Вторая промышленная революция , также известная как технологическая революция , [1] была фазой быстрых научных открытий , стандартизации , массового производства и индустриализации с конца 19-го века до начала 20-го века. Первая промышленная революция , которая закончилась в середине 19-го века, была отмечена замедлением важных изобретений до Второй промышленной революции в 1870 году. Хотя ряд ее событий можно проследить до более ранних инноваций в производстве, таких как создание станкостроительной промышленности , разработка методов изготовления взаимозаменяемых деталей , а также изобретение бессемеровского процесса и мартеновской печи для производства стали, более поздние разработки возвестили о Второй промышленной революции, которую обычно датируют периодом между 1870 и 1914 годами (начало Первой мировой войны ). [2]
Достижения в области производства и технологий производства способствовали широкому внедрению технологических систем, таких как телеграфные и железнодорожные сети, газо- и водоснабжение , а также канализационные системы , которые ранее были ограничены несколькими избранными городами. Огромное расширение железнодорожных и телеграфных линий после 1870 года позволило беспрецедентному перемещению людей и идей, что привело к новой волне глобализации . В тот же период времени были внедрены новые технологические системы, наиболее значительными из которых стали электроэнергия и телефоны. Вторая промышленная революция продолжилась в 20 веке с ранней электрификацией фабрик и производственной линией ; она закончилась в начале Первой мировой войны.
Начавшаяся в 1947 году информационная эпоха иногда также называется Третьей промышленной революцией.
Вторая промышленная революция была периодом быстрого промышленного развития, в первую очередь в Великобритании, Германии и Соединенных Штатах, но также во Франции, Нидерландах , Италии и Японии. Она последовала за Первой промышленной революцией , которая началась в Великобритании в конце 18 века, а затем распространилась по всей Западной Европе. Она закончилась с началом Первой мировой войны . В то время как Первая революция была обусловлена ограниченным использованием паровых двигателей , взаимозаменяемых деталей и массового производства и в значительной степени использовала воду, особенно в Соединенных Штатах, Вторая революция характеризовалась строительством железных дорог, крупномасштабным производством чугуна и стали, широким использованием машин в производстве, значительно возросшим использованием паровой энергии, широким использованием телеграфа , использованием нефти и началом электрификации . Это также был период, в течение которого стали использоваться современные организационные методы для управления крупными предприятиями на обширных территориях. [3]
Концепция была введена Патриком Геддесом в работе «Города в эволюции» (1910) и использовалась такими экономистами, как Эрих Циммерман (1951), [4], но использование Дэвидом Ландесом этого термина в эссе 1966 года и в «Освобожденном Прометее» (1972) стандартизировало научные определения термина, что наиболее интенсивно продвигалось Альфредом Чандлером (1918–2007). Однако некоторые продолжают высказывать сомнения относительно его использования. В 2003 году Ландес подчеркнул важность новых технологий, особенно двигателя внутреннего сгорания , нефти, новых материалов и веществ, включая сплавы и химикаты , электричества и коммуникационных технологий, таких как телеграф , телефон и радио. [5]
Один автор назвал период с 1867 по 1914 год, в течение которого было разработано большинство великих инноваций, «Эпохой синергии », поскольку изобретения и инновации были основаны на инженерии и науке . [6]
Синергия между железом и сталью, железными дорогами и углем развилась в начале Второй промышленной революции. Железные дороги позволили дешево перевозить материалы и продукты, что в свою очередь привело к дешевым рельсам для строительства большего количества дорог. Железные дороги также извлекли выгоду из дешевого угля для своих паровозов. Эта синергия привела к прокладке 75 000 миль путей в США в 1880-х годах, что является самым большим количеством в мировой истории. [7]
Технология горячего дутья , при которой горячий дымовой газ из доменной печи используется для предварительного нагрева воздуха горения, вдуваемого в доменную печь , была изобретена и запатентована Джеймсом Бомонтом Нильсоном в 1828 году на металлургическом заводе Wilsontown в Шотландии. Горячее дутье стало самым важным достижением в области топливной эффективности доменной печи, поскольку оно значительно сократило расход топлива для производства чугуна, и стало одной из важнейших технологий, разработанных во время промышленной революции . [8] Снижение затрат на производство кованого железа совпало с появлением железной дороги в 1830-х годах.
Ранняя технология горячего дутья использовала железо для регенеративного нагревательного носителя. Железо вызывало проблемы с расширением и сжатием, что создавало нагрузку на железо и приводило к поломке. Эдвард Альфред Каупер разработал печь Каупера в 1857 году. [9] Эта печь использовала огнеупорный кирпич в качестве среды хранения, решая проблему расширения и растрескивания. Печь Каупера также могла производить большое количество тепла, что приводило к очень высокой производительности доменных печей. Печь Каупера до сих пор используется в современных доменных печах.
В связи с существенным снижением себестоимости производства чугуна с использованием кокса и горячего дутья, спрос резко возрос, а вместе с ним и размеры доменных печей. [10] [11]
Процесс Бессемера , изобретенный сэром Генри Бессемером , позволил массово производить сталь, увеличивая масштабы и скорость производства этого жизненно важного материала и снижая требования к рабочей силе. Ключевым принципом было удаление избыточного углерода и других примесей из чугуна путем окисления с помощью воздуха, продуваемого через расплавленный чугун. Окисление также повышает температуру массы железа и поддерживает ее в расплавленном состоянии.
«Кислотный» бессемеровский процесс имел серьезное ограничение, поскольку он требовал относительно редкой гематитовой руды [12] , которая содержит мало фосфора. Сидни Гилкрист Томас разработал более сложный процесс удаления фосфора из железа. Сотрудничая со своим кузеном Перси Гилкристом , химиком на металлургическом заводе Блэнавон в Уэльсе , он запатентовал свой процесс в 1878 году; [13] Bolckow Vaughan & Co. в Йоркшире была первой компанией, которая использовала его запатентованный процесс. [14] Его процесс был особенно ценен на континентальной Европе, где доля фосфорного железа была намного больше, чем в Англии, и как в Бельгии, так и в Германии имя изобретателя стало более широко известно, чем в его собственной стране. В Америке, хотя в значительной степени преобладало нефосфорное железо, к изобретению был проявлен огромный интерес. [14]
Следующим большим достижением в производстве стали стал процесс Сименса-Мартена . Сэр Чарльз Уильям Сименс разработал свою регенеративную печь в 1850-х годах, для которой он заявил в 1857 году, что она способна рекуперировать достаточно тепла, чтобы сэкономить 70–80% топлива. Печь работала при высокой температуре, используя регенеративный предварительный нагрев топлива и воздуха для сжигания . Благодаря этому методу мартеновская печь может достигать температур, достаточно высоких для плавки стали, но Сименс изначально не использовал ее таким образом.
