機能フローブロック図

機能フローブロック図( FFBD )は、システムの機能フローを、多層で時系列に並べたステップバイステップのフロー図です。 ^[2]この文脈における「機能的」という用語は、関数型プログラミングや数学での使用とは異なります。関数型プログラミングや数学では、「機能的」と「フロー」を組み合わせると曖昧になります。ここで、「機能フロー」は操作の順序付けに関係し、「フロー」矢印は前の操作の成功への依存性を表します。FFBD は、以下の図に示すように、機能ブロック間の入力データと出力データの依存関係も表しますが、FFBD は主に順序付けに重点を置いています。

FFBD表記法は1950年代に開発され、古典的なシステムエンジニアリングで広く使用されています。FFBDは、フローチャート、データフロー図、制御フロー図、ガントチャート、PERT図、IDEFとともに、古典的なビジネスプロセスモデリング方法論の1つです。^[3]

FFBDは機能フロー図、機能ブロック図、機能フローとも呼ばれる。^[4]

プロセスフローを文書化する最初の構造化された方法であるフロープロセスチャートは、1921年にフランク・ギルブレスによってアメリカ機械学会（ASME）の会員に「プロセスチャート - 最良の方法を見つけるための最初のステップ」というプレゼンテーションで紹介されました。^{[5]ギルブレスのツールはすぐに}産業工学のカリキュラムに取り入れられました。

1930年代初頭、産業技術者のアラン・H・モーゲンセンは、ニューヨーク州レークプラシッドで開催した作業簡素化会議で、ビジネスマンに産業工学のツールの使用方法を教え始めました。1944年にモーゲンセンのクラスを卒業したアート・スピナンジャーは、そのツールをプロクター・アンド・ギャンブルに持ち帰り、同社の「Deliberate Methods Change Program」を開発しました。同じく1944年の卒業生で、スタンダード・レジスター・インダストリアルの製本工学部長ベン・S・グラハムは、フロー・プロセス・チャートを情報処理に応用し、複数の文書とその関係を表示するマルチフロー・プロセス・チャートを開発しました。1947年、ASMEはギルブレスの元の研究から派生したシンボルセットを、ASME操作およびフロー・プロセス・チャートの標準として採用しました。^[5]

現代の機能フローブロック図は、1950年代に防衛関連企業のTRW社によって開発されました。 ^[6] 1960年代にはNASAが宇宙システムや飛行ミッションにおけるイベントの時間的順序を視覚化するために活用しました。^[7] FFBDは、システム機能の実行順序を示すために古典的なシステムエンジニアリングで広く使用されるようになりました。 ^[3]

FFBD は、一連のレベルで開発できます。FFBD は、機能分解によって識別された同じタスクを示し、それらを論理的かつ連続的な関係で表示します。たとえば、宇宙船の飛行ミッション全体は、図 2 に示すように、トップ レベルの FFBD で定義できます。第 1 レベルの図の各ブロックは、第 2 レベルの図の「ミッション操作の実行」に示すように、一連の機能に拡張できます。図には、入力 (運用軌道への転送) と出力 (宇宙輸送システム軌道への転送) の両方が表示されており、インターフェイスの識別と制御プロセスが開始されていることに注意してください。第 2 レベルの図の各ブロックは、図 2 の第 3 レベルの図に示すように、一連の機能に段階的に開発できます。^[8]

これらの図は、要件の開発と有益なトレード研究の特定の両方に使用されます。たとえば、宇宙船のアンテナは、ペイロード データを送信するときにのみ追跡およびデータ中継衛星 (TDRS) を捕捉しますか、それとも緊急コマンドの受信や緊急データの送信を可能にするために TDRS を継続的に追跡しますか? FFBD には、ミッションの成功確率を向上させる代替操作と緊急時対応操作も組み込まれています。フロー図は、システム全体の操作を理解し、運用および緊急時対応手順の開発の基礎として機能し、運用手順の変更によってシステム全体の操作を簡素化できる領域を正確に特定します。場合によっては、代替 FFBD を使用して、データが取得されるまで特定の機能を満たすさまざまな手段を表すことができ、代替手段を選択できます。^[8]

FFBDの主な属性の概要: ^[1]

