В представленном исследовании проведен комплексный анализ базовых технологий и изобретений, характеризующих четыре промышленные революции, последовательно сменявшие друг друга с начала XVIII века по настоящее время. Каждый из этих технологических переворотов кардинальным образом трансформировал производственные процессы, энергетические системы и социально-экономические отношения. Анализ четырех промышленных революций показывает устойчивую тенденцию к сокращению временных промежутков между технологическими переворотами. Современный же этап технологического развития, несмотря на свою гипотетическую природу, демонстрирует потенциал для трансформации всех сфер человеческой деятельности - от производства до повседневной жизни.
исторический анализ, промышленная революция, гидроэнергетика, механизация, электрификация, конвейерное производство, компьютеризация, автоматизация, роботизация, интернет-технологии, киберфизические системы.
Введение
В представленном исследовании проведен комплексный анализ базовых технологий и изобретений, характеризующих четыре промышленные революции, последовательно сменявшие друг друга с начала XVIII века по настоящее время. Каждый из этих технологических переворотов кардинальным образом трансформировал производственные процессы, энергетические системы и социально-экономические отношения.
1. Первая промышленная революция (1750-1900 гг.): эпоха гидроэнергии и механизации.
1.1. Гидроэнергетика как основа ранней индустриализации.
Использование гидроэнергии имеет глубокие исторические корни. Еще в античные времена водяные мельницы применялись для орошения земель и приведения в действие различных механических устройств [2,12]. В промышленном масштабе гидроэнергия стала использоваться для работы текстильных фабрик, лесопилок, рудных мельниц и других производственных объектов.
Переломным моментом стало создание в начале XX века гидроэлектростанций, что позволило значительно увеличить мощность и эффективность использования водных ресурсов. Первые ГЭС стали важным шагом в переходе к централизованному энергоснабжению промышленных предприятий.
1.2. Механизация производственных процессов.
Процесс механизации представлял собой фундаментальный переход от ручного труда и использования тягловых животных к машинному производству. Краеугольным камнем этой трансформации стало изобретение паровой машины, над усовершенствованием которой работали такие ученые, как Дени Папен (1698 г.) и Джеймс Уатт (1769 г.) [3].
Паровая машина не только снизила зависимость промышленности от гидроэнергетических ресурсов, но и стала движущей силой транспортной революции, приведя к появлению железных дорог в XIX веке. Механизация производства продолжает оставаться одним из ключевых направлений технического прогресса, эволюционировав в современные системы автоматизации.
2. Вторая промышленная революция (1900-1950 гг.): электрификация и массовое производство.
2.1. Научные основы и практическое применение электричества.
Открытие электрона Джозефом Томсоном в 1897 году и последующие работы Эрнеста Резерфорда заложили теоретическую базу для практического использования электричества. Однако первые опыты с электричеством проводились еще раньше - так, генератор постоянного тока (динамо-машина) был изобретен АньошемЙедликом в 1827 году [6,7].
Важнейшим достижением стало создание современных паровых турбин Чарльзом Парсонсом (1884 г.) и трехфазного трансформатора Михаилом Доливо-Добровольским (1890 г.). Эти изобретения позволили организовать эффективную передачу электроэнергии на большие расстояния, что сделало экономически выгодным строительство централизованных электростанций.
Первая в мире гидроэлектростанция была построена Уильямом Армстронгом в 1878 году в его имении Крэгсайд (Англия). Эта станция, использовавшая воду из местного озера для вращения динамо-машины фирмы Siemens, стала прообразом современных энергосистем [4].
2.2. Конвейерная революция в производстве.
Конвейерное (поточное) производство, получившее широкое распространение в начале XX века, коренным образом изменило организацию промышленных процессов [11]. Хотя простейшие конвейеры были известны еще в древности, настоящий переворот произошел после внедрения системы Генри Форда в 1908 году.
Конвейеризация превратила сложный процесс сборки, требовавший высокой квалификации рабочих, в серию простых, стандартизированных операций. Это привело к резкому росту производительности труда, хотя и сделало работу на производстве более монотонной. В перспективе именно конвейерные линии стали первыми объектами для внедрения промышленных роботов.
3. Третья промышленная революция (1950-2000 гг.): цифровая трансформация
3.1. Эволюция вычислительной техники.