Французский инженер Пьер-Эмиль Мартен был первым, кто получил лицензию на печь Сименса и применил ее для производства стали в 1865 году. Процесс Сименса-Мартена дополнял, а не заменял процесс Бессемера . Его основными преимуществами были то, что он не подвергал сталь чрезмерному воздействию азота (что сделало бы сталь хрупкой), его было легче контролировать и что он позволял плавить и очищать большие объемы стального лома, снижая затраты на производство стали и перерабатывая в противном случае проблемные отходы. Он стал ведущим процессом производства стали к началу 20-го века.
Доступность дешевой стали позволила строить более крупные мосты, железные дороги, небоскребы и корабли. [15] Другие важные стальные изделия, также изготовленные с использованием процесса мартеновской печи, были стальной трос , стальной пруток и листовая сталь, которые позволяли создавать большие котлы высокого давления, и высокопрочная сталь для машин, которая позволяла создавать гораздо более мощные двигатели, шестерни и оси, чем это было возможно ранее. С большим количеством стали стало возможным строить гораздо более мощные пушки и лафеты, танки, бронированные боевые машины и военные корабли.
Рост производства стали с 1860-х годов означал, что железные дороги, наконец, можно было изготавливать из стали по конкурентоспособной цене. Будучи гораздо более прочным материалом, сталь постепенно вытесняла железо в качестве стандарта для железнодорожных рельсов, и благодаря своей большей прочности теперь можно было катать более длинные рельсы. Кованое железо было мягким и имело дефекты, вызванные включенным шлаком . Железные рельсы также не могли выдерживать тяжелые локомотивы и повреждались ударами молота . Первым, кто изготовил прочные рельсы из стали, а не из кованого железа, был Роберт Форестер Мушет на металлургическом заводе Даркхилл в Глостершире в 1857 году.
Первые стальные рельсы Мюшета были отправлены на железнодорожную станцию Дерби Мидленд . Рельсы были проложены на подходе к станции, где железные рельсы приходилось обновлять по крайней мере каждые шесть месяцев, а иногда и каждые три. Шесть лет спустя, в 1863 году, рельсы казались такими же идеальными, как и прежде, хотя по ним ежедневно проходило около 700 поездов. [16] Это послужило основой для ускоренного строительства железных дорог по всему миру в конце девятнадцатого века.
Первые коммерчески доступные стальные рельсы в США были изготовлены в 1867 году на заводе Cambria Iron Works в Джонстауне, штат Пенсильвания . [17]
Стальные рельсы прослужили в десять раз дольше, чем железные, [18] и с падением стоимости стали стали использоваться более тяжелые рельсы. Это позволило использовать более мощные локомотивы, которые могли тянуть более длинные поезда, и более длинные вагоны, все это значительно увеличило производительность железных дорог. [19] Железные дороги стали доминирующей формой транспортной инфраструктуры во всем индустриальном мире, [20] обеспечив устойчивое снижение стоимости доставки, наблюдаемое до конца столетия. [18]
Теоретическая и практическая основа использования электроэнергии была заложена ученым и экспериментатором Майклом Фарадеем . Благодаря своим исследованиям магнитного поля вокруг проводника с постоянным током , Фарадей заложил основу концепции электромагнитного поля в физике. [21] [22] Его изобретения электромагнитных вращающихся устройств стали основой практического использования электричества в технике.
В 1881 году сэр Джозеф Свон , изобретатель первой возможной лампы накаливания , поставил около 1200 ламп накаливания Свона в театр Савой в Вестминстере, Лондон, который был первым театром и первым общественным зданием в мире, полностью освещенным электричеством. [23] [24] Лампочка Свона уже использовалась в 1879 году для освещения улицы Мосли в Ньюкасл-апон-Тайн , первой в мире электрической уличной осветительной установки. [25] [26] Это подготовило почву для электрификации промышленности и дома. Первая крупномасштабная центральная распределительная станция была открыта на виадуке Холборн в Лондоне в 1882 году [27] , а затем на станции Перл-стрит в Нью-Йорке. [28]
Первая современная электростанция в мире была построена английским инженером-электриком Себастьяном де Ферранти в Дептфорде . Построенная в беспрецедентных масштабах и новаторская в использовании переменного тока высокого напряжения (10 000 В) , она вырабатывала 800 киловатт и снабжала центр Лондона. После завершения строительства в 1891 году она поставляла высоковольтную переменную энергию , которая затем «понижалась» трансформаторами для использования потребителями на каждой улице. Электрификация позволила осуществить последние крупные разработки в производственных методах Второй промышленной революции, а именно сборочную линию и массовое производство . [29]
Электрификация была названа «важнейшим инженерным достижением 20-го века» Национальной академией инженерии . [30] Электрическое освещение на фабриках значительно улучшило условия труда, устранив тепло и загрязнение, вызванные газовым освещением, и снизив опасность пожара до такой степени, что стоимость электроэнергии для освещения часто компенсировалась снижением страховых взносов на случай пожара. Фрэнк Дж. Спраг разработал первый успешный двигатель постоянного тока в 1886 году. К 1889 году 110 электрических трамвайных железных дорог либо использовали его оборудование, либо находились в стадии планирования. Электрическая трамвайная железная дорога стала основной инфраструктурой до 1920 года. Двигатель переменного тока ( асинхронный двигатель ) был разработан в 1890-х годах и вскоре начал использоваться при электрификации промышленности. [31] Электрификация домохозяйств не стала общепринятой до 1920-х годов, и то только в городах. Флуоресцентное освещение было коммерчески представлено на Всемирной выставке 1939 года .
