Технологии повышения производительности

редактировать

Технологии повышения производительности - это технологические инновации, которые исторически повышали производительность.

измеряется как отношение (совокупного) выпуска к (совокупным) затратам при производстве товаров и услуг. Повышается скорость уменьшения количества рабочей силы, капитала, энергии, которые используются для производства любого заданного экономических товаров и услуг. Повышение производительности в степени повышения уровня жизни на душу населения .

прядильный мул и прядильный мул (продемонстрировано) улучшили производительность ниток по сравнению с прялка.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Основные источники роста производительности в экономической истории
    • 2.1 Новые формы энергии и мощности
    • 2.2 Энергоэффективность
      • 2.2.1 Конверсия тепла для работы
      • 2.2. 2 Электрификация и предварительная передача электроэнергии
      • 2.2.3 Повторное использование тепла
      • 2.2.4 Снижение трения
      • 2.2.5 Эффективность освещения
    • 2.3 Инфраструктура
      • 2.3.1 Дороги
      • 2.3.2 Морские перевозки и внутренние водные пути
      • 2.3.3 Железные дороги
      • 2.3.4 Автомагистрали
      • 2.3.5 Трубопроводы
    • 2.4 Механизация
      • 2.4.1 Механизация сельское хозяйство
      • 2.4.2 Промышленное оборудование
      • 2.4.3 Станки
      • 2.4.4 Горнодобывающая промышленность
      • 2.4.5 Механизиро ванная обработка материалов
        • 2.4.5.1 Обработка сыпучих материалов
        • 2.4.5.2 Краны
        • 2.4.5.3 Паллетизация
        • 2.4.5.4 Контейнерный рельс
        • 2.4.5.5 Контейнеризация
    • 2.5 Рабочие практики и процессы
      • 2.5.1 Разделение труда
      • 2.5.2 Заводская система
      • 2.5.3 Взаимозаменяемые детали
      • 2.5.4 Научный менеджмент
      • 2.5.5 Стандартизация
      • 2.5.6 Рационализированная планировка предприятия
      • 2.5.7 Современное управление бизнесом
      • 2.5.8 Непрерывное производство
    • 2.6 Научное сельское хозяйство
    • 2.7 Новые материалы, процессы и дематериализация
      • 2.7.1 Железо и сталь
      • 2.7.2 Карбонат натрия ( кальцинированная сода) и родственные химические вещества
      • 2.7.3 Цемент
      • 2.7.4 Бумага
      • 2.7.5 Резина и пластмассы
      • 2.7.6 Оптическое волокно
      • 2.7.7 Нефть и газ
      • 2.7.8 Твердые материалы для резки
      • 2.7.9 Дематериализация
    • 2.8 Связь
      • 2.8.1 Телеграфия
      • 2.8.2 Телефон
      • 2.8.3 Радиочастотная передача
      • 2.8.4 Волоконная о птика
      • 2.8.5 Спутники связи
      • 2.8.6 Факс (факс)
    • 2.9 Экономика дома: общественное водоснабжение, газоснабжение, бытовое газоснабжение и бытовые приборы
    • 2.10 Автоматизация, управление технологическими процессами и установка Механизмы
    • 2.11 Компьютеры, полупроводники, обработка данных и информационные технологии
      • 2.11.1 Оборудование для записи единиц
      • 2.11.2 Компьютеры с хранимыми программами
  • 3 Долгосрочное снижение роста производительности
  • 4 Повышение уровня
    • 4.1 Сокращение рабочей недели
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

История

Технологии, высокие стандарты, восходят к древним временам, с довольно медленным прогрессом до современного средневековье. Важные примеры европейских технологий от раннего до средневековья включают водяное колесо, конский ошейник, прялку, трехпольную систему (после 1500 года четырехпольную систему - см. Севооборот ) и доменная печь. Все эти технологии использовались в Китае, а некоторые веками, прежде чем они были представлены в Европе.

Технологический прогрессу способствовали грамотности и распространению знаний, которые ускорились после прялки распространился в Западную Европу в 13 веке. Прялка увеличила количество тряпок, используемых для производства целлюлозы бумаги, технология которой достигла Сицилии где-то в XII веке. Дешевая бумага явилась фактором развития подвижного типа печатного станка, что привело к значительному увеличению количества опубликованных книг и названий. Со временем начали появляться книги по науке и технике, как техническое руководство по горному делу De Re Metallica, которое было самой технологической книгой 16 века и стандартным учебником по химии в течение следующих 180 лет <. 600>Фрэнсис Бэкон (1561-1626) известен своим научным методом, который был другими факторами научной революции. Бумага и печать, порох и магнитный компас, известные как великих изобретений. Четыре великих изобретения важные для развития Европы, имели китайское происхождение. Другие китайские изобретения включают конский хомут, чугун, улучшенный плуг и сеялку. См. Также Список китайских изобретений.

Технологии добычи и переработки металлов сыграли ключевую роль в техническом прогрессе. Большая часть нашего понимания фундаментальной химии возникла в результате плавки и рафинирования руды, причем De Re Metallica был ведущим учебником по химии в течение 180 лет. Железные дороги произошли от карьерных тележек, и первые паровые машины были разработаны специально для откачки воды из. Значение доменной печи выходит далеко за рамки ее возможностей для крупномасштабного производства чугуна. Доменная печь была первым примером непрерывного производства и представляет собой процесс противоточного обмена, различные типы которого также используются в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Горячий дутье, при использовании которого используется вторичное тепло, которое было уничтожено одним из ключевых инженерных технологий. Это немедленно к резкому сокращению энергии для производства чугуна, но повторное использование тепла в конечном итоге стало в различных отраслях промышленности, особенно в паровых котлах, химической промышленности, нефтепереработке и целлюлозно-бумажной промышленности.

До 17-го века научное знание, как правило, оставалось внутри интеллектуального сообщества, но к этому времени оно стало доступным для публики в так называемой «открытой науке». Ближе к началу промышленной революции была опубликована Энциклопедия, написанная многочисленными участниками и отредактированная Дени Дидро и Жаном ле Ронд д'Аламбер (1751–1751). 72). Он известен как известному изложению мыслей эпохи Просвещения.

. Историки экономики в целом согласны с этим, некоторыми исключениями. например, паровой двигатель, нет прочной связи между научной революцией 17 века (Декарт, Ньютон и т. д.) и промышленной революцией. Однако важным механизмом передачи технических знаний были научные общества, такие как Лондонское королевское общество по улучшению качества Королевское известное общество, и Академия наук. Существовали также технические колледжи, такие как Политехническая школа. Шотландия была первым местом, где преподавали науку (в 18 веке), и именно там Джозеф Блэк открыл теплоемкость и скрытую теплоту и где его друг Джеймс Уатт использовал знания о тепле, чтобы создать отдельный конденсатор как средство повышения эффективности паровой машины.

Вероятно, первый период в истории, когда был достигнут экономический прогресс. через одно поколение можно было наблюдать во время сельскохозяйственной революции в 18 веке. Однако технический и экономический прогресс не продвигался значительным темпами до английской промышленной революции в конце 18 века, и тогда производительность росла на 0,5% ежегодно. Высокий рост производительности начался в конце 19 века, когда это иногда называют Второй промышленной революцией. Основные нововведений Второй промышленной революции были основаны на современном научном понимании химии, теории электромагнитного поля и термодинамики и других принципов, известных инженерам.

Основные источники роста в экономической истории

Фотография 1900-х годов съемщика барж на Волге. Толкание осуществлялось с помощью шестов, а тяга вручную - с помощью свисающих ветвей деревьев. Также использовались лошади.

Новые формы энергии и силы

До промышленной революции единственными источниками энергии вода, ветер и мышцы. Большинство хороших гидроэлектростанций (не требующихся современных плотин) в Европе были построены в средневековом периоде. В 1750-х годах Джон Смитон, «отец гражданского строительства», увеличил эффективность водяного колеса, применив научные принципы, тем самым добавив столь мощную мощность для промышленной революции. Однако водяные колеса оставались дорогостоящими, относительно неэффективными и плохо подходили для очень больших плотин. Высокоэффективная турбина Бенуа Фурнейрона, разработанная в конце 1820-х годов, в итоге пришла на смену водяным колесам. Турбины типа Fourneyron могут работать с КПД 95% и используются в современных крупных гидроэнергетических установках. Гидроэнергетика продолжает оставаться ведущим двигателем промышленной энергии в США до середины 19 века из-за большого количества участков, но паровая энергия продолжает обогнала гидроэнергетику в Великобритании десятилетиями.

В 1711 году Паровая машина Ньюкомена была установлена ​​для откачки воды из шахты, и эта работа обычно выполнялась большими упряжками лошадей, которых на некоторых шахтах использовалось до 500. Животные превращают корм в работу с эффективностью около 5%., но хотя это было намного больше, чем КПД раннего двигателя Ньюкомена менее 1%, на угольных шахтах использовался уголь низкого качества с низкой рыночной стоимостью. Энергия ископаемого топлива впервые превысила энергию животных и воды в 1870 году. Роль энергии и машин, заменяющих физический труд, обсуждается в Ayres-Warr (2004, 2009).