Развитие компьютерных технологий прошло несколько этапов:
- ламповые компьютеры (ЭНИАК, 1946 г.; МЭСМ, 1950 г.);
- транзисторные системы (NCR, 1957 г.);
- интегральные микросхемы (США, 1958-1959 гг.; СССР, 1961 г.).
Советские разработки, включая первую отечественную микросхему, созданную в Таганрогском радиотехническом институте под руководством Л. Колесова (1961 г.), демонстрировали конкурентоспособность СССР в этой области.
3.2. Автоматизация и роботизация промышленности.
Современные системы автоматизации включают:
- автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП);
- системы автоматизированного проектирования (САПР);
- гибкие автоматизированные производства (ГАП).
Роботизация, в отличие от классической автоматизации, предполагает использование перепрограммируемых промышленных роботов. Лидерами в этой области являются Южная Корея, Сингапур и Япония, где отмечается наибольшая плотность роботов на одного работника [1].
4. Четвертая промышленная революция (2000 г. - н.в.): эра киберфизических систем.
4.1. Интернет как глобальная инфраструктура.
Рост числа интернет-пользователей с 10 млн (1997 г.) до 5 млрд (2023 г.) создал принципиально новую среду для технологического развития. Интернет-технологии стали основой для создания:
-цифровых двойников производственных систем;
-умных фабрик (Industry 4.0);
- систем предиктивной аналитики.
4.2. Киберфизические системы.
Концепция киберфизических систем (КФС), предложенная в 2006 году, предполагает глубокую интеграцию вычислительных мощностей с физическими объектами. Такие системы характеризуются:
-распределенной архитектурой;
- способностью к самонастройке и адаптации;
- возможностью прогнозирования изменений.
Заключение
Анализ четырех промышленных революций показывает устойчивую тенденцию к сокращению временных промежутков между технологическимипереворотами:
1. 1750-1900 гг. (150 лет);
2. 1900-1950 гг. (50 лет);
3. 1950-2000 гг. (50 лет);
4. 2000 г. - настоящее время.
Современный этап технологического развития, несмотря на свою гипотетическую природу [14], демонстрирует потенциал для трансформации всех сфер человеческой деятельности - от производства до повседневной жизни.
1. Bill, M. World Robotics 2023 report. - IFR, 2023. - 49 p. DOI: https://doi.org/10.12968/S0262-1762(24)70046-7
2. Hill, D. A History of Engineering in Classical and Medieval Times / D.Hill . -Routledge, 1996. - 280 p.
3. Kitsikopoulos, H. Innovation and Technological Diffusion. An economic history of early steam engines / H.Kitsikopoulos /. – Routledge, 2019. – 202 р.
4. McLaren, P.G. Elementary Electrical Power & Machines (Ellis Horwood Series in Electrical and Electronic Engineerin) / P.G.McLaren /. - Halsted Press, 1984. -265 р.
5. McNeil, I. An Encyclopedia of the History of Technology / Edited By Ian McNeil. – Routledge, 1996. - 1084 р.
6. Patterson, W. Transforming Electricity the Coming Generation of Change /W.Patterson /. - Routledge, 1999. - 218 р.
7. Ахиезер, А.И. Физики: Биографический справочник / Под ред. А.И. Ахиезера. - Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Наука, 1983. - 400 с.
8. Быков, М.И. Практические аспекты роботизации производства / М.И.Быков // Главный инженер. Управление промышленным производством. - 2024. - No10.
9. Лёрэн, Х. Четвертая промышленная революция: Целевые ориентиры развития промышленных технологий и инноваций / X.Лёрэн /. - ВЭФ, 2019. - 48 с.
10. Петров, С.Т. Цифровая революция. Цифровая экономика. Цифровая ноосфера / С.Т. Петров. - Москва: Издательство «Перо», 2022 - 60 с.
11. Рязанцев, В.Д. Большая политехническая энциклопедия / Авт.-сост. В.Д. Рязанцев. - М.: Мир и образование, 2011. - 704 с. EDN: https://elibrary.ru/QMHHWP
12. Сидорович, В. Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир / В.Сидорович /. - М.: Альпина Паблишер, 2015. - 208 с.
13. Шваб, К. Технологии четвёртой промышленной революции: [перевод с английского] / Клаус Шваб, Николас Дэвис. - Москва: Эксмо, 2018. - 320 с.
14. Шваб, К. Четвертая промышленная революция / К. Шваб. - «Эксмо», 2016. -138 с. - (TopBusinessAwards).
