執筆動機
日本語で解説しているサイトがすぐに見つからなかった．
問題
LaTeX を使用していて，正しいスペルで label と ref を入力しているのに，図?? となってしまう．
原因
main.log 等のログを閲覧してください．
そして，うまくいかなかった label や ref の名前でサーチしてください．
下記のようなログはありませんか？
Package caption Warning: \label without proper reference on input line 6.
See the caption package documentation for explanation.
LaTeX Warning: Reference `fig:soft_arch' on page 9 undefined on input line 21.
これは label, ref の使い方が悪いことが原因です．
解決策
キャプションは図番号を更新するため，キャプションの前にラベルを挿入してはいけません，
・キャプションの中
・キャプションの後
いずれかにラベルを挿入すべきです．
ダメな例 :
\label{hoge}
\caption{hoge}
良い例 :
\caption{hoge}
\label{hoge}