Электрификация также позволила производить недорогие электрохимические вещества , такие как алюминий, хлор, гидроксид натрия и магний. [32]
Использование станков началось с началом Первой промышленной революции . Рост механизации потребовал больше металлических деталей, которые обычно изготавливались из чугуна или кованого железа , а ручная работа была недостаточно точной и была медленным и дорогим процессом. Одним из первых станков был расточной станок Джона Уилкинсона , который просверлил точное отверстие в первой паровой машине Джеймса Уатта в 1774 году. Достижения в точности станков можно проследить до Генри Модсли и усовершенствовать Джозефом Уитвортом . Стандартизация резьбы винтов началась с Генри Модсли около 1800 года, когда современный токарно-винторезный станок сделал сменные винты с V-образной резьбой практичным товаром.
В 1841 году Джозеф Уитворт создал проект, который, благодаря его принятию многими британскими железнодорожными компаниями, стал первым в мире национальным стандартом для станков под названием British Standard Whitworth . [33] В течение 1840–1860-х годов этот стандарт часто использовался также в Соединенных Штатах и Канаде, в дополнение к множеству внутри- и межфирменных стандартов.
Важность станков для массового производства подтверждается тем фактом, что при производстве Ford Model T использовалось 32 000 станков, большинство из которых работали на электричестве. [34] Генри Форд, как говорят, сказал, что массовое производство было бы невозможно без электричества, поскольку оно позволяло размещать станки и другое оборудование в порядке технологического процесса. [35]
Первой бумагоделательной машиной была машина Фурдринье , построенная Сили и Генри Фурдринье , торговцами канцелярскими принадлежностями в Лондоне. В 1800 году Маттиас Купс , работавший в Лондоне, исследовал идею использования древесины для изготовления бумаги и год спустя начал свой печатный бизнес. Однако его предприятие не увенчалось успехом из-за непомерно высокой в то время стоимости. [36] [37] [38]
В 1840-х годах Чарльз Фенерти в Новой Шотландии и Фридрих Готтлоб Келлер в Саксонии изобрели успешную машину, которая извлекала волокна из древесины (как из тряпок) и из нее делала бумагу. Это положило начало новой эре в производстве бумаги [39] , и вместе с изобретением авторучки и карандаша массового производства того же периода, а также в сочетании с появлением парового роторного печатного станка , бумага на основе древесины вызвала серьезную трансформацию экономики и общества 19 века в промышленно развитых странах. С появлением более дешевой бумаги к 1900 году постепенно стали доступны школьные учебники, художественная и научно-популярная литература, а также газеты. Дешевая бумага на основе древесины также позволяла вести личные дневники или писать письма, и поэтому к 1850 году клерк или писатель перестали быть высокостатусной работой. К 1880-м годам химические процессы производства бумаги стали использоваться, став доминирующими к 1900 году.
Нефтяная промышленность , как добыча, так и переработка , началась в 1848 году с первыми нефтяными заводами в Шотландии. Химик Джеймс Янг основал небольшой бизнес по очистке сырой нефти в 1848 году. Янг обнаружил, что путем медленной перегонки он может получить из нее ряд полезных жидкостей, одну из которых он назвал «парафиновым маслом», потому что при низких температурах она застывала в вещество, напоминающее парафиновый воск. [40] В 1850 году Янг построил первый по-настоящему коммерческий нефтяной завод и нефтеперерабатывающий завод в мире в Батгейте , используя нефть, извлеченную из добываемого на месте торбанита , сланца и битуминозного угля, для производства нафты и смазочных масел; парафин для использования в качестве топлива и твердый парафин не продавались до 1856 года.
Бурение с помощью кабельного инструмента было разработано в Древнем Китае и использовалось для бурения скважин с рассолом. Соляные купола также содержали природный газ, который добывался в некоторых скважинах и который использовался для испарения рассола. Китайская технология бурения скважин была представлена в Европе в 1828 году. [41]
Хотя в середине 19 века предпринималось много попыток бурения нефтяных скважин, скважина Эдвина Дрейка 1859 года около Тайтусвилля, штат Пенсильвания, считается первой «современной нефтяной скважиной». [42] Скважина Дрейка вызвала крупный бум добычи нефти в Соединенных Штатах. [43] Дрейк узнал о бурении с помощью канатного инструмента от китайских рабочих в США . [44] Первым основным продуктом был керосин для ламп и обогревателей. [32] [45] Аналогичные разработки вокруг Баку подпитывали европейский рынок.
Керосиновое освещение было намного эффективнее и дешевле, чем растительные масла, жир и китовый жир. Хотя в некоторых городах было доступно городское газовое освещение, керосин давал более яркий свет до изобретения газовой калильной сетки . Оба были заменены электричеством для уличного освещения после 1890-х годов и для домашнего освещения в 1920-х годах. Бензин был нежелательным побочным продуктом переработки нефти, пока автомобили не стали массово производиться после 1914 года, а дефицит бензина возник во время Первой мировой войны. Изобретение процесса Бертона для термического крекинга удвоило выход бензина, что помогло смягчить дефицит. [45]
Синтетический краситель был открыт английским химиком Уильямом Генри Перкиным в 1856 году. В то время химия все еще находилась в довольно примитивном состоянии; было все еще трудно определить расположение элементов в соединениях, а химическая промышленность все еще находилась в зачаточном состоянии. Случайное открытие Перкина состояло в том, что анилин можно частично преобразовать в сырую смесь, которая при экстракции спиртом давала вещество с интенсивным фиолетовым цветом. Он увеличил производство нового « мавейна » и коммерциализировал его как первый в мире синтетический краситель. [46]
После открытия мовеина появилось много новых анилиновых красителей (некоторые из них были открыты самим Перкиным), и по всей Европе были построены фабрики по их производству. К концу века Перкин и другие британские компании обнаружили, что их научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы все больше затмеваются немецкой химической промышленностью, которая к 1914 году стала доминировать в мире.
.jpg/1280px-HMS_Devastation_(1871).jpg)
В эту эпоху зародилось современное судно, возникшее в результате объединения разрозненных технологических достижений.