В то время как пароходы использовались в некоторых областях еще недавно, конец 19 века тысячи рабочих тянули баржи. До конца 19 века большая часть угля и других ископаемых добывалась кирками и лопатками, а урожай и зерно собирали с помощью животных или вручную. До начала 20 века тяжелые грузы, такие как тюки хлопка весом 382 фунта, перевозились на ручных тележках.

Молодой «ящик» тащит угольную бадью по шахтной галерее. Минные тележки были более распространены, чем показанные салазки. Железные дороги сошли с вагонеток. В Великобритании законы, принятые в 1842 и 1844 годах, улучшили условия труда в шахтах.

Земляные работы велись с помощью лопаты до конца 19 века, когда вошли в употребление паровые лопаты. Сообщалось, что рабочий на западном участке канала Эри должен был выкопать 5 кубических ярдов в день в 1860 году; однако к 1890 году ожидалось всего 3-1 / 2 ярда в день. Сегодняшние большие электрические экскаваторы имеют ковши вместимостью 168 кубометров (220 кубических ярдов) и потребляемую мощность с населением 100 000 человек.

Динамит, безопасная для обработки смесь нитроглицерина и диатомит был запатентован в 1867 г. Альфредом Нобелем. Динамит увеличил производительность горных работ, прокладывания туннелей, строительства дорог, строительства и сноса зданий и сделал возможными такие проекты, как Панамский канал.

Мощность пара применялась в молотилках в конце 19 века. Существовали паровые машины, которые передвигались на колесах за счет собственной энергии, которые использовались для временной подачи энергии на стационарное сельскохозяйственное оборудование, такое как молотилки. Они назывались дорожными двигателями, и Генри Форд, увидев один из них в детстве, вдохновился на постройку автомобиля. Использовались паровые тракторы, но они так и не стали популярными.

С двигателем внутреннего сгорания появились первые серийные тракторы (Fordson ок. 1917 г.). Тракторы заменили лошадей и мулов для тяговых жаток и зерноуборочных комбайнов, но в 1930-х годах были разработаны самоходные комбайны. Производство пшеницы в расчете на один человеко-час выросло примерно в 10 раз с конца Второй мировой войны примерно до 1985 года, в основном из-за механической техники, но также и из-за увеличения урожайности. Трудовые ресурсы кукурузы аналогичный, но высокий рост производительности. См. Ниже: Механизированное сельское хозяйство

Один из самых значительных периодов роста конкуренции с электрификацией заводов, которая произошла между 1900 и 1930 годами в США. См.: Массовое производство: Завод электричества

Энергоэффективность

В инженерной и экономической истории наиболее важными видами энергоэффективности были преобразование тепла в работу, повторное использование тепла и уменьшение трения. Также произошло резкое сокращение энергии, необходимой для передачи электронных сигналов, как голоса, так и данных данных.

Преобразование тепла в работу

Ранний паровой двигатель Ньюкомена имел КПД около 0,5% и был улучшен до чуть более 1% Джоном Смитоном до усовершенствований Ватта, которые увеличили термический КПД до 2%. В 1900 году потребовалось 7 фунтов угля на кВт / ч.

Производство электроэнергии было сектором с самым высоким ростом производительности в США в начале двадцатого века. На рубеже веков крупные центральные станции с котлами высокого давления и эффективными паровыми турбинами заменили поршневые паровые двигатели, и к 1960 году они потребляли 0,9 фунта угля на кВт-час. С учетом улучшений в горнодобывающей промышленности и транспортировке улучшение было более чем в 10 раз. Сегодняшние паровые турбины имеют КПД в диапазоне 40%. Большая часть электроэнергии сегодня вырабатывается тепловыми электростанциями с использованием паровых турбин.

Двигатели Ньюкомена и Ватта работали при давлении, близком к атмосферному, и для работы использовали атмосферное давление в виде вакуума, вызванного конденсацией пара. Двигатели высокого давления были достаточно легкими и достаточно эффективными, чтобы их можно было использовать для питания кораблей и локомотивов. Многоступенчатые (многоступенчатые) двигатели были разработаны в 1870-х годах и оказались эффективными, чтобы использовать систему перевозки грузов, чем угля, что привело к значительному росту международной торговли.

Первое важное дизельное судно был MS Selandia, спущенный на воду в 1912 году. К 1950 году треть торгового флота была на дизельном топливе. Сегодня наиболее эффективным первичным двигателем является двухтактный судовой дизельный двигатель, мощностью в 1920-х годах, мощность которого сейчас составляет более 100 000 лошадиных сил с тепловым КПД 50%.

Паровозы, которые потреблялись до 20% добычи угля в США, были заменены дизельными локомотивами после Второй мировой войны, что позволило сэкономить энергию и сократить количество рабочих рук для обработки угля, котловой и технического обслуживания оборудования.

Повышение эффективности паровых машин достигло значительному увеличению количества паровых машин и количества используемого угля, как отмечал Уильям Стэнли Джевонс в Угольный вопрос. Это называется парадоксом Джевонса.

Электрификация и предварительная передача электроэнергии

Потребление электроэнергии и экономический рост связаны. Потребление электроэнергии на душу населения почти идеально коррелирует с экономическим развитием. Электрификация была первой технологией, которая позволила передать электроэнергию на большие расстояния с минимальными потерями энергии. Электродвигатели отказались от линейных валов для распределения электроэнергии и увеличили производительность заводов. Очень большие центральные электростанции создавали эффект масштаба и были намного более эффективными при выработке энергии, чем поршневые паровые машины. Электродвигатели значительно снизили капитальные затраты на электроэнергию по сравнению с паровыми двигателями.

Основными формами предварительной передачи электроэнергии были линейные валы, гидравлические электрические сети и пневматические системы. и канатные системы. Линейные валы были распространенной передачи энергии на заводе с первых промышленных паровых двигателей до электрификации заводов. Трансмиссионные валы ограничивались заводской компоновкой и имели большие потери. Гидравлическая наука Введение в середине 19 века. Он широко использовался в бессемеровском процессе и для кранов в портах, особенно в Великобритании. В Лондоне и нескольких других городах имеются гидравлические системы, созданные водой под давлением, промышленные объекты на обширных территориях.

Пневматическая энергия начала использоваться в промышленности, а также в горнодобывающей промышленности и строительстве туннелей в последней четверти 19 века. Общие применения включали перфораторы и отбойные молотки. Проволочные канаты, поддерживаемые большими колесами с канавками, могли передавать мощность с небольшими потерями на расстояние в несколько миль или километров. Системы проволочного троса появились незадолго до электрификации.

Повторное использование тепла

Утилизация тепла для промышленных процессов впервые широко использовалась в качестве горячего дутья в доменных печах для производства чугуна в 1828 году. Позднее повторное использование тепла включало процесс Сименса-Мартина, который сначала использовался для производства стекла, а затем стали в мартеновской печи . (См.: Железо и сталь ниже). Сегодня тепло повторно используется во многих основных отраслях промышленности, таких как химическая, нефтеперерабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность, с использованием различных методов, таких как теплообменники во многих процессах. Многоступенчатые испарители используют пар от воздействия высокой температуры для испарения жидкости с более низкой температурой кипения. При регенерации химикатов для крафт-варки отработанный черный щелок может быть выпарен пять или шесть раз за счет повторного использования пара от одного эффекта для кипячения щелока на предыдущем этапе. Когенерация - это процесс, в котором пар высокого давления используется для выработки электроэнергии, а затем образующийся пар низкого давления используется для производства тепла или тепла в зданиях.

Промышленный процесс претерпел множество незначительных улучшений, которые в совокупности привели к значительному сокращению потребления энергии на единицу продукции.

Уменьшение трения

Уменьшение трения было одной из основных причин успеха железных дорог по сравнению с вагонами. Это было продемонстрировано на деревянном трамвае, покрытом железной пластиной, в 1805 году в Кройдоне, Великобритания.

«Хорошая лошадь на обычной автостраде может тянуть две тысячи фунтов или одну тонну. Группа джентльменов была приглашена засвидетельствовать эксперимент, цель которого заключалась в установлении превосходства новой дороги путем визуальной демонстрации. Двенадцать вагонов были загружены камнями, так что каждый вагон весил три тонны, и вагоны были скреплены вместе. Затем была прикреплена лошадь, которая с легкостью тащила повозки шесть миль за два часа, останавливаясь четыре раза, чтобы показать, что у него есть способность трогаться с места, а также тянуть свой большой груз ».

Лучшая смазка, например, от нефтяных масел, снижение потерь на трение на заводах и заводах. Подшипники качения были разработаны с использованием легированных сталей и прецизионных технологий обработки, доступных в последней четверти 19 века. Подшипники качения широко использовались на велосипедах к 1880-м годам. Подшипники начали использоваться на линейных валах за десятилетия до электрификации заводов, и именно валы перед подшипниками в значительной степени отвечали за их высокие потери мощности, которые обычно составляли от 25 до 30%, а часто и до 50. %.

Эффективность освещения

Электрическое освещение было намного эффективнее, чем масляное или газовое освещение, и не выделяло дыма, дыма или тепла. Электрический свет продлил рабочий день, повысив продуктивность фабрик, предприятий и домов. Электрический свет не представлял большой пожарной опасности, как масляный и газовый свет.

Эффективность электрического освещения постоянно улучшалась от первых ламп накаливания до ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Люминесцентная лампа , которая стала коммерческой в ​​конце 1930-х годов, намного более эффективна, чем лампы накаливания. Светодиоды или светодиоды высокоэффективны и долговечны.

Инфраструктура

Относительная энергия, необходимая для перевозки тонно-километра различными видами транспорта: трубопроводы = 1 (основа), вода 2, железная дорога 3, дорога 10, воздух 100.

Дороги

Неулучшенные дороги были чрезвычайно медленными, дорогостоящими для транспортировки и опасными. В XVIII веке все чаще стали использовать слоистый гравий, а трехслойный щебень начал применяться в начале XIX века. Эти дороги были увенчаны водосливом, а по бокам были дренажные канавы. Верхний слой камней со временем измельчился до мелочи и несколько сгладил поверхность. Нижние слои были из небольших камней, которые обеспечивали хороший дренаж. Важно отметить, что они оказывали меньшее сопротивление колесам повозки, а копыта и ступни лошадей не погружались в грязь. Планчатые дороги также стали использоваться в США в 1810-1820-е годы. Улучшение дорог было дорогостоящим, и, хотя они снизили стоимость наземного транспорта вдвое или более, вскоре они были вытеснены железными дорогами в качестве основной транспортной инфраструктуры.

Морские перевозки и внутренние водные пути

Парусные суда мог перевозить товары на расстояние более 3000 миль по цене 30 миль в вагоне. Лошадь, которая могла тянуть однотонную повозку, могла тянуть 30-тонную баржу. Во время английской или Первой промышленной революции подавать уголь для печей в Манчестере было сложно из-за малого количества дорог и высокой стоимости использования фургонов. Тем не менее, баржи, работающие на каналах, считались пригодными для эксплуатации, и это было продемонстрировано строительством канала Бриджуотер, который открылся в 1761 году и доставлял уголь из Уорсли в Манчестер. Успех канала Бриджуотер положил начало безумному строительству каналов, которое продолжалось до появления железных дорог в 1830-х годах.

Железные дороги

Железные дороги значительно снизили стоимость наземных перевозок. Подсчитано, что к 1890 году стоимость перевозки вагонов составляла 24,5 цента / тонно-милю по сравнению с 0,875 цента / тонно-милю по железной дороге, что означает снижение на 96%.

Уличные электрические железные дороги (трамваи, троллейбусы или трамваи) находились на завершающей стадии строительства железных дорог с конца 1890-х и первых двух десятилетий 20-го века. Уличные железные дороги вскоре были вытеснены автобусами и автомобилями после 1920 года.

Автомагистрали

Автомагистрали с двигателями внутреннего сгорания завершили механизацию наземного транспорта. Когда появились грузовики c. В 1920 году цены на транспортировку сельскохозяйственных товаров на рынок или на вокзалы сильно снизились. Моторизованный автомобильный транспорт также сократил запасы.

Высокий рост производительности труда в США в 1930-е годы во многом был обусловлен программой строительства автомагистралей того десятилетия.

Трубопроводы

Трубопроводы являются наиболее энергоэффективным средством транспорта. Железные и стальные трубопроводы начали использоваться во второй половине XIX века, но стали основной инфраструктурой только в XX веке. Центробежные насосы и центробежные компрессоры являются эффективным средством перекачивания жидкостей и натуральный газ.

Механизация

жатка, конец XIX века Молотилка 1881 года. Вместо лошадей использовались паровые машины. Сегодня и обмолот, и жатва выполняются с помощью зерноуборочного комбайна .

Механизированное сельское хозяйство

Сеялка - это механическое устройство для распределения и посева семян на нужной глубине. Он возник в Древнем Китае до I века до нашей эры. Сохранение семян было чрезвычайно важно в то время, когда урожайность измерялась количеством семян, собранных на одно посаженное семя, которое обычно составляло от 3 до 5. Сеялка также экономила посевной труд. Что наиболее важно, сеялка означала, что посевы выращивались рядами, что уменьшало конкуренцию растений и повышало урожайность. Он был заново изобретен в Европе 16 века на основе словесных описаний и грубых рисунков, привезенных из Китая. Джетро Талл запатентовал версию в 1700 году; однако это было дорого и ненадежно. Надежные сеялки появились в середине 19 века.

С самого начала земледелия обмолот производился вручную с помощью цепа, что требовало больших затрат труда. молотилка (ок. 1794 г.) упростила работу и позволила использовать энергию животных. К 1860-м годам были широко представлены молотилки, которые в конечном итоге вытеснили четверть сельскохозяйственных рабочих. В Европе многие из перемещенных рабочих оказались на грани голода.

Уборка овса в комбайне Claas Lexion 570 с закрытой кабиной с кондиционером, роторной молотилкой и гидравлическим рулевым управлением с лазерным наведением

До c. 1790 г. рабочий мог убирать 1/4 акра в день с косой . В начале 1800-х годов была представлена ​​зерновая люлька , которая значительно повысила производительность ручного труда. Было подсчитано, что каждая из лошадей Сайруса Маккормика тащила жнецов (Ptd. 1834), освобождая пять человек для военной службы во время гражданской войны в США. К 1890 году двое мужчин и две лошади могли рубить, грабить и связывать 20 акров пшеницы в день. В 1880-х годах жатка и молотилка были объединены в комбайн комбайн. Эти машины требовали больших упряжек лошадей или мулов, чтобы тянуть их. За весь XIX век производительность на человеко-час для производства пшеницы выросла примерно на 500%, а для кукурузы - примерно на 250%.

Сельскохозяйственная техника и повышение урожайности сократили трудозатраты на производство 100 бушелей кукурузы с 35 до 40 часов в 1900 году до 2 часов 45 минут в 1999 году. Преобразование сельскохозяйственной механизации на энергию внутреннего сгорания началось после 1915 года. Поголовье лошадей начало сокращаться в 1920-х годах после перевода сельского хозяйства и транспорта на внутреннее сгорание. Помимо экономии рабочей силы, это освободило много земли, ранее использовавшейся для содержания тягловых животных.

Пик продаж тракторов в США пришелся на 1950-е годы. В 1950-х годах произошел большой скачок мощности сельскохозяйственной техники.

Промышленное оборудование

Самыми важными механическими устройствами до промышленной революции были водяные и ветряные мельницы. Водяные колеса датируются римскими временами, а ветряные мельницы - несколько позже. Вода и энергия ветра сначала использовались для измельчения зерна в муку, но позже были адаптированы для питания отбойных молотков для измельчения ветоши в пульпу для изготовления бумаги и дробления руды. Незадолго до промышленной революции гидроэнергетика применялась в мехах для выплавки чугуна в Европе. (В древнем Китае использовались сильфоны с приводом от воды.) На лесопилках также применялись энергия ветра и воды. Технология строительства мельниц и механических часов сыграла важную роль в развитии машин промышленной революции.

прялка была средневековым изобретением, которое увеличило производительность нарезания резьбы более чем в 1 раз. 10. Одной из первых разработок, предшествовавших промышленной революции, была чулочная рама (ткацкий станок) ок. 1589. Позже, во время промышленной революции, появился летающий челнок , простое устройство, удвоившее производительность ткачества. Прядильная нить была ограничивающим фактором при изготовлении ткани, требующей 10 прядильщиков, использующих прядильное колесо, для обеспечения одного ткача. С помощью прядильщика jenny прядильщик мог вращать восемь нитей одновременно. Водяная рама (род. 1768 г.) адаптировала силу воды для прядения, но одновременно могла прядить только одну нить. Гидравлическая рама была проста в эксплуатации, и многие из них можно было разместить в одном здании. Прядильный мул (1779) позволял прядать большое количество нитей на одной машине с использованием энергии воды. Изменение потребительского предпочтения хлопка во время увеличения производства ткани привело к изобретению хлопкоочистителя (Ptd. 1794). Мощность пара в конечном итоге использовалась в качестве дополнения к воде во время промышленной революции, и оба использовались до электрификации. График производительности прядильных технологий можно найти у Ayres (1989), а также многие другие данные, относящиеся к этой статье.

С хлопкоочистительной машиной (1792) за один день человек мог убрать семена со стольких возвышенностей. хлопок, поскольку раньше женщине потребовалось бы два месяца, чтобы обрабатывать один фунт в день с помощью роликовой джинсовой машины.

Ранним примером значительного увеличения производительности с помощью специальных машин является c. 1803 Портсмутский блок-мельница. С помощью этих машин 10 человек могли произвести столько блоков, сколько 110 квалифицированных мастеров.

В 1830-х годах несколько технологий объединились, чтобы сделать важный сдвиг в строительстве деревянных домов. Дисковая пила (1777 г.), гвоздодер (1794 г.) и паровая машина позволяли эффективно производить тонкие куски пиломатериалов, например, размером 2 x 4 дюйма, а затем скреплять их гвоздями. то, что стало известно как обрамление воздушного шара (1832 г.). Это было началом упадка древнего метода строительства деревянных каркасов с деревянными столярными изделиями.

Вслед за механизацией текстильной промышленности последовала механизация обувной промышленности.

