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工業(yè)革命又叫做產(chǎn)業(yè)革命，工業(yè)革命是以機器取代人力，以大規(guī)模工廠化生產(chǎn)取代個體工場手工生產(chǎn)的一場生產(chǎn)與科技革命。由于機器的發(fā)明及運用成為了這個時代的標(biāo)志，因此歷史學(xué)家稱這個時代為“機器時代”。 從整體的世界歷史來看，由于英國首先完成了資產(chǎn)階級革命，隨著市場需求的日益擴大，各行業(yè)興起了技術(shù)革新的熱潮，因此工業(yè)革命主要是有英國興起的一場技術(shù)變革，它是與18世紀(jì)下半葉。 歷史上的工業(yè)革命主要有兩次：第一次工業(yè)革命始于18世紀(jì)60年代結(jié)束于19世紀(jì)中期，1765年珍妮紡紗機的發(fā)明標(biāo)志著第一次工業(yè)革命的開始，第一次工業(yè)革命的標(biāo)志是蒸汽機的使用； 第二次工業(yè)革命始于19世紀(jì)70年代結(jié)束于20世紀(jì)初，第二次工業(yè)革命的顯著標(biāo)志是電力的使用、內(nèi)燃機和新交通工具的創(chuàng)制和使用、通訊手段的發(fā)明和化學(xué)工業(yè)的建立。 經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命的洗禮，我們的社會已經(jīng)發(fā)生了巨變，但是就目前來說我們正處于第二次工業(yè)革命和石油世紀(jì)的最后階段，新的通訊技術(shù)和新的能源系統(tǒng)結(jié)合將再次出現(xiàn)——互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源將結(jié)合起來，將為第三次工業(yè)革命創(chuàng)造強大的新基礎(chǔ)設(shè)施。同時3D打印技術(shù)等新的生產(chǎn)技術(shù)正在向我們逼近，以新能源為主導(dǎo)的第三次工業(yè)革命即將到來，下面我們就來看一看那些改變?nèi)祟惿鐣墓I(yè)技術(shù)。 珍妮紡紗機 在1733年，英國的一個鐘表匠約翰·凱伊發(fā)明了飛梭。在這之前人們織布都是用的普通的梭子，得有兩個人配合，自從約翰·凱伊發(fā)明了飛梭之后一個人就能完成織布工作，而且能織比以前更寬的布。飛梭的發(fā)明，大大提高了織布效率，但這個時候棉紗又供不上使用了，這個時候人們迫切要求發(fā)明一種機器，來提高紡紗的速度，提供更多的棉紗。 在約翰·凱伊發(fā)明了飛梭大大提高了織布的速度之后，織布用的棉紗的需求出現(xiàn)了供不應(yīng)求的狀況，但在這一時期棉紗卻還是依靠眾多家庭手工業(yè)的紡車慢慢紡出來。1764年英國蘭開郡的紡織工詹姆斯·哈格里夫斯發(fā)明了以他女兒珍妮命名的紡紗機。“珍妮機”是真正意義上最先完成從工具到機器的轉(zhuǎn)變的機械，同時“珍妮機”的出現(xiàn)，也推動了與此相關(guān)的織布、動力、運輸?shù)纫幌盗行袠I(yè)發(fā)明和使用機器，從而揭開了英國工業(yè)革命的序幕。也就是說珍妮機的出現(xiàn)才是工業(yè)革命開始的標(biāo)志！ 
萬能蒸汽機 1776年詹姆斯。瓦特制造出了第一臺有實用價值的蒸汽機，以后又經(jīng)過一系列重大改進，并與1789年獲得了專利是第一次工業(yè)革命的主要標(biāo)志。 其實，瓦特并不是蒸汽機的發(fā)明者，在他之前，早就出現(xiàn)了紐可門蒸汽機，但它的耗煤量大、效率低。瓦特運用科學(xué)理論，逐漸發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機 的毛病所在。 從 1765 年到 1790 年的二十多年的時間里，瓦特進行了一系列發(fā)明，比如分離 式冷凝器、汽缸外設(shè)置絕熱層、用油潤滑潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構(gòu)、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的 3 倍多，紐可門蒸汽機完全演變?yōu)榱送咛卣羝麢C。這時現(xiàn)代意義上的蒸汽機才算是真正的出現(xiàn)了。 通過三次技術(shù)飛躍，瓦 特走過了二十多年的艱難歷程， 終于完成了對紐可門蒸汽機的三次革 新，使蒸汽機得到了更廣泛的應(yīng)用，成為改造世界的動力。工業(yè)革命 的產(chǎn)生一部分原因是因為蒸汽機， 這使得英國成為世界上第一個工業(yè) 化國家，開創(chuàng)了影響深遠(yuǎn)的自由主義經(jīng)濟模式，并建立了一個地跨全 球的日不落帝國，在十八世紀(jì)中期到十九世紀(jì)中期引領(lǐng)著世界的發(fā)展。 蒸汽機作為工業(yè)城市之母，蒸汽動力的出現(xiàn)加快了工業(yè)化的速度，同時也帶來了交通運輸也的革命，1814年鐵路的出現(xiàn)，標(biāo)志著鐵路時代的到來。鐵路的興建普遍加快了工業(yè)革命的進程，還對當(dāng)時的社會關(guān)系造成了沖擊。蒸汽輪船也與1807年問世。就第一次工業(yè)革命而言，紡織和鐵路成為領(lǐng)先的部門。