Винтовой гребной винт был представлен в 1835 году Фрэнсисом Петтитом Смитом, который случайно открыл новый способ строительства гребных винтов. До того времени гребные винты были буквально винтами значительной длины. Но во время испытания лодки, приводимой в движение одним из них, винт отломился, оставив фрагмент, по форме очень похожий на современный гребной винт. Лодка двигалась быстрее со сломанным винтом. [47] Превосходство винта над веслами было подхвачено военно-морскими силами. Испытания с SS Archimedes Смита , первым паровым винтом, привели к знаменитому соревнованию по перетягиванию каната в 1845 году между винтовым пароходом HMS Rattler и колесным пароходом HMS Alecto ; первый тянул последний назад со скоростью 2,5 узла (4,6 км/ч).
Первый морской железный пароход был построен на заводе Horseley Ironworks и назван Aaron Manby . Он также использовал инновационный двигатель качающегося типа для питания. Лодка была построена в Типтоне с использованием временных болтов, разобрана для транспортировки в Лондон и вновь собрана на Темзе в 1822 году, на этот раз с использованием постоянных заклепок.
Затем последовали другие технологические разработки, включая изобретение поверхностного конденсатора , который позволил котлам работать на очищенной воде, а не на соленой, что устраняло необходимость останавливаться для их очистки во время длительных морских путешествий. Great Western [48] [ 49] [50], построенный инженером Изамбардом Кингдомом Брюнелем , был самым длинным судном в мире длиной 236 футов (72 м) с килем длиной 250 футов (76 м) и первым, доказавшим жизнеспособность трансатлантических пароходных услуг. Судно было построено в основном из дерева, но Брюнель добавил болты и железные диагональные усиления для поддержания прочности киля. В дополнение к своим паровым гребным колесам , судно несло четыре мачты для парусов.
Брюнель продолжил это дело, создав Great Britain , спущенный на воду в 1843 году и считающийся первым современным судном, построенным из металла, а не из дерева, приводимым в движение двигателем, а не ветром или веслами, и приводимым в движение винтом, а не гребным колесом. [51] Видение Брюнеля и его инженерные инновации сделали строительство крупногабаритных цельнометаллических пароходов с винтовым приводом практической реальностью, но преобладающие экономические и промышленные условия означали, что пройдет несколько десятилетий, прежде чем трансокеанские пароходные путешествия станут жизнеспособной отраслью.
Высокоэффективные многократные паровые двигатели расширения начали использоваться на судах, что позволило им перевозить меньше угля, чем грузов. [52] Колебательный двигатель был впервые построен Аароном Мэнби и Джозефом Модсли в 1820-х годах как тип двигателя прямого действия, который был разработан для достижения дальнейшего уменьшения размера и веса двигателя. Колебательные двигатели имели поршневые штоки, соединенные непосредственно с коленчатым валом, что избавляло от необходимости в шатунах. Для достижения этой цели цилиндры двигателя не были неподвижны, как в большинстве двигателей, а закреплялись посередине цапфами, которые позволяли самим цилиндрам поворачиваться вперед и назад при вращении коленчатого вала, отсюда и термин « колебательный» .
Джон Пенн , инженер Королевского флота, усовершенствовал двигатель с качающейся головкой. Одним из его самых ранних двигателей был двигатель Grasshopper Beam . В 1844 году он заменил двигатели яхты Адмиралтейства HMS Black Eagle на двигатели с качающейся головкой, удвоившей мощность, не увеличив при этом ни веса, ни занимаемого пространства, что стало достижением, которое положило конец доминированию Boulton & Watt и Maudslay, Son & Field в сфере поставок для флота . Пенн также представил двигатель с хоботом для привода винтовых винтов на военных судах. HMS Encounter (1846) и HMS Arrogant (1848) были первыми судами, оснащенными такими двигателями, и их эффективность была такова, что к моменту смерти Пенна в 1878 году двигатели были установлены на 230 судах и стали первыми серийно выпускаемыми судовыми двигателями с высоким давлением и высокой частотой вращения. [53]
Революция в военно-морском проектировании привела к появлению первых современных линкоров в 1870-х годах, которые произошли от броненосного проекта 1860-х годов. Башенные корабли класса Devastation были построены для британского Королевского флота как первый класс океанских крупных кораблей , которые не несли парусов , и первые, чье основное вооружение было установлено на верхней части корпуса, а не внутри него.
Вулканизация резины американцем Чарльзом Гудьиром и англичанином Томасом Хэнкоком в 1840-х годах проложила путь для развития резиновой промышленности, особенно производства резиновых шин [54]
Джон Бойд Данлоп разработал первую практическую пневматическую шину в 1887 году в Южном Белфасте. Вилли Хьюм продемонстрировал превосходство недавно изобретенных Данлопом пневматических шин в 1889 году, выиграв первые гонки с использованием шин в Ирландии, а затем в Англии. [55] [56] Разработка Данлопом пневматической шины пришлась на решающий момент в развитии дорожного транспорта , и коммерческое производство началось в конце 1890 года.
Современный велосипед был разработан английским инженером Гарри Джоном Лоусоном в 1876 году, хотя именно Джон Кемп Старли изготовил первый коммерчески успешный безопасный велосипед несколько лет спустя. [57] Его популярность вскоре возросла, что привело к велосипедному буму 1890-х годов.
Дорожные сети значительно улучшились в этот период, используя метод щебня, впервые предложенный шотландским инженером Джоном Лаудоном МакАдамом , и дороги с твердым покрытием были построены примерно во время велосипедной лихорадки 1890-х годов. Современный асфальт был запатентован британским инженером-строителем Эдгаром Пернеллом Хули в 1901 году. [58]
Немецкий изобретатель Карл Бенц запатентовал первый в мире автомобиль в 1886 году. Он имел проволочные колеса (в отличие от деревянных у карет) [59] с четырехтактным двигателем его собственной конструкции между задними колесами, с очень продвинутым катушечным зажиганием [60] и испарительным охлаждением вместо радиатора. [60] Мощность передавалась с помощью двух роликовых цепей на заднюю ось. Это был первый автомобиль, полностью спроектированный как таковой, чтобы генерировать свою собственную энергию, а не просто моторизованный дилижанс или конная повозка.