Швейная машина , изобретенная и усовершенствованная в начале 19 века и выпущенная в большом количестве к 1870-м годам, повысила производительность более чем на 500%. Швейная машина была важным инструментом производства механизированной обуви.

Благодаря широкой доступности станков, улучшенных паровых двигателей и недорогих железнодорожных перевозок, машиностроительная промышленность стала крупнейшим сектором (по добавленной прибыли) экономики США к последней четверти XIX века, в промышленную экономику.

Первая коммерчески успешная машина для выдувания стеклянных бутылок была представлена ​​в 1905 году. Машина, управляемая бригадой из двух человек, работающих в 12-часовую смену, могла производить 17 280 бутылок за 24 часа, по сравнению с 2880 бутылок сделали бригаду из шести мужчин и мальчиков, работающих в магазине в течение дня. Стоимость изготовления бутылок машинным способом составляла от 10 до 12 центов за брутто по сравнению с 1,80 доллара за брутто у стеклодувов и помощников вручную.

Станки

Станки, которые режут, шлифуют и формируют металлические детали, были еще одним важным нововведением в области механики промышленной революции. До появления станков было непомерно дорого изготавливать прецизионные детали, что было важным требованием для многих станков и сменных деталей. Исторически важными станками являются токарно-винторезный станок, фрезерный станок и строгальный станок по металлу (металлообработка), которые начали применяться в период с 1800 по 1840 год. Примерно в 1900 году именно сочетание небольших электродвигателей, специальных сталей и новых режущих и шлифовальных материалов позволило станкам массово производить стальные детали. Для производства Ford Model T потребовалось 32000 станков.

Вертикальный фрезерный станок, важный станок . 1: фреза 2: шпиндель 3: верхний суппорт или верхняя часть 4: столбец 5: таблица 6: суппорт оси Y 7: колено 8: основание

Современное производство началось примерно в 1900 году, когда станки использовали электрическую, гидравлическую и пневматическую энергию., начали заменять ручные методы в промышленности. An early example is the Owens automatic glass bottle blowing machine, which reduced labor in making bottles by over 80%. See also: Mass production#Factory electrification

Mining

Large mining machines, such as steam shovels, appeared in the mid-nineteenth century, but were restricted to rails until the widespread introduction of continuous track and pneumatic tires in the late 19th and early 20th centuries. Until then much mining work was mostly done with pneumatic drills, jackhammers, picks and shovels.

Coal seam undercutting machines appeared around 1890 and were used for 75% of coal production by 1934. Coal loading was still being done manually with shovels around 1930, but mechanical pick up and loading machines were coming into use. The use of the coal boring machine improved productivity of sub-surface coal mining by a factor of three between 1949 and 1969.

There is currently a transition going under way from more labor-intensive methods of mining to more mechanization and even automated mining.

Mechanized materials handling

Bulk materials handling
P H 4100 XPB cable loading shovel, a type of mobile crane Unloading cotton c. 1900. Hydraulic cranes were in use in the U.K. for loading ships by the 1840s, but were little used in the U.S. Steam powered conveyors and cranes were used in the U.S. by the 1880s. In the early 20th century, electric operated cranes and motorized mobile loaders such as forklifts were used. Today non-bulk freight is containerized. A U.S. airman operating a forklift. Pallets placed in rear of truck are moved around inside with a pallet jack (below). Where available pallets are loaded at loading доки, по которым могут передвигаться вилочные погрузчики.

Сухие системы обработки сыпучих материалов используют различное стационарное оборудование, такое как конвейеры, штабелеры, погрузчики и мобильное оборудование, такое как экскаваторы и погрузчики для обработки больших объемов руды, угля, зерна, песка, гравия, щебня и т. д. Системы обработки сыпучих материалов используются на шахтах, для погрузки и разгрузки судов, а также на заводах, перерабатывающих сыпучие материалы в готовую продукцию, такую ​​как сталелитейные и бумажные комбинаты.

Рукоятка этой домкрата представляет собой рычаг гидравлического домкрата, который может легко поднимать грузы до 2-1 / 2 тонн, в зависимости от номинала. Обычно используется на складах и в розничных магазинах.

Механические кочегарки для подачи угля в локомотивы использовались в 1920-х годах. Полностью механизированная и автоматизированная система подачи и загрузки угля была впервые использована для подачи угольной пыли в электрический котел в 1921 году.

Жидкости и газы перекачиваются с помощью центробежных насосов и компрессоров соответственно.

Переход на механизированные погрузочно-разгрузочные работы увеличился во время Первой мировой войны, поскольку возникла нехватка неквалифицированной рабочей силы и выросла заработная плата неквалифицированной рабочей силы по сравнению с квалифицированной рабочей силой.

Заслуживающим внимания применением конвейеров была автоматическая мукомольная мельница Оливера Эванса. построен в 1785 году.

Примерно в 1900 году начали производиться различные типы конвейеров (ленточные, пластинчатые, ковшовые, винтовые или шнековые), мостовые краны и промышленные грузовики. используется для обработки материалов и товаров на различных этапах производства на заводах. См.: Типы конвейерных систем См. Также: Массовое производство.

Широко известное применение конвейеров - Ford. сборочная линия компании Motor Co. (ок. 1913 г.), хотя компания Ford использовала различные промышленные грузовики, мостовые краны, направляющие и любые другие устройства, необходимые для минимизации трудозатрат при перемещении деталей в различных частях завода.

Краны

Краны - древняя технология, но они получили широкое распространение после промышленной революции. Промышленные краны использовались для управления тяжелым оборудованием на Nasmyth, Gaskell and Company (литейный завод Бриджуотер) в конце 1830-х годов. Краны с гидравлическим приводом стали широко использоваться в конце 19 века, особенно в британских портах. В некоторых городах, например в Лондоне, имелись коммунальные гидравлические сети для подачи энергии. Паровые краны также использовались в конце 19 века. Электрические краны, особенно мостового типа, были внедрены на заводах в конце 19 века. Steam краны обычно ограничивались рельсами. Непрерывная гусеница (гусеничная гусеница) была потеря в конце 19 века.

Важными категориями кранов являются:

  • Мостовой кран или мостовые краны, передвигающиеся по рельсам и имеющие тележки, перемещают подъемник в любое положение внутри крановой рамы. Широко используется на заводах.
  • Мобильный кран Обычно работает на бензине или дизельном топливе и передвигается на колесах по дорогам и бездорожью, по железной дороге или непрерывным путям. Они широко используются в строительстве, горнодобывающей промышленности, выемке грунта при транспортировке сыпучих материалов.
  • Фиксированный кран В фиксированном положении, но обычно может вращаться на полный круг. Самый известный пример - башенный кран, для возведения высоких зданий.
Паллетизация

Транспортировка товаров на поддонах было значительным улучшением по использованию ручных тележек или ручной переноски мешков или ящиков и ускорилась погрузка и разгрузка грузовиков, вагонов и судов. Поддоны можно перемещать с помощью домкратов или вилочных погрузчиков, которые начали распространять в промышленности в 1930-х годах и получили широкое распространение к 1950-м. Погрузочные доки построены по архитектурным стандартам позволяют грузовым автомобилям или железнодорожным вагонам загружаться и разгружаться на той же высоте, что и пол склада.

Контейнерные перевозки

Контейнерные перевозки - это транспортировка трейлеров или целых грузовиков на железнодорожных вагонах, что является более экономичным средством перевозки и экономит трудозатраты на погрузку, разгрузку и сортировку. В 19 веке фургоны возили в железнодорожных вагонах, а лошади в отдельных вагонах. Прицепы начали перевозиться в железнодорожных вагонах в США в 1956 году. В 1958 году контрейлерные перевозки составляли 1% грузовых перевозок, а в 1986 году они выросли до 15%.

Контейнерная обработка

Погрузка или разгрузка навалочные грузы на кораблях и с судов обычно занимали несколько дней. Это была напряженная и несколько опасная работа. Убытки от порчи и краж были высоки. Работа была беспорядочной, и у грузчиков было много неоплачиваемого простоя. Отсортировка и отслеживание навалочных грузовых автомобилей также отнимало много времени, а хранение их на складах требовало капиталовложений.

Старые порты со складами были перегружены, и многим не хватало эффективной транспортной инфраструктуры, что увеличивало расходы и увеличивало задержку в порту.

При обработке грузов в стандартных контейнерах на разделенных на отсеки судах, загрузка или разгрузка обычно могут быть выполнены за один день. Контейнеры можно заполнить более эффективно, чем навалом, потому что контейнеры можно штабелировать на несколько высот, что увеличивает грузоподъемность для корабля данного размера.

Работа по погрузке и разгрузке контейнера составляет лишь небольшую часть от разгрузки, повреждения и кражи намного. Кроме того, многие предметы, отправленные в контейнер, требуют меньше упаковки.

Контейнерная обработка с помощью небольших коробок использовалась во время мировой войны, особенно во Второй мировой войне, но стала коммерческой в ​​конце 1950-х годов. В результате контейнеризации большое количество складов на причалах в портовых городах стало пустым, высвободив землю для другого застройки. См. Также: Интермодальные грузовые перевозки

Рабочие практики и процессы

Разделение труда

До заводской системы в домашнем хозяйстве выполнялось много продукции, например как прядение и ткачество, так и для домашнего потребления. Отчасти это было сделано специально для этой службы, особенно в Америке.