直流發(fā)電機 1831年英國科學(xué)家法拉第首先證明可以把電力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。法拉第電磁感應(yīng)定律的提出為后來的人們提供了廣泛的思維。一方面，依據(jù)電磁感應(yīng)的原理，人們制造出了發(fā)電機，電能的大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送成為可能；另一方面，電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)以及電磁測量等方面都有廣泛的應(yīng)用。人類社會從此邁進了電氣化時代。 1834年德國人雅可比最先制成了世界上第一臺電動機。與此同時，美國的達(dá)文波特也成功地制出了驅(qū)動印刷機的電動機，印刷過美國電學(xué)期刑《電磁和機械情報》。但這兩種電動機都沒有多大商業(yè)價值，用電池作電源，成本太大、不實用。 1866年西門子的創(chuàng)始人維爾納.馮.西門子制成了直流自激、并激式發(fā)電機，并制成了一架大功率直流電機。1867 年在巴黎世界博覽會上展出第一批樣機。這樣，西門子就首次完成了把機械能轉(zhuǎn)換成為電能的發(fā)明，從而開始了 19 世紀(jì)晚 期的“強電”技術(shù)時代。 1870年比利時工程師格拉姆發(fā)明了直流發(fā)電機。在設(shè)計上，直流發(fā)電機和電動機很相似，但是這種直流發(fā)電機的優(yōu)點在于當(dāng)人們向直流發(fā)動機輸入電流，其轉(zhuǎn)子會象電動機一樣旋轉(zhuǎn)。于是，這種格拉姆型電動機大量制造出來。格拉姆發(fā)明的直流發(fā)電機標(biāo)志著第一臺實用直流發(fā)動機的問世，這時候電動機才廣泛應(yīng)用起來。
1888年南斯拉夫出生的美國發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動機。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成，又稱感應(yīng)電動機，這種電動機結(jié)構(gòu)簡單，使用交流電，無需整流，無火花，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動機通常用三相交流供電。 1902年瑞典工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構(gòu)想。 同步電動機工作原理同感應(yīng)電動機一樣，由定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，便轉(zhuǎn)子繞組用直流供電，轉(zhuǎn)速固定不變，不受負(fù)載影響。因此同步電動機特別適用于鐘表，電唱機和磁帶錄音機。 內(nèi)燃機 1860年，法國的勒努瓦模仿蒸汽機的結(jié)構(gòu)，設(shè)計制造出第一臺實用的煤氣機。這是一種無壓縮、電點火、使用照明煤氣的內(nèi)燃機。勒努瓦首先在內(nèi)燃機中采用了彈力活塞環(huán)。這臺煤氣機的熱效率為4%左右。 1876年，德國發(fā)明家奧托運用羅沙的原理，創(chuàng)制成功第一臺往復(fù)活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦（4.4馬力）的四沖程內(nèi)燃機，仍以煤氣為燃料，采用火焰點火，轉(zhuǎn)速為156.7轉(zhuǎn)/分，壓縮比為2.66，熱效率達(dá)到14％，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在當(dāng)時，無論是功率還是熱效率，它都是最高的。此后奧托內(nèi)燃機獲得推廣，性能也在提高。人們把奧托發(fā)明的內(nèi)燃機成為奧托循環(huán)機，這是內(nèi)燃機劃時代的進步。
1956年，內(nèi)燃機發(fā)展史上出現(xiàn)了一項革命性的新設(shè)計，這就是德國人萬克爾（F．Wankel）發(fā)明的旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機，也稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機。這種發(fā)動機直接使輸出軸旋轉(zhuǎn)，大大減小了振動，同時革除了曲軸連桿和配氣機構(gòu)。其零件數(shù)減少了40%，重量減輕了50%，體積小了一半，轉(zhuǎn)速高、功率大、油耗小，因而引起各國重視。 鋼鐵時代 伴隨“電氣時代”而來的是“鋼鐵時代”。電氣技術(shù)革命在歐洲廣泛興起的同時也推動了老工業(yè)部門的發(fā)展，最突出的是鋼鐵工業(yè)。 