В конце лета 1888 года Бенц начал продавать автомобиль, рекламируя его как Benz Patent Motorwagen, что сделало его первым коммерчески доступным автомобилем в истории.
Генри Форд построил свой первый автомобиль в 1896 году и работал пионером в этой отрасли, вместе с другими, которые в конечном итоге создали свои собственные компании, вплоть до основания Ford Motor Company в 1903 году. [29] Форд и другие в компании боролись со способами масштабирования производства в соответствии с видением Генри Форда об автомобиле, разработанном и произведенном в масштабе, который был бы доступен среднему рабочему. [29] Решение, которое разработала Ford Motor, представляло собой полностью перепроектированную фабрику со станками и специальными машинами, которые были систематически размещены в рабочей последовательности. Все ненужные человеческие движения были устранены путем размещения всей работы и инструментов в пределах легкой досягаемости, и где это было практично, на конвейерах, образуя сборочную линию , полный процесс был назван массовым производством . Это был первый случай в истории, когда большой, сложный продукт, состоящий из 5000 деталей, был произведен в масштабе сотен тысяч в год. [29] [34] Экономия за счет методов массового производства позволила снизить цену модели T с 780 долларов в 1910 году до 360 долларов в 1916 году. В 1924 году было произведено 2 миллиона автомобилей Ford T, которые продавались по 290 долларов за штуку (5156 долларов в долларах 2023 года [61] ) [62]
Прикладная наука открыла много возможностей. К середине 19 века существовало научное понимание химии и фундаментальное понимание термодинамики , и к последней четверти века обе эти науки были близки к своей современной базовой форме. Термодинамические принципы использовались в развитии физической химии . Понимание химии значительно помогло развитию основного неорганического химического производства и промышленности анилиновых красителей.
Наука металлургии получила развитие благодаря работам Генри Клифтона Сорби и других. Сорби был пионером металлографии , изучения металлов под микроскопом , что проложило путь к научному пониманию металла и массовому производству стали. В 1863 году он использовал травление кислотой для изучения микроскопической структуры металлов и был первым, кто понял, что небольшое, но точное количество углерода придает стали прочность. [63] Это проложило путь Генри Бессемеру и Роберту Форестеру Мюшету к разработке метода массового производства стали.
Другие процессы были разработаны для очистки различных элементов, таких как хром , молибден , титан , ванадий и никель , которые могли использоваться для изготовления сплавов со специальными свойствами, особенно со сталью. Ванадиевая сталь , например, прочная и устойчивая к усталости, и использовалась в половине автомобильной стали. [64] Легированные стали использовались для шарикоподшипников, которые использовались в крупномасштабном производстве велосипедов в 1880-х годах. Шариковые и роликовые подшипники также начали использоваться в машиностроении. Другие важные сплавы используются при высоких температурах, например, лопатки паровых турбин, а нержавеющие стали — для коррозионной стойкости.
Работы Юстуса фон Либиха и Августа Вильгельма фон Хофмана заложили основу современной промышленной химии. Либих считается «отцом индустрии удобрений» за открытие азота как важного питательного вещества для растений и основал компанию Liebig's Extract of Meat Company , которая производила экстракт мяса оксо . Хофманн возглавлял школу практической химии в Лондоне по образцу Королевского колледжа химии , ввел современные правила молекулярного моделирования и обучал Перкина, который открыл первый синтетический краситель.
Наука термодинамики была развита в ее современной форме Сади Карно , Уильямом Рэнкином , Рудольфом Клаузиусом , Уильямом Томсоном , Джеймсом Клерком Максвеллом , Людвигом Больцманом и Дж. Уиллардом Гиббсом . Эти научные принципы были применены к различным промышленным проблемам, включая повышение эффективности котлов и паровых турбин . Работа Майкла Фарадея и других сыграла решающую роль в закладывании основ современного научного понимания электричества.
Шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл был особенно влиятельным — его открытия ознаменовали начало эпохи современной физики . [65] Его самым выдающимся достижением было формулирование набора уравнений , которые описывали электричество, магнетизм и оптику как проявления одного и того же явления , а именно электромагнитного поля . [66] Объединение световых и электрических явлений привело к предсказанию существования радиоволн и стало основой для будущего развития радиотехники Хьюзом , Маркони и другими. [67]
Максвелл сам разработал первую долговечную цветную фотографию в 1861 году и опубликовал первую научную трактовку теории управления . [68] [69] Теория управления является основой для управления процессами , которая широко используется в автоматизации , особенно в обрабатывающей промышленности , а также для управления судами и самолетами. [70] Теория управления была разработана для анализа функционирования центробежных регуляторов на паровых двигателях. Эти регуляторы начали использоваться в конце 18 века на ветряных и водяных мельницах для правильного позиционирования зазора между жерновами и были адаптированы к паровым двигателям Джеймсом Уаттом . Улучшенные версии использовались для стабилизации автоматических следящих механизмов телескопов и для управления скоростью судовых винтов и рулей. Однако эти регуляторы были инертными и колебались около заданной точки . Джеймс Клерк Максвелл написал статью, в которой математически анализировал действия регуляторов, что ознаменовало начало формального развития теории управления. Наука постоянно совершенствовалась и превратилась в инженерную дисциплину.
