定，不反映实物的尺寸、安装位置和布线走向，因此不能代替装配图或版图使用[5]。在需要表述步骤顺序与判断分支的场合，流程图或功能流方框图更为合适；在需要量化元件级性能的场合，则须回到传递函数、电路方程或仿真模型[4]。
此外，功能流方框图这类记号并不直接校验功能的输入输出是否一致，存在输入输出关系表达有误的可能；也有资料指出，结构化建模语言在描述结构变体时同样存在表达不便之处[13]。
参见
参考资料
- 方块图 [引用日期2026-10-29]
- 方框图_百度百科 [引用日期2026-10-29]
- 國家教育研究院 樂詞網 [引用日期2026-10-29]
- 什么是方框图？ - 使用 Confluence 改变团队合作 [引用日期2026-10-29]
- 原理框图 [引用日期2026-10-29]
- 自动控制原理 [引用日期2026-10-29]
- 方框图化简 [引用日期2026-10-29]
- 信号流图 | 定义、示例与常见问题 | JoVE Core [引用日期2026-10-29]
- gate-ee-notes-block-diagrams-signal-flow-graphs [引用日期2026-10-29]
- Functional block diagram [引用日期2026-10-29]
- Functional flow block diagram [引用日期2026-10-29]
- 图文详情——科普中国资源服务 [引用日期2026-10-29]
- 시스템 엔지니어링을 위한 자동화 도구의 발전 및 사례 조사 [引用日期2026-10-29]