19世紀(jì)上半葉，由于房屋結(jié)構(gòu)和鐵路的需要，熟鐵和鑄鐵的產(chǎn)量提高極快，但鋼的產(chǎn)量裹足不前。英國是當(dāng)時世界上鋼產(chǎn)量最多的國家，1850年年產(chǎn)量不過6萬噸，同年它的鐵產(chǎn)量卻達(dá)到250萬噸。由于冶煉工藝的限制，鋼產(chǎn)量不高，價格昂貴，其用途局限于工具和儀表。 19世紀(jì)下半葉，由于西門子、托馬斯等人在鋼鐵冶煉技術(shù)方面的貢獻(xiàn)，鋼得以大量生產(chǎn)且質(zhì)量大幅度提高，因而逐漸代替熟鐵，作為機械制造、鐵路建設(shè)、房屋橋梁建筑等方面的新材料而風(fēng)行全球。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展如日中天，導(dǎo)致重工業(yè)在工業(yè)中的比重直線上升，史稱“鋼鐵時代”。 機器人 日本是當(dāng)今的工業(yè)機器人王國， 既是工業(yè)機器人的最大制造國也是 工業(yè)機器人的最大消費國。但實際上工業(yè)機器人的誕生地是美國。1920 年捷克作家卡雷爾恰佩克發(fā)表了劇本 《羅薩姆的萬能機器人》 劇中敘述了一個叫做羅。薩姆的公司將機器人作為替代人類勞動的工業(yè)品推向市場的故事，引起了世人的廣泛關(guān)注。于是在 1959 年美國的一家汽車公司，工業(yè)機器人應(yīng)運而生——美國人英格伯格和德奧爾制造 出了世界上第一臺工業(yè)機器人， 他們發(fā)現(xiàn)可以讓機器人去代替工人一些簡單重復(fù)的勞動， 而 且不需要報酬和休息任勞任怨。接著他們兩人合辦了世界上第一家機器人制造工廠，生產(chǎn) unimate 工業(yè)機器人。 與此同時， 十九世紀(jì)七十年代的日本正面臨著嚴(yán)重的勞動力短缺，這個問題已成為制約其經(jīng)濟發(fā)展的一個主要問題。毫無疑問，在美國誕生并已投入生產(chǎn) 的工業(yè)機器人給日本帶來了福音。1967 年日本川崎重工業(yè)公司首先從美國引進機器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠房，并于 1968 年試制出第一臺日本產(chǎn) unimate 機器人。經(jīng)過短暫的搖籃階 段， 日本的工業(yè)機器人很快進入實用階段， 并由汽車業(yè)逐步擴大到其它制造業(yè)以及非制造業(yè)。 1980 年被稱為日本的“機器人普及元年” ，日本開始在各個領(lǐng)域推廣使用機器人，這大大緩 解了市場勞動力嚴(yán)重短缺的社會矛盾。 再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策， 這些機器人受到了廣大企業(yè)的歡迎。 除過美國和日本外，其他一些制造業(yè)較發(fā)達(dá)的國家也開始使用工業(yè)機器人。據(jù)統(tǒng)計，1993年末全世界安裝的工業(yè)機器人有61萬臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯占12%。 當(dāng)然相較與制造業(yè)的龐大的用工量，機器人在全世界范圍內(nèi)的安裝量還不算大，但是近年來隨著人力成本、人口因素的影響，使用工業(yè)機器人代替人力勞動的呼聲不斷加大，相信工業(yè)機器人在未來的將會用廣闊的市場前景。 3D打印技術(shù) 3D打印機出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型裝置。它與普通打印機工作原理基本相同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍(lán)圖變成實物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。
如今3D打印機已經(jīng)在建筑設(shè)計、醫(yī)療輔助、工業(yè)模型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、零配件、動漫模型等領(lǐng)域都已經(jīng)有了一定程度的應(yīng)用。尤其在飛機、核電和火電等使用重型機械、高端精密機械的行業(yè)，3D打印技術(shù)“打印”的產(chǎn)品是自然無縫連接的，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法。 在3D打印技術(shù)可以打印器官、汽車、飛機的今天，它還在創(chuàng)造無限的可能。著名的《經(jīng)濟學(xué)人》最近描述了3D打印技術(shù)的前景是一種新型的生產(chǎn)方式，能夠促成新的工業(yè)革命。史玉升也表示說：“3D打印技術(shù)將來會促進傳統(tǒng)的設(shè)計和制造模式，只是如今還沒有大范圍的推廣和應(yīng)用。隨著3D打印技術(shù)的成熟和社會的發(fā)展，制造業(yè)的跨越式發(fā)展指日可待。” |