Юстус фон Либих был первым, кто понял важность аммиака как удобрения , и пропагандировал важность неорганических минералов для питания растений . В Англии он попытался реализовать свои теории в коммерческих целях с помощью удобрения, созданного путем обработки фосфата извести в костной муке серной кислотой . Другим пионером был Джон Беннет Лоус , который начал экспериментировать с воздействием различных удобрений на растения, растущие в горшках, в 1837 году, что привело к получению удобрения, образованного путем обработки фосфатов серной кислотой; это должно было стать первым продуктом зарождающейся индустрии искусственного удобрения. [71]
Открытие копролитов в коммерческих количествах в Восточной Англии привело к тому, что Фисонс и Эдвард Паккард разработали один из первых крупных заводов по производству коммерческих удобрений в Брэмфорде и Снейпе в 1850-х годах. К 1870-м годам суперфосфаты, произведенные на этих заводах, отправлялись по всему миру из порта в Ипсвиче . [72] [73]
Процесс Биркеланда –Эйде был разработан норвежским промышленником и ученым Кристианом Биркеландом вместе со своим деловым партнером Сэмом Эйде в 1903 году, [74] но вскоре был заменен гораздо более эффективным процессом Габера , [75] разработанным химиками, лауреатами Нобелевской премии Карлом Бошем из IG Farben и Фрицем Габером в Германии. [76] В этом процессе использовались молекулярный азот (N 2 ) и метан (CH 4 ) в экономически устойчивом синтезе аммиака (NH 3 ). Аммиак, полученный в процессе Габера, является основным сырьем для производства азотной кислоты .
Паровая турбина была разработана сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году. Его первая модель была подключена к динамо-машине , которая вырабатывала 7,5 кВт (10 л. с.) электроэнергии. [77] Изобретение паровой турбины Парсонса сделало возможным дешевое и обильное электричество и произвело революцию в морском транспорте и военно-морской войне . [78] К моменту смерти Парсонса его турбина была принята на всех основных мировых электростанциях. [79] В отличие от более ранних паровых двигателей, турбина вырабатывала вращательную мощность, а не возвратно-поступательную мощность, для которой требовался кривошип и тяжелый маховик. Большое количество ступеней турбины обеспечивало высокую эффективность и уменьшало размер на 90%. Первое применение турбины было в судоходстве, за которым в 1903 году последовало производство электроэнергии.
Первым широко используемым двигателем внутреннего сгорания был двигатель Отто 1876 года. С 1880-х годов и до электрификации он пользовался успехом в небольших мастерских, поскольку небольшие паровые двигатели были неэффективны и требовали слишком много внимания со стороны оператора. [6] Двигатель Отто вскоре начал использоваться для приведения в действие автомобилей и остается сегодня распространенным бензиновым двигателем.
Дизельный двигатель был независимо разработан Рудольфом Дизелем и Гербертом Эйкройдом Стюартом в 1890-х годах с использованием термодинамических принципов с конкретной целью достижения высокой эффективности. Потребовалось несколько лет, чтобы усовершенствовать его и сделать популярным, но он нашел применение в судоходстве, прежде чем приводил в действие локомотивы. Он остается самым эффективным первичным двигателем в мире. [6]
Первая коммерческая телеграфная система была установлена сэром Уильямом Фотергиллом Куком и Чарльзом Уитстоном в мае 1837 года между железнодорожной станцией Юстон и Кэмден-Тауном в Лондоне. [80]
Быстрое расширение телеграфных сетей происходило на протяжении всего столетия, и первый подводный телеграфный кабель был построен Джоном Уоткинсом Бреттом между Францией и Англией. Atlantic Telegraph Company была основана в Лондоне в 1856 году для строительства коммерческого телеграфного кабеля через Атлантический океан. Это было успешно завершено 18 июля 1866 года судном SS Great Eastern под командованием сэра Джеймса Андерсона после множества неудач по пути. [81] С 1850-х годов до 1911 года британские подводные кабельные системы доминировали в мировой системе. Это было установлено как формальная стратегическая цель, которая стала известна как All Red Line . [82]
Телефон был запатентован в 1876 году Александром Грэхемом Беллом , и, как и ранний телеграф, он использовался в основном для ускорения деловых операций. [83]
Как упоминалось выше, одним из важнейших научных достижений во всей истории было объединение света, электричества и магнетизма посредством электромагнитной теории Максвелла . Научное понимание электричества было необходимо для разработки эффективных электрических генераторов, двигателей и трансформаторов. Дэвид Эдвард Хьюз и Генрих Герц продемонстрировали и подтвердили явление электромагнитных волн, предсказанное Максвеллом. [6]
Итальянский изобретатель Гульельмо Маркони успешно коммерциализировал радио на рубеже веков. [84] Он основал The Wireless Telegraph & Signal Company в Великобритании в 1897 году [85] [86] и в том же году передал код Морзе через равнину Солсбери , отправил первую в истории беспроводную связь через открытое море [87] и осуществил первую трансатлантическую передачу в 1901 году из Полдху , Корнуолл, в Сигнал-Хилл , Ньюфаундленд . Маркони построил мощные станции по обе стороны Атлантики и начал коммерческую службу по передаче ночных сводок новостей на суда-подписчики в 1904 году. [88]
Ключевая разработка сэра Джона Эмброуза Флеминга в 1904 году — вакуумная лампа — легла в основу развития современной электроники и радиовещания. Последующее изобретение Ли Де Фореста триода позволило усилить электронные сигналы, что проложило путь радиовещанию в 1920-х годах.
Железные дороги считаются создателями современного бизнеса такими учеными, как Альфред Чандлер. Ранее управление большинством предприятий состояло из отдельных владельцев или групп партнеров, некоторые из которых часто имели мало ежедневного практического участия в операциях. Централизованной экспертизы в главном офисе было недостаточно. Железной дороге требовалась экспертиза, доступная по всей длине ее путей, чтобы справляться с ежедневными кризисами, поломками и плохой погодой. Столкновение в Массачусетсе в 1841 году привело к призыву к реформе безопасности. Это привело к реорганизации железных дорог в различные департаменты с четкими линиями полномочий управления. Когда стал доступен телеграф, компании построили телеграфные линии вдоль железных дорог, чтобы отслеживать поезда. [89]
Железные дороги включали сложные операции и использовали чрезвычайно большие объемы капитала и управляли более сложным бизнесом по сравнению с чем-либо ранее. Следовательно, им требовались лучшие способы отслеживания затрат. Например, для расчета ставок им нужно было знать стоимость тонно-мили груза. Им также нужно было отслеживать вагоны, которые могли пропадать на месяцы. Это привело к тому, что называлось «железнодорожным учетом», который позже был принят сталелитейной и другими отраслями промышленности и в конечном итоге стал современным учетом. [90]
Позже, во время Второй промышленной революции, Фредерик Уинслоу Тейлор и другие в Америке разработали концепцию научного управления или тейлоризма . Первоначально научное управление было сосредоточено на сокращении шагов, предпринимаемых при выполнении работы (например, кладка кирпича или работа лопатой), с помощью анализа, такого как изучение времени и движения , но концепции развились в такие области, как промышленная инженерия , технология производства и управление бизнесом , что помогло полностью реструктурировать [ требуется ссылка ] операции заводов, а позднее и целых сегментов экономики.