Разделение труда практиковалось в древности, но стало все более специализированным во время промышленной революции, так что вместо сапожника, вырезающего кожу как часть При изготовлении обуви будет только вырезать кожу. В знаменитом примере фабрики булавок Адама Смита рабочие, каждый из которых выполнял отдельную задачу, гораздо более производительны, чем мастера, делающие булавку целиком.

начало промышленной революции и продолжая ее, часть работ выполнялась по субподряду в рамках системы производства (также называемой домашней системой), при работе выполнялась дома. Работа включала прядение, ткачество, резку кожи и реже, такие специальные предметы, как детали огнестрельного оружия. Торговые капиталисты или мастера-ремесленники обычно поставляли материалы и собирали детали, которые превращались в готовую продукцию в центральной мастерской.

Заводская система

Во время промышленной революции большая часть производства осуществлялась в мастерских, которые обычно располагались на заднем или верхнем уровне же здания, где продавалась готовая продукция. В этих мастерских использовались инструменты, иногда и простое оборудование, обычно приводившееся в движение руками или животными. Мастер, прораб или торговый капиталист контролировали работу и поддерживали качество. Мастерские выросли в размерах, но в начале 19 века их вытеснила фабричная система. При заводской системе капиталисты нанимали рабочих и обеспечли здания, оборудование и материалы, а также занимались продажей готовой продукции.

Взаимозаменяемые части

Изменения в рабочих процессах, которые были сделаны после анализа работы и ее систематизации улучшили производительность труда и капитала. Это переход от европейской системы мастерства, когда мастер делал целое изделие, к американской системе производства, в которой использовались специальные станки и станки, которые делали детали с точностью взаимозаменяемыми.. На доведение этого процесса потребовались десятилетия и большие затраты, как поначалу сменные части были более дорогостоящими. Взаимозаменяемость деталей достигнута за счет использования приспособлений для удержания и точного выравнивания обрабатываемых деталей, приспособлений для направления станков и датчиков для измерения критических размеров готовых деталей.

Научный менеджмент

Другие рабочие процессы включают минимизацию количества шагов при выполнении отдельных задач, таких как кладка кирпича, путем выполнения исследований времени и движения для определения одного лучшего метода, системы стала известна как тейло после Фредрика Уинслоу Тейлора, который наиболее известным разработчиком этого метода, который также известен как научный менеджмент после его работы Принципы научного менеджмента.

Стандартизация

Стандартизация и взаимозаменяемость считаются причинами исключительности США. Стандартизация была частью изменений к взаимозаменяемым частям, но ей также способствовали железнодорожная отрасль и товары массового производства. Железная дорога стандартизация колеи и стандарты для вагонов позволили соединить железные дороги между собой. Железнодорожное время формализованные часовые пояса. Промышленные стандарты включали размеры винтов и резьбу, а затем электрические стандарты. Стандарты морских контейнеров были свободно приняты в конце 1960-х годов и официально приняты ок. 1970. Сегодня существует огромное количество технических стандартов. Коммерческие стандарты включают такие вещи, как размеры кроватей. Архитектурные стандарты охватываются множеством размеров, включая лестницы, двери, высоты стойки и другие конструкции, чтобы сделать здания безопасными, функциональными и в некоторых случаях допускать определенную взаимозаменяемость.

Рационализированная планировка завода

Электрификация позволила связать такое оборудование, как станки, в систематическом порядке по ходу выполнения работ. Электрификация практическим способом моторизации конвейеров для передачи деталей и сборок рабочих, что стало ключевым, приведенным к массовому производству и сборочной линии.

Современное управление бизнесом

Деловое администрирование, которое включает методы управления и системы бухгалтерского учета. По мере роста размеров предприятий второй половины XIX века они стали управляться профессиональными менеджерами, а не управляться индивидуальными предпринимателями или участниками.

Бизнес-администрирование в том виде, в каком мы его знаем, было развито железными дорогами, которым приходилось идти в ногу с поездами, вагонами, оборудованием, персоналом и грузами на больших территориях.

Современное бизнес-предприятие (МБП) - это организация и управление предприятиями, особенно крупными. В MBE работают профессионалы, использующие методы, основанные на знаниях в таких областях, как инженерные исследования и разработки, информационные технологии, бизнес-администрирование, финансы и бухгалтерский учет. MBE обычно получает выгоду от эффекта масштаба.

«До учета железных дорог мы были кротами, ро своими в темноте». Эндрю Карнеги

Непрерывное производство

Непрерывное производство - это метод, с помощью которого процесс работает без перебоев в течение длительных периодов времени, возможно, даже лет. производство началось с доменных печей в древние времена и стало популярным благодаря механизированным процессам после изобретения бумагоделательной машины Фурдринье во время промышленной революции, которая послужила источником вдохновения для непрерывной прокатки. широко использовался химической и нефтеперерабатывающей промышленности в конце девятнадцатого и начала двадцатого веков. Позже он был прямого применен для ленточного литья стали и других металлов.

Первые паровые двигатели не обеспечивают питание при постоянной нагрузке, достаточной для многих непрерывных применений, от прядения хлопка до прокатных станов, с ограничением их источника водой. Достижения в области паровых двигателей, таких как паровой двигатель Корлисса и разработка из теории управления привела к более постоянным оборотам двигателя, что сделало мощность пара полезной для сложных задач, таких как прядение хлопка. Двигатели переменного тока, которые работают с постоянной скоростью даже при колебаниях нагрузки, хорошо подходят для таких процессов.

Научное сельское хозяйство

Потери сельскохозяйственных продуктов из-за порчи, насекомых и крыс в степени способности повышения продуктивности. Значительная часть сена, хранившегося на открытом воздухе, была потеряна из-за порчи до того, как стали распространяться хранение в помещении или какие-либо укрытия. Пастеризация молока позволила отгружать его по железной дороге.

Содержание домашнего скота зимой снижает количество необходимых кормов. Кроме того, было обнаружено, что скармливание измельченного сена и молотого зерен, особенно кукурузы (кукурузы), улучшает то усвояемость. Количество кормов, необходимых для производства 1 кг живого цыпленка, упало с 5 в 1930 году до 2 к концу 1990-х годов, необходимое время упало с трех месяцев до шести недель.

Урожайность пшеницы в опасных странах, 1950–2004 гг., Кг / Базовый уровень HA 500. Резкий рост урожайности в США начался в 1940-х годах. Процент роста был самым быстрым на ранней стадии быстрого роста. В приведенных странах урожайность кукурузы все еще быстро растет.

Зеленая революция увеличила урожайность в 3 раза для сои и от 4 до 5 раз для кукурузы (кукурузы), пшеницы, риса и некоторых других культур.. Используя данные по кукурузе (кукурузе) в США, урожайность увеличилась примерно на 1,7 бушеля с начала 1940-х до десятилетия 21-го века, когда высказывалась озабоченность по поводу достижений пределов фотосинтеза. Из-за характера увеличения урожайности годовой процент прироста снизился с более чем 5% в 1940-х годах до 1% сегодня, поэтому, хотя урожайность какое-то время опережала рост населения, теперь рост урожайности отстает от роста населения.

Высокие урожаи были невозможны без значительного внесения удобрений, особенно азотных удобрений, которые стали доступными аммиачным процессом Хабер-Бош. Азотные удобрения вносят небольшое повышение урожайности, приносящее меньшую отдачу, что, однако, дает небольшое повышение урожайности. Сельскохозяйственные культуры в Африке, как правило, испытывают нехватку NPK, что приводит к его дефициту у людей.

Самый большой период роста продуктивности сельского хозяйства в США пришелся на период со Второй мировой войны до 1970-х годов.

Земля размером капитала, но в остальном ей уделяется мало внимания с ее важностью как фактор производительности связи современных экономистов, он был важен в классической экономике. Однако более высокие урожаи эффективно увеличили площадь земли.

Новые материалы, процессы и дематериализация

Железо и сталь

Процесс производства чугуна был известен в Китае до III века нашей эры.. Производство чугуна достигло Европы в 14 веке и Великобритании около 1500 года. Чугун использовался для литья в кастрюли и другие инструменты, но был слишком хрупким для различных инструментов. Однако чугун более низкую температуру плавления, чем кованое железо, и его было намного проще изготовить с помощью примитивных технологий. Кованое железо был инструментарий, который использовался для изготовления многих предметов оборудования, инструментов и других приспособлений. До того, как чугун стал производиться в Европе, кованое железо производилось небольшими партиями с помощью процесса bloomery, который никогда не использовался в Китае. Кованое железо можно было сделать из чугуна дешевле, чем сделать его с помощью шаровары.

Недорогим процесса производства качественного кованого железа было лужение, получившее широкое распространение после 1800 года. Получение лужало перемешивание расплавленного чугуна до тех пор, пока маленькие шарики не сформировались, чтобы сформировать шарики горячего кованого железа, которые были формы удалили и забили в тех. Лужа была чрезвычайно трудоемкой. Пудлинг использовался до появления Бессемеровского процесса и мартеновского процесса в середине и конце 19 века соответственно.

