1. Подсистема подготовки

Измельчение - образовать из сырья полупродукт с нарушенной кристаллической решеткой заданного гранулометрического состава, часто с удалением влаги и декарбонизацией.

Дозировка - обеспечить отмеривание исходных компонентов в таких количествах, соотношение которых обеспечивает соответствие показателей качества смеси требуемым значениям.

Смешение - получить химически и механически однородную смесь ингредиентов шихты или их групп, иногда с добавлением технологического связующего и отходов основного производства.

Компактирование - получить из многокомпонентного полидисперсного порошка компактные плитки (гранулы) необходимой прочности, плотности и влажности;

11. Подсистема надежности (обеспечения стабильности подготовки)

Структурно-механические характеристики сырья - снизить интенсивность отказов и интенсифицировать активационные эффекты.

Износостойкость узлов и (или) конструкционных материалов - обеспечить заданные технологией режимные параметры процесса;

111. Подсистема оценки качества полупродукта

Активность компонентов и шихты - прогнозировать степень модификации сырья (шихты) и характеристики (структуру) будущих расплавов (стекол, волокон);

IV. Подсистема переработки

Стекловарение - переработать подготовленный полупродукт (шихту) в стекломассу (чаще в стеклоизделия, например, стеклошарики) с заданными характеристиками.

Формование стеклянных нитей - перевести расплав шихты или стеклошариков в твердую фазу - элементарное волокно;

V. Подсистема природоохранной стратегии

Экологическая безопасность и ресурсосбережение - выявить приоритетные загрязнения окружающей среды, минимизировать их и оценить ХТС на соответствие критериям мало- и безотходных технологий.

Таким образом, что производственные процессы получения стекла и стеклянного волокна характеризуются большим разнообразием выпускаемой продукции и сложностью. Общим признаком этих процессов является то, что для превращения исходного сырья (отдельных компонентов) в шихту или полупродуктов (шихты, стеклошариков, стекломассы) в целевой конечный продукт- стекловолокно необходимо большое число функционально разных ступеней подготовки и переработки. Для целенаправленного осуществления этих технологий требуются разные виды энергии, вспомогательных веществ и информации, параметры процесса. В системном анализе принято деление параметров на входные, управляющие, возмущающие и выходные.

Установить влияние характера взаимодействий разных фаз системы Т-Т; Ж- Т; Г-Т и т. п. (например, порошковой или гранулированной шихты, расплава стекла и его твердых отходов, режимных параметров оборудования и др.) на количество и состав промышленных выбросов, качество стеклоизделий, срок службы оборудования и т.д. можно следующим образом. Графически исходную технологическую линию представляют в виде блок-схемы (прямоугольника), ограничивающего систему, содержащую от двух до шести прямоугольников - подсистем. В подсистему входят несколько операторов, отражающих сущность технологической операции или операций, выполняемых в машине или агрегате. Границы оператора совпадают с границами такой машины или операции. Оператор содержит один или несколько процессоров, под которыми понимают физико-химические процессы. Связи между операторами выражают в виде линий материальных потоков. Изображения типовых процессоров представлены на рис. 2.4.

Анализ операторной модели линии, целей подсистем и их параметров показал, что работу всей системы определяют подсистемы образования компактированной шихты и стекломассы. При их исследовании и функциональном анализе целесообразно рассматривать систему не машин и аппаратов, а протекающих в них процессов. Технологический процесс может быть представлен как преобразование множества входов (исходное состояние шихты) в множество выходов (промежуточное или конечное состояние изделия).

Сложный характер взаимосвязей элементов подсистем может быть выявлен при использовании статистических методов планирования эксперимента и вычислительной техники.

Таким образом, результаты системного анализа можно использовать для разных целей: сбора информации о процессах и структуре связей между элементами и подсистемами в зависимости от технологических и конструкционных параметров систем, составления топологических моделей, проведения многофакторных экспериментов в производственных условиях, а главное - при синтезе новых технологических схем, обеспечивающих работу линии в оптимальном режиме по эколого-экономическим показателям.

Рассмотрим в общем виде некоторые варианты применения операторной модели по указанным целям.

Производство ПМ состоит из множества процессов, на которые влияет огромное количество факторов. При оптимизации таких процессов с помощью многoфакторного эксперимента используют априорное ранжирование факторов и определяют их уровни. Важно правильно выбрать критерий оптимизации (например, качество изделия, экологическую безопасность процесса или материала, комплексность применения сырьевых, вторичных и энергетических ресурсов, стабильность процессов, протекающих в подсистемах и т.д.). Таких критериев может быть несколько, и они определяются конкретными условиями производства. Выбранный критерий связывает существенные факторы в математическую модель (полином). Применяя статистические методы планирования эксперимента, в зависимости от цели работы минимизируют или максимизируют критерий оптимизации. Например, определяют минимум предельно допустимых выбросов (ПДВ) по целевому или токсичному компоненту, или максимум ВМР - вторичных материальных ресурсов (возвратных или покупных), применяемых как основной ингредиент смеси при сохранении стабильности комплексного показателя качества изделий. Причем в качестве управляющих факторов могут использоваться параметры разных подсистем: влажность порошковой шихты или гранул, плотность, и прочность гранул, режимные характеристики оборудования, выбросы (сбросы) в биосферу, здоровье человека и т.д.

Рассмотрим, с учетом накопленного опыта и последних достижений науки и техники реализацию принципов формирования и синтеза ХТС рассмотренных уровней иерархии, а затем - особенности их функционирования.