Основные принципы Тейлора включали: [ необходима ссылка ]
Период с 1870 по 1890 год ознаменовался самым большим ростом экономики за такой короткий период, как никогда в предыдущей истории. Уровень жизни значительно повысился в новых индустриальных странах, поскольку цены на товары резко упали из-за роста производительности . Это вызвало безработицу и большие потрясения в торговле и промышленности, при этом многие рабочие были вытеснены машинами, а многие фабрики, корабли и другие формы основного капитала устарели за очень короткий промежуток времени. [52]
«Экономические изменения, произошедшие за последнюю четверть века — или в течение нынешнего поколения живущих людей — несомненно, были более важными и разнообразными, чем в любой другой период мировой истории» [52] .
Неурожаи больше не приводили к голоду в районах, связанных с крупными рынками посредством транспортной инфраструктуры. [52]
Значительные улучшения в общественном здравоохранении и санитарии стали результатом инициатив в области общественного здравоохранения , таких как строительство лондонской канализационной системы в 1860-х годах и принятие законов, регулирующих подачу фильтрованной воды ( Закон о водоснабжении метрополии ввел регулирование компаний водоснабжения в Лондоне, включая минимальные стандарты качества воды впервые в 1852 году). Это значительно снизило уровень инфицирования и смертности от многих болезней.
К 1870 году объем работы, выполняемой паровыми двигателями, превысил объем работы, выполняемой силой животных и человека. Лошади и мулы оставались важными в сельском хозяйстве до появления трактора с двигателем внутреннего сгорания ближе к концу Второй промышленной революции. [92]
Улучшения в эффективности пара, такие как паровые двигатели тройного расширения , позволили судам перевозить гораздо больше грузов, чем угля, что привело к значительному увеличению объемов международной торговли. Более высокая эффективность паровых двигателей привела к увеличению числа паровых двигателей в несколько раз, что привело к увеличению использования угля, явление получило название парадокс Джевонса . [93]
К 1890 году существовала международная телеграфная сеть, позволяющая торговцам в Англии или США размещать заказы поставщикам в Индии и Китае на перевозку товаров на новых эффективных пароходах. Это, а также открытие Суэцкого канала , привело к упадку крупных складских районов в Лондоне и других местах и устранению многих посредников. [52]
Огромный рост производительности, транспортных сетей, промышленного производства и сельскохозяйственной продукции снизил цены почти на все товары. Это привело к многочисленным крахам бизнеса и периодам, которые были названы депрессиями , которые происходили, когда мировая экономика фактически росла. [52] См. также: Длительная депрессия
Фабричная система централизовала производство в отдельных зданиях, финансируемых и направляемых специалистами (в отличие от работы на дому). Разделение труда сделало как неквалифицированный, так и квалифицированный труд более производительным и привело к быстрому росту населения в промышленных центрах. Переход от сельского хозяйства к промышленности произошел в Британии к 1730-м годам, когда процент работающего населения, занятого в сельском хозяйстве, упал ниже 50%, что произошло только в других местах (в Нижних странах ) в 1830-х и 40-х годах. К 1890 году этот показатель упал до менее 10%, и подавляющее большинство населения Великобритании было урбанизировано. Этот рубеж был достигнут Нижними странами и США в 1950-х годах. [94]
Как и первая промышленная революция, вторая поддерживала рост населения и видела, как большинство правительств защищали свои национальные экономики с помощью тарифов. Британия сохраняла свою веру в свободную торговлю в течение всего этого периода. Широкомасштабное социальное воздействие обеих революций включало перестройку рабочего класса по мере появления новых технологий. Изменения привели к созданию более крупного, все более профессионального среднего класса, сокращению детского труда и резкому росту потребительской материальной культуры. [95]
К 1900 году лидером промышленного производства была Великобритания с 24% от мирового объема, за ней следовали США (19%), Германия (13%), Россия (9%) и Франция (7%). На Европу в совокупности приходилось 62%. [96]
Великие изобретения и инновации Второй промышленной революции являются частью нашей современной жизни. Они продолжали быть двигателями экономики вплоть до окончания Второй мировой войны. Основные инновации произошли в послевоенную эпоху, некоторые из них: компьютеры, полупроводники, оптоволоконная сеть и Интернет, сотовые телефоны, турбины внутреннего сгорания (реактивные двигатели) и Зеленая революция . [97] Хотя коммерческая авиация существовала до Второй мировой войны, она стала крупной отраслью после войны.
Были введены новые продукты и услуги, что значительно увеличило международную торговлю. Улучшения в конструкции паровых двигателей и широкая доступность дешевой стали привели к тому, что медленные парусные суда были заменены более быстрыми пароходами, которые могли перевозить больше товаров с меньшим количеством экипажей. Химическая промышленность также вышла на передовые позиции. Британия инвестировала меньше в технологические исследования, чем США и Германия, которые ее догнали.
Разработка более сложных и эффективных машин вместе с методами массового производства после 1910 года значительно расширила выпуск и снизила издержки производства. В результате производство часто превышало внутренний спрос. Среди новых условий, более заметно проявившихся в Великобритании, предшественнице европейских промышленных государств, были долгосрочные последствия тяжелой Длительной депрессии 1873–1896 годов, последовавшей за пятнадцатью годами большой экономической нестабильности. Предприятия практически в каждой отрасли страдали от длительных периодов низких и падающих норм прибыли и дефляции цен после 1873 года.