Черновая сталь изготавливалась из кованого железа путем упаковки кованого железа в древесный уголь и нагревания в течение нескольких дней. См.: Процесс цементирования Черновую сталь можно нагреть и обработать кованым железом, чтобы получить сталь, работающую на срез, которую использовали для режущих кромок, таких как ножницы, ножи и топоры. Сталь, работающая на ножницы, была неоднородного качества, и для производства пружин для часов, популярного предмета роскоши в 18 веке, требовалась более совершенная технология. Успешным процессом тигельная сталь, которая была изготовлена ​​путем плавления кованого железа и черновой стали в тигле.

Производство стали и других металлов затруднялось из-за сложности получения высоких температур для таяние. Понимание термодинамических принципов, как улавливание тепла дымового газа путем предварительного сообщения для горения, известного как горячий дутье, привело к гораздо более высокой энергоэффективности и более высокой температурым. Предварительно нагретый воздух для горения использовался при производстве чугуна и в мартеновской печи . В 1780 году, до введения горячего дутья в 1829 году, требовалось в семь раз больше кокса, чем вес чугуна. Удельный вес кокса на короткую тонну чугуна составлял 35 в 1900 году, упав до 13 в 1950 году. К 1970 году самые эффективные доменные печи использовали 10 центнеров кокса на короткую тонну чугуна.

У стали намного больше. прочность, чем кованое железо, и допускаются длиннопролетные мосты, высотные здания, автомобили и другие предметы. Из стали также производились крепежные детали с резьбой (винты, гайки, болты), гвозди, проволока и другие метизы. Стальные рельсы прослужили более чем в 10 раз дольше, чем кованые железные рельсы.

Бессемеровские процессы и мартеновские процессы были намного эффективнее, чем производство стали с помощью процесса лужения, потому что они использовали углерод в чугуне как источник тепла. Процессы Бессемера (запатентовано в 1855 году) и Сименс-Мартин (ок. 1865) значительно снизили стоимость стали. К концу XIX века «основной» процесс Гилчерста-Томаса снизил производственные затраты на 90% по сравнению с процессом пудлинга середины века.

Сегодня доступны различные легированные стали, которые обладают превосходными свойствами для специальных применений, таких как автомобили, трубопроводы и буровые коронки. Быстрорежущие или инструментальные стали, разработка которых началась в конце 19 века, позволили станкам резать сталь на гораздо более высоких скоростях. Быстрорежущая сталь и даже более твердые материалы были важным компонентом массового производства автомобилей.

Некоторые из наиболее важных специальных материалов: паровая турбина и газ лопатки турбины, которые должны выдерживать экстремальные механические нагрузки и высокие температуры.

Размеры доменных печей значительно выросли за 20-й век и появились такие инновации, как дополнительная рекуперация тепла и угольная пыль, которые вытеснили кокс и увеличили энергию

Бессемеровская сталь с возрастом стала хрупкой, потому что при вдувании воздуха был введен азот. Бессемеровский процесс также был ограничен определенными рудами (гематит с низким содержанием фосфата). К концу 19 века бессемеровский процесс был вытеснен мартеновской печью. После Второй мировой войны мартеновская печь была заменена основной кислородной печью (кислородная печь), в которой вместо воздуха использовался кислород, и для производства партии стали требовалось около 35–40 минут по сравнению с 8–9 часами для мартеновской печи. Конвертерный конвертер также был более энергоэффективным.

К 1913 году 80% стали делалось из расплавленного чугуна непосредственно из доменной печи, что исключало этап разливки «чушек» (слитков) и переплавки.

Сплошной прокатный стан широкой полосы, разработанный ARMCO в 1928 году, стал важнейшим достижением сталелитейной промышленности в межвоенные годы. Начали непрерывную прокатку широкой полосы с толстого крупного слитка. Он давал более гладкий лист с более равномерной толщиной, который лучше подходил для штамповки и давал красивую окрашенную поверхность. Это было хорошо для автомобильной стали и бытовой техники. В нем использовалась лишь часть труда, затрачиваемого на прерывистый процесс, и он был более безопасным, поскольку не требовал постоянного обращения. Непрерывная прокатка стала возможной благодаря улучшенному регулированию скорости секций: См.: Автоматизация, управление технологическим процессом и сервомеханизмы

После 1950 года непрерывное литье способствовало повышению производительности преобразования стали в конструкционные формы за счет исключения прерывистого этапа изготовление слябов, заготовок (квадратное поперечное сечение) или блюмов (прямоугольных), которые затем обычно необходимо повторно нагреть перед формованием. Разливка тонких слябов, введенная в 1989 году, сократила трудозатраты до менее одного часа на тонну. Непрерывная разливка тонких слябов и конвертерная печь были двумя наиболее важными достижениями в производстве стали в 20-м веке.

В результате этих инноваций между 1920 и 2000 годами потребность в рабочей силе в сталелитейной промышленности снизилась в 1000 раз, с более чем 3 рабочих часов на тонну до 0,003.

Карбонат натрия (кальцинированная сода) и родственные химические вещества

Соединения натрия: карбонат, бикарбонат и гидроксид являются важными промышленными химическими веществами, используемыми в важных такие продукты, как изготовление стекла и мыла. До изобретения в 1791 году процесса Леблана карбонат натрия производился с высокой стоимостью из золы морских водорослей и растения барилла. Процесс Леблана был заменен процессом Сольве, начавшимся в 1860-х годах. В связи с повсеместной доступностью недорогой электроэнергии, большое количество натрия вырабатывается вместе с хлором в результате электрохимических процессов.

Цемент

Цемент является вяжущим для бетона, который является одним из из наиболее широко используемых сегодня строительных материалов из-за его невысокой стоимости, универсальности и долговечности. Портландцемент, который был изобретен в 1824–1825 годах, получают путем кальцинирования известняка и других природных минералов в печи. Большим достижением стало совершенствование вращающихся цементных печей в 1890-х годах, и этот метод используется до сих пор. Железобетон, который подходит для строительства, начал использоваться в начале 20 века.

Бумага

Бумага изготавливалась по одному листу вручную, пока не была разработана бумага Fourdrinier машина (ок. 1801 г.), изготавливавшая сплошной лист. Производство бумаги было сильно ограничено поставками хлопчатобумажных и льняных тряпок с момента изобретения печатного станка до появления древесной массы (около 1850-х годов) в ответ на нехватку тряпок. сульфитный процесс производства древесной массы был запущен в Швеции в 1874 году. Бумага, изготовленная из сульфитной пульпы, имела превосходные прочностные свойства, чем использовавшаяся ранее измельченная древесная масса (около 1840 года). Процесс производства целлюлозы крафт (по-шведски крепкая) был коммерциализирован в 1930-х годах. Химикаты для варки целлюлозы регенерируются и перерабатываются внутри в крафт-процессе, что также способствует экономии энергии и снижению загрязнения. Крафт картон - это материал, из которого сделаны наружные слои гофрокоробов. До появления гофрокоробов из крафт-бумаги упаковка состояла из картонных и бумажных коробок низкого качества, а также деревянных коробок и ящиков. Ящики из гофрированного картона требуют гораздо меньше труда, чем деревянные ящики, и обеспечивают хорошую защиту их содержимого. Транспортные контейнеры сокращают потребность в упаковке.

Резина и пластмассы

Вулканизированная резина сделала возможной пневматическую шину, что, в свою очередь, позволило разработать внедорожные и внедорожные транспортные средства в том виде, в каком мы их знаем. Синтетический каучук стал важным во время Второй мировой войны, когда поставки натурального каучука прекратились.

Резина вдохновила на создание класса химикатов, известных как эластомеры, некоторые из которых используются сами по себе или в смесях с резиной и другими соединениями для уплотнений и прокладок, амортизирующих бамперов и множества других Приложения.

Пластмассы можно недорого производить в повседневную жизнь, и они значительно снизили стоимость различных товаров, включая упаковку, контейнеры, детали и бытовые трубопроводы.

Оптоволокно

Оптоволокно начало заменять медный провод в телефонной сети в 1980-х годах. Оптические волокна имеют очень маленький диаметр, что позволяет связать многие из них в кабель или кабелепровод. Оптическое волокно также является энергоэффективным средством передачи сигналов.

Нефть и газ

Сейсмическая разведка, начатая в 1920-х годах, использует отраженные звуковые волны для картирования геологии недр с целью определения потенциальных нефтяных коллекторов. Это было большим улучшением по сравнению с предыдущими методами, которые предполагали в основном удачу и хорошее знание геологии, хотя удача продолжала играть важную роль в нескольких крупных открытиях. Вращательное бурение было более быстрым и эффективным способом бурения нефтяных и водяных скважин. Он стал популярным после того, как был использован для первоначального открытия месторождения Восточный Техас в 1930 году.

Твердые материалы для резки

Было разработано множество новых твердых материалов для режущих кромок, например, при механической обработке. Сталь Mushet, которая была разработана в 1868 году, была предшественницей быстрорежущей стали, которая была разработана командой под руководством Фредрика Уинслоу Тейлора в Bethlehem Steel Company около 1900 года. Быстрорежущая сталь сохраняла твердость, даже когда становилась докрасна. За ним последовал ряд современных сплавов.

С 1935 по 1955 год скорость обработки увеличилась с 120–200 футов / мин до 1000 футов / мин из-за более твердых режущих кромок, что привело к снижению затрат на обработку на 75%.

Один из Наиболее важным новым твердым материалом для резки является карбид вольфрама.

Дематериализация

Дематериализация - это сокращение использования материалов в производстве, строительстве, упаковке или других целях. В США количество сырья на единицу продукции снизилось примерно на 60% с 1900 года. В Японии сокращение составило 40% с 1973 года.

Дематериализация стала возможной благодаря замене более качественными материалами и инженерными разработками для уменьшения вес при сохранении функции. Современные примеры - пластиковые контейнеры для напитков, заменяющие стекло и картон, пластиковую термоусадочную пленку, используемую при транспортировке, и легкие пластиковые упаковочные материалы. Дематериализация имеет место в сталелитейной промышленности США, где пик потребления пришелся на 1973 год как в абсолютном выражении, так и на душу населения. В то же время потребление стали на душу населения во всем мире выросло за счет аутсорсинга. Совокупный мировой ВВП или богатство с 1970 года росли прямо пропорционально потреблению энергии, в то время как парадокс Джевонса утверждает, что повышение эффективности приводит к увеличению потребления энергии. Доступ к энергии во всем мире ограничивает дематериализацию.

Связь

Телеграф

Телеграф появился примерно в начале эры железных дорог, и железные дороги обычно устанавливали телеграфные линии вдоль их маршруты для связи с поездами.

Телетайп появился в 1910 году и к 1929 году заменил от 80 до 90% операторов азбуки Морзе. Предполагается, что один телетайп заменил 15 операторов кода Морзе.

Телефон

Раньше телефоны использовали в основном для бизнеса. Ежемесячное обслуживание обходится примерно в треть заработка среднего рабочего. Телефонная связь вместе с грузовиками и новые дорожные сети позволили предприятиям резко сократить запасы в течение 1920-х годов.

Телефонные звонки обрабатывались операторами с помощью коммутаторов, пока в 1892 году не был введен автоматический коммутатор. 1929 год, 31,9% системы Bell было автоматическим.

Для автоматической телефонной коммутации первоначально использовались электромеханические переключатели, управляемые ламповыми устройствами, которые потребляли большое количество электроэнергии. Количество звонков в конечном итоге выросло настолько быстро, что возникли опасения, что телефонная система будет потреблять все производство электроэнергии, что побудило Bell Labs начать исследования транзистора.

Радиочастотная передача

После Вторая мировая война микроволновая передача начала использоваться для междугородной телефонной связи и передачи телевизионных программ на местные станции для ретрансляции.

Волоконная оптика

Распространение телефонной связи среди домашних хозяйств стало зрелым с появлением волоконно-оптической связи в конце 1970-х годов. Волоконная оптика значительно увеличила пропускную способность передачи информации по сравнению с предыдущими медными проводами и еще больше снизила стоимость междугородной связи.

Спутники связи

Спутники связи начали использовать в 1960-х годах и сегодня несут разнообразная информация, включая данные транзакций по кредитной карте, радио, телевидение и телефонные звонки. Глобальная система позиционирования (GPS) работает по сигналам со спутников.

Факс (ФАКС)

Факс (сокращенно от факсимильного аппарата) различных типов существовали с начала 1900-х годов, но получили широкое распространение с середины 1970-х годов.

Домашнее хозяйство: общественное водоснабжение, бытовое газоснабжение и бытовые приборы

До того, как общественная вода стала поставляться в домохозяйства, кому-то необходимо было ежегодно привозить до 10 000 галлонов воды в среднее домохозяйство.

Природный газ начали поставлять в домохозяйства в конце 19 века.

Бытовая техника последовала за электрификацией домохозяйств в 1920-х годах, когда потребители стали покупать электрические плиты, тостеры, холодильники и стиральные машины. Благодаря использованию бытовых приборов и полуфабрикатов время, затрачиваемое на приготовление еды и уборку, стирку и уборку, сократилось с 58 часов в неделю в 1900 году до 18 часов в неделю к 1975 году. Меньшее время, затрачиваемое на домашнюю работу, позволило большему количеству женщин выйти на рынок труда.

Автоматизация, управление процессом и сервомеханизмы

Автоматизация означает автоматическое управление, то есть процесс выполняется с минимальным вмешательством оператора. Некоторые из различных уровней автоматизации: механические методы, электрическое реле, управление с обратной связью с контроллером и компьютерное управление. Обычно автоматизация применяется для контроля температуры, расхода и давления. Автоматическое регулирование скорости важно во многих промышленных приложениях, особенно в секционных приводах, например, в прокатке металла и сушке бумаги.

Концепция контура обратной связи для управления динамическим поведением системы: это отрицательная обратная связь, потому что полученное значение вычитается из желаемого для создания сигнала ошибки, который обрабатывается контроллером, который обеспечивает надлежащее корректирующее действие. Типичным примером может быть управление открытием клапана для поддержания уровня жидкости в резервуаре. Управление процессами - широко используемая форма автоматизации. См. Также: ПИД-регулятор

Самыми ранними применениями управления технологическим процессом были механизмы, регулирующие зазор между жерновами для измельчения зерна и для удержания ветряных мельниц направленными против ветра. Центробежный регулятор, используемый для регулировки жерновов, был скопирован Джеймсом Ваттом для управления скоростью паровых двигателей в ответ на изменения тепловой нагрузки на котел; однако, если нагрузка на двигатель изменилась, регулятор только поддерживал постоянную скорость на новом уровне. Потребовалось много опытно-конструкторских работ, чтобы достичь степени устойчивости, необходимой для работы текстильного оборудования. Математический анализ теории управления был впервые разработан Джеймсом Клерком Максвеллом. К 1950-м годам теория управления была разработана до своей «классической» формы. См.: Теория управления # История

Завод электрификация принесла простые электрические элементы управления, такие как релейная логика, с помощью которых можно было использовать кнопки для активации реле включить стартеры двигателя. В схему можно добавить другие элементы управления, такие как блокировки, таймеры и концевые выключатели.

Сегодня под автоматизацией обычно понимают управление с обратной связью. Примером является круиз-контроль на автомобиле, который применяет непрерывную коррекцию, когда датчик регулируемой переменной (скорость в этом примере) отклоняется от заданного значения, и может реагировать корректирующим образом, чтобы сохранить настройку. Управление процессами - это обычная форма автоматизации, позволяющая управлять такими промышленными предприятиями, как нефтеперерабатывающие заводы, паровые электростанции, производящие электричество, или бумажные фабрики, с минимумом рабочей силы, обычно из нескольких диспетчерских.

Потребность в контрольно-измерительных приборах росла с ростом числа центральных электростанций после Первой мировой войны. Приборы также были важны для печей для термообработки, химических заводов и нефтеперерабатывающих заводов. Обычные приборы для измерения температуры, давления или расхода. Показания обычно записывались на круговых или ленточных диаграммах. До 1930-х годов управление обычно было «разомкнутым», что означало, что не использовалась обратная связь. Операторы производили регулировки регулировки, например, поворачивая ручки на клапанах. Если это делается из диспетчерской, сообщение может быть отправлено оператору на заводе с помощью цветного светового сигнала, позволяющего ему узнать, следует ли увеличивать или уменьшать то, что контролируется. Сигнальные огни управлялись распределительным щитом, который вскоре стал автоматизированным. Автоматическое управление стало возможным благодаря контроллеру обратной связи, который считал измеряемую переменную, измеряемое отклонение от заданного значения и, возможно, скорость изменения и отклонения, взвешенную по времени, сравнивая это с заданным значением и автоматически применяя рассчитанную корректировку. Автономный контроллер может использовать комбинацию механических, пневматических, гидравлических или аналогов электронных для управления управляемым устройством. После того, как они были разработаны, была тенденция использовать электронные элементы управления, но сегодня тенденция заключается в использовании компьютеров для замены отдельных контроллеров.

К концу 1930-х годов управление с обратной связью получило широкое распространение. Управление с обратной связью было важной технологией для непрерывного производства.

Автоматизация телефонной системы позволяла набирать местные номера вместо звонков через оператора. Дальнейшая автоматизация позволила вызывающим абонентам совершать междугородние вызовы с помощью прямого набора. Со временем почти все операторы были заменены на автоматику.

Станки были автоматизированы с помощью числового программного управления (NC) в 1950-х годах. Вскоре это превратилось в компьютеризированное числовое управление (ЧПУ).

Сервомеханизмы обычно представляют собой устройства управления положением или скоростью, использующие обратную связь. Понимание этих устройств описано в теории управления. Теория управления успешно применялась для управления кораблями в 1890-х годах, но, столкнувшись с сопротивлением персонала, не получила широкого распространения для этого приложения до окончания Первой мировой войны. Сервомеханизмы чрезвычайно важны для обеспечения автоматического контроля устойчивости самолетов и в широком спектре промышленных применений.

Набор шестиосевых роботов, используемых для сварки. Роботы обычно используются для опасных работ, таких как распыление краски, и для повторяющихся работ, требующих высокой точности, таких как сварка, сборка и пайка электроники, такой как автомобильные радиоприемники.