• 機能ブロック: FFBD 上の各機能は独立しており、単一のボックス (実線) で表す必要があります。各機能は、システム要素によって実行される明確で有限の個別のアクションを表す必要があります。
• 機能番号: 各レベルには一貫した番号体系があり、機能の起源に関する情報が提供されるべきです。これらの番号は、すべての機能分析および割り当てアクティビティを通じて実行される識別と関係を確立し、下位レベルから上位レベルまでの追跡可能性を容易にします。
• 機能参照: 各図には、機能タイトル参照 (括弧内のボックス) を使用して他の機能図への参照を含める必要があります。
• フロー接続: 機能を接続する線は、機能のフローのみを示し、時間の経過や中間のアクティビティを示すものではありません。
• フロー方向: ダイアグラムは、フロー方向が一般的に左から右になるようにレイアウトする必要があります。矢印は、機能フローを示すためによく使用されます。
• 加算ゲート: 円は加算ゲートを表すために使用され、AND/OR が存在する場合に使用されます。AND は並列機能を示すために使用され、続行するにはすべての条件を満たす必要があります。OR は、続行するために代替パスを満た​​すことができることを示すために使用されます。
• GO パスと NO-GO パス: 「G」と「バー G」は、「GO」と「NO-GO」の状態を示すために使用されます。これらの記号は、特定の機能から出る線の隣に配置され、代替パスを示します。

関数は、関数のタイトル（動詞に続いて名詞句）と固有の10進数で区切られた数字を含む長方形で表されます。この数字とタイトルは、図3に示すように水平線で区切られます。この図は、特定のFFBD内でコンテキストを提供する参照関数の表し方についても示しています。参照関数の使用例については、図9を参照してください。^[9]

矢印が1つ付いた線は、左から右への機能の流れを表します（図4参照）。^[9]

以下の基本論理記号が使用される。^[9]

• AND: 先行または後続のすべてのパスが必須となる条件。シンボルには、1 つの入力と複数の出力、または複数の入力と 1 つの出力が含まれる場合がありますが、複数の入力と出力の組み合わせは含まれません (図 5)。図を次のように読みます。F2 AND F3 は、F1 の完了後に並行して開始できます。同様に、F4 は、F2 AND F3 の完了後に開始できます。

• 排他的論理和: 複数の先行または後続パスのうち 1 つが必要であるが、すべてが必要であるわけではない条件。シンボルには、1 つの入力と複数の出力、または複数の入力と 1 つの出力が含まれる場合がありますが、複数の入力と出力の組み合わせは含まれません (図 6)。図を次のように読みます。F2 または F3 は、F1 の完了後に開始できます。同様に、F4 は、F2 または F3 のいずれかの完了後に開始できます。
• 包含的 OR: 複数の先行または後続パスのうち 1 つ、いくつか、またはすべてが必要となる条件。図 7 は、AND シンボル (図 5) と排他的 OR シンボル (図 6) の組み合わせを使用した包含的 OR ロジックを示しています。図 7 は、次のように読み替えてください。F2 OR F3 (排他的) は F1 の完了後に開始されるか、または (やはり排他的) F2 AND F3 は F1 の完了後に開始されます。同様に、F4 は F2 OR F3 (排他的) のいずれかの完了後に開始されるか、または (やはり排他的) F4 は F2 AND F3 の両方の完了後に開始されます。

各FFBDには以下の文脈的および管理的データが含まれるものとする: ^[9]

• 図が作成された日付
• 図を作成したエンジニア、組織、またはワーキンググループの名前
• 図表化される関数の一意の小数点付き数値
• 図表化される関数の一意の関数名。

図 8 と図 9 は FFBD のデータを示しています。図 9 は図 8 に含まれる関数 F2 を分解したもので、モデルの異なるレベルの関数間のコンテキストを示しています。

• アクティビティ図
• ブロック図
• ビジネスプロセスマッピング
• データフロー
• データと情報の視覚化
• ドラコン
• フロー図
• フロープロセスチャート
• 機能モデル
• 機能ブロック図
• IDEF0
• N2チャート
• サド
• 信号の流れ
• シグナルフローグラフ

ウィキメディア・コモンズには、機能フローブロック図に関連するメディアがあります。

• DAU (2001) システムエンジニアリングの基礎。国防調達大学出版局。
• FAA (2007) システムエンジニアリングマニュアル。連邦航空局ワシントン。