В США самый высокий темп экономического роста наблюдался в последние два десятилетия Второй промышленной революции; [99] однако, рост населения замедлился, а рост производительности достиг пика примерно в середине 20-го века. Позолоченный век в Америке был основан на тяжелой промышленности, такой как фабрики, железные дороги и добыча угля. Знаковым событием стало открытие Первой трансконтинентальной железной дороги в 1869 году, обеспечившей шестидневное обслуживание между Восточным побережьем и Сан-Франциско. [100]
В Позолоченный век протяженность американских железных дорог утроилась между 1860 и 1880 годами и снова утроилась к 1920 году, открыв новые области для коммерческого земледелия, создав по-настоящему национальный рынок и вдохновив бум в добыче угля и производстве стали. Ненасытный аппетит к капиталу великих магистральных железных дорог способствовал консолидации финансового рынка страны на Уолл-стрит . К 1900 году процесс экономической концентрации распространился на большинство отраслей промышленности — несколько крупных корпораций, некоторые из которых были организованы как «трастовые общества» (например, Standard Oil), доминировали в сталелитейной, нефтяной, сахарной, мясоперерабатывающей и сельскохозяйственной технике. Другими важными компонентами этой инфраструктуры были новые методы производства стали, особенно бессемеровский процесс . Первой корпорацией стоимостью в миллиард долларов была United States Steel , созданная финансистом Дж. П. Морганом в 1901 году, который купил и объединил сталелитейные компании, созданные Эндрю Карнеги и другими. [101]
Рост механизации промышленности и повышение эффективности труда рабочих повысили производительность фабрик, одновременно снижая потребность в квалифицированной рабочей силе. Механические инновации, такие как пакетная и непрерывная обработка, стали гораздо более заметными на фабриках. Эта механизация сделала некоторые фабрики скоплением неквалифицированных рабочих, выполняющих простые и повторяющиеся задачи под руководством квалифицированных мастеров и инженеров. В некоторых случаях развитие такой механизации полностью заменило низкоквалифицированных рабочих. Число как неквалифицированных, так и квалифицированных рабочих увеличивалось по мере роста их заработной платы [102] Были созданы инженерные колледжи, чтобы удовлетворить огромный спрос на экспертные знания. Вместе с быстрым ростом малого бизнеса быстро рос новый средний класс, особенно в северных городах. [103]
Германская империя стала соперничать с Британией как с основной промышленной страной Европы в этот период. Поскольку Германия индустриализировалась позже, она смогла смоделировать свои фабрики по образцу британских, тем самым более эффективно используя свой капитал и избегая устаревших методов в своем прыжке к технологическому уровню. Германия инвестировала больше, чем Британия, в исследования, особенно в химию, двигатели и электричество. Немецкая система концернов (известная как Konzerne ), будучи значительно сконцентрированной, смогла более эффективно использовать капитал. Германия не была обременена дорогой всемирной империей, которая нуждалась в защите. После аннексии Германией Эльзаса и Лотарингии в 1871 году она поглотила части того, что было промышленной базой Франции. [104]
К 1900 году немецкая химическая промышленность доминировала на мировом рынке синтетических красителей . Три основные фирмы BASF , Bayer и Hoechst производили несколько сотен различных красителей, наряду с пятью более мелкими фирмами. В 1913 году эти восемь фирм производили почти 90 процентов мировых поставок красителей и продавали около 80 процентов своей продукции за границу. Три основные фирмы также интегрировались в производство необходимого сырья и начали расширяться в другие области химии, такие как фармацевтика , фотопленка , сельскохозяйственные химикаты и электрохимия . Принятие решений на высшем уровне находилось в руках профессиональных наемных менеджеров, что позволило Чандлеру назвать немецкие компании по производству красителей «первыми в мире по-настоящему управленческими промышленными предприятиями». [105] Было много побочных продуктов исследований, таких как фармацевтическая промышленность, которая возникла из химических исследований. [106]
Бельгия во времена Прекрасной эпохи продемонстрировала ценность железных дорог для ускорения Второй промышленной революции. После 1830 года, когда она отделилась от Нидерландов и стала новой страной, она решила стимулировать промышленность. Она спланировала и профинансировала простую крестообразную систему, которая соединяла крупные города, порты и горнодобывающие районы, а также соединяла с соседними странами. Таким образом, Бельгия стала железнодорожным центром региона. Система была надежно построена по британским образцам, так что прибыль была низкой, но была создана инфраструктура, необходимая для быстрого промышленного роста. [107]
Были и другие времена, которые назывались «второй промышленной революцией». Промышленные революции можно перенумеровать, взяв за основу более ранние разработки, такие как рост средневековой технологии в 12 веке, [108] или древнекитайской технологии во времена династии Тан , или древнеримской технологии , в качестве первых. Термин «вторая промышленная революция» использовался в популярной прессе и технологами или промышленниками для обозначения изменений, последовавших за распространением новой технологии после Первой мировой войны .
Волнение и дебаты по поводу опасностей и преимуществ атомного века были более интенсивными и продолжительными, чем по поводу космической эры, но обе они, как предсказывалось, приведут к еще одной промышленной революции. В начале 21-го века термин «вторая промышленная революция» использовался для описания ожидаемых эффектов гипотетических молекулярных нанотехнологических систем на общество. [109] В этом более недавнем сценарии они сделают большинство современных производственных процессов устаревшими, преобразовав все аспекты современной экономики. Последующие промышленные революции включают цифровую революцию и экологическую революцию .
в алфавитном порядке
Экономическая история отдельных стран:
{{cite book}}: CS1 maint: postscript (link)[...] телеграфные компании использовали железную дорогу для своих прав проезда, а железная дорога использовала услуги телеграфа для координации потока поездов и движения. Фактически, многие из первых телеграфных компаний были дочерними предприятиями железных дорог, созданными для выполнения этой важной операционной услуги.
[...] Американские железнодорожные бухгалтерские отчеты завышали эксплуатационные расходы и занижали потребление капитала. [...] Основные инновации в финансовом и капитальном учете появились в 1850-х годах в ответ на конкретные потребности и были усовершенствованы в годы после Гражданской войны. Инновации в третьем типе учета – учете затрат – появлялись медленнее.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОГАТСТВА И БЛАГОПОЛУЧИЕ ОБЩЕСТВА.
Медиа, связанные с промышленной революцией на Wikimedia Commons