Промышленные роботы использовались в ограниченном масштабе с 1960-х годов, но начали свой быстрый рост в середине 1980-х годов после повсеместного распространения микропроцессоров, используемых для управления ими. К 2000 году во всем мире насчитывалось более 700 000 роботов.

Компьютеры, полупроводники, обработка данных и информационные технологии

Устройство записи единиц

Ранняя машина для подсчета таблиц IBM. Обычными приложениями были счета к получению, начисление заработной платы и выставление счетов. Карта из программы Fortran : Z (1) = Y + W (1). Перфокарта перенесена из машин для составления таблиц в компьютеры с хранимыми программами перед заменой терминальным вводом и магнитным накопителем.

Ранняя обработка электрических данных выполнялась путем запуска перфокарт - машин для составления таблиц, отверстия в картах позволяют электрическому контакту увеличивать электронные счетчики. Табулирующие машины относились к категории под названием оборудование для записи единиц, с помощью которой поток перфокарт был организован в программной последовательности для обеспечения сложной обработки данных. Оборудование для записи единиц широко использовалось до появления компьютеров.

Полезность табулирующих машин была продемонстрирована путем составления переписи 1890 г. в США, что позволило обработать данные переписи менее чем за год и с большой экономией трудозатрат по сравнению с 13 годами, оцененными при использовании предыдущего ручного метода.

ЭВМ с хранимыми программами

Первые цифровые ЭВМ были более производительными, чем счетные машины, но не намного. В ранних компьютерах использовались тысячи электронных ламп (термоэмиссионных клапанов), которые потребляли много электроэнергии и постоянно нуждались в замене. К 1950-м годам на смену электронным лампам пришли транзисторы, которые были намного более надежными и потребляли относительно мало электроэнергии. К 1960-м годам тысячи транзисторов и других электронных компонентов могли быть изготовлены на кремниевой полупроводниковой пластине в виде интегральных схем, которые повсеместно используются в современных компьютерах.

Компьютеры использовали бумажную ленту и перфокарты для ввода данных и программирования до 1980-х годов, когда все еще было обычным явлением получать ежемесячные счета за коммунальные услуги, напечатанные на перфокартах, которые возвращались вместе с платежом покупателя.

В 1973 году IBM представила кассовые терминалы (POS), в которых электронные кассовые аппараты были подключены к мэйнфрейму магазина. К 1980-м годам были добавлены считыватели штрих-кода . Эти технологии автоматизировали управление запасами. Wal-Mart был одним из первых пользователей POS. По оценке Бюро статистики труда, сканеры штрих-кода на кассе увеличили скорость звонков на 30% и снизили трудозатраты кассиров и упаковщиков на 10-15%.

Хранение данных стало лучше организован после разработки программного обеспечения реляционной базы данных, которое позволяет хранить данные в разных таблицах. Например, теоретическая кампания может иметь множество таблиц, таких как: самолеты, сотрудники, подрядчики по техническому обслуживанию, поставщики провизии, рейсы, аэропорты, платежи, билеты и т. Д., каждая из которых содержит более узкий набор более простой информации, такой как электронная таблица. Эти таблицы связаны общими полями, называемыми ключами. (См.: Реляционная модель ). Данные могут быть получены в различных вариантах выполнения запроса без необходимости извлекать таблицу. Это, например, позволяет легко найти место пассажира с помощью различных средств, таких как номер билета или имя, и предоставить только запрашиваемую информацию. См.: SQL

С середины 1990-х годов интерактивные веб-страницы, позволяющие пользователям получать доступ к серверам через Интернет для участия в электронной коммерции, такой как покупки в Интернете, оплата счетов, торговля акциями, управление банковскими счетами и продление автоматической регистрации. Это наивысшая форма работы бэк-офиса, поскольку информация о транзакциях передается непосредственно в базу данных.

Компьютеры также повысили эффективность системы связи, особенно в таких областях, как устранение телефонных операторов. В машиностроении компьютеры заменили ручное черчение на CAD, при этом чертежника увеличилась в среднем на 500%. Программное обеспечение было разработано для расчетов, используя при проектировании электронных схем, напряжений, теплового и материального баланса. Моделирование процесса Программное обеспечение было разработано как для стационарного, так и для динамического моделирования, последнее может дать пользователю опыт, очень похожий на управление реальным процессом, таким как нефтеперерабатывающий завод или бумажная фабрика, позволяя пользователю оптимизировать процесс или поэкспериментировать с модификациями процесса.

Банкоматы (банкоматы) стали популярными в последние десятилетия, а самообслуживание в розничных сетях появилось в 1990-х годах.

Система бронирования авиабилетов и банковское дело - области, где компьютеры необходимы. Современные военные системы также на компьютеры.

В 1959 году нефтеперерабатывающий завод Texaco в Порт-Артуре стал первым химическим заводом, использующим цифровое управление процессами.

Компьютеры не произвели революцию в производстве, потому что автоматизация в виде систем управления существовала уже несколько десятилетий, хотя компьютеры позволяли более изощренно управлять, что привело к повышению качества продукции и оптимизации процессов. См.: Парадокс производительности <Долгое время снижения производительности

«Годы 1929-1941 гг. Были, в совокупности, наиболее технологически прогрессивными из всех сопоставимых периодов экономической истории США ». Александр Дж. Филд

«По мере того, как индустриализация продолжалась, ее последствия, условно говоря, становились менее, а не более революционными»... «В действительности, в промышленных товарах произошел общий прогресс от дефицита до избыток капитала по отношению к внутренним инвестициям. ». Алан Суизи, 1943

США рост производительности в долгосрочной перспективе снижен с начала 1970-х, за исключением резкого скачка в 1996–2004 гг., Вызванного ускорением закона Мура полупроводниковых инноваций. Частично раннее снижение было связано с усилением государственного регулирования с 1960-х годов, включая ужесточение экологических норм. Отчасти снижение производительности сокращается, особенно с учетом того, что секторы с традиционной высокой производительностью сокращаются в размерах. Роберт Дж. Гордон показатель «одной большой волной», которая достигла вершины и теперь отступ на более низкий уровень, а М. Кинг Хабберт назвал феномен значительного роста, предшествовавший Великой депрессии, «разовым событием».

Из-за замедления роста населения в США и периода роста устойчивый рост ВВП США никогда не возвращался к 4% с лишним показателей десятилетий, предшествовавших Первой мировой войне.

Компьютеры и компьютерные полупниковые устройства, используемые в системе, наиболее значительными технологиями повышения производительности, разработанными в последние десятилетия двадцатого века. век; однако их вклад в общий рост разочаровал. Основной рост производительности пришелся на новую компьютерную отрасль и другие отрасли. Экономист Роберт Дж. Гордон принадлежит к числу тех, кто сомневался, соответствовали ли компьютеры величайшим инновациям прошлого, таким как электрификация. Эта проблема известна как парадокс производительности. Анализ производительности труда в США, проведенный Гордоном (2013), дает два всплеска роста: один в 1891–1972 годах, а второй - в 1996–2004 годах из-за ускорения технологических инноваций, связанных с законом Мура.

Повышение производительности повлияло на относительные размеры сектораов экономики за счет снижения цен и занятости. Производительность сельского хозяйства высвободила рабочую силу в то время, когда производство росло. Рост производительности труда достиг пика в связи с электрификацией и автоматизацией заводов, но все еще остается значительным. Однако по мере того, как относительный размер производственного сектора сократился, сектор государственного управления и услуг, в котором наблюдается низкий рост производительности, вырос.

Повышение уровня жизни

За час работы в 1998 году можно было купить в 11 раз больше курицы, чем в 1900 году. Многие потребительские товары аналогичное сокращение рабочего времени.

Хронический голод и недоедание были нормой для сообщества населения мира, включая Англию и Францию, до второй половины 19 века. Примерно до 1750 года, во многом из-за недоедания, продолжительность жизни во Франции составляла около 35 лет, а в Англии лишь немного выше. Население США того времени кормилось, было намного выше и ожидаемой продолжительностью жизни 45–50 лет.

Повышение уровня жизни было достигнуто в основном за счет повышения производительности. В США количество личных расходов, которое можно было купить за один час работы, составляло около 3 долларов в 1900 году и увеличилось примерно до 22 к 1990 году, измеряемых в долларах 2010 года. Для сравнения: рабочий в США сегодня зарабатывает больше (точки зрения покупательной способности), работая за десять минут, чем работники натурального хозяйства, такие как английские фабричные рабочие, за которых Фредрик Энгельс писал в 1844 году, зарабатывая за 12 часов день.

Сокращение рабочей недели

В результате увеличения производительности рабочая неделя резко сократилась за 19 век. К 1920-м годам средняя рабочая неделя в США составляла 49 часов, но рабочая неделя была сокращена до 40 часов (после чего была применена надбавка за сверхурочную работу) в соответствии с Законом о восстановлении национальной промышленности 1933 года.

Эффективность 4-дневной рабочей недели, основанная на увеличении производительности, привела к сокращению еженедельных человеко-часов. Это можно объяснить в книге 4 дневной рабочей недели.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 07:35:53
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте