فناوری‌های بهبود بهره‌وری

فناوری‌های بهبود بهره‌وری ، نوآوری‌های تکنولوژیکی هستند که در طول تاریخ بهره‌وری را افزایش داده‌اند.

بهره‌وری اغلب به عنوان نسبت (کل) خروجی به (کل) ورودی در تولید کالاها و خدمات اندازه‌گیری می‌شود.  بهره‌وری با کاهش میزان نیروی کار، سرمایه ، انرژی یا موادی که برای تولید هر مقدار معینی از  کالاها] و خدمات اقتصادی صرف می‌شود، افزایش می‌یابد. افزایش بهره‌وری تا حد زیادی عامل افزایش استانداردهای زندگی سرانه است.

تاریخ 
قدمت فناوری‌های بهبود بهره‌وری به دوران باستان برمی‌گردد و تا اواخر قرون وسطی پیشرفتآهسته ای داشته‌است. نمونه‌های مهم فناوری اروپای اولیه تا قرون وسطی عبارتند از: چرخ آب ، طوق اسب ، چرخ ریسندگی، سیستم سه میدانی (بعد از سال 1500 سیستم چهار میدانی -  تناوب کشت ) و کوره بلند . 

پیشرفت فن آوری توسط سواد و انتشار دانش که پس از گسترش چرخ نخ ریسی به اروپای غربی در قرن سیزدهم تسریع شد، کمک کرد. چرخ ریسندگی عرضه پارچه‌های مورد استفاده برای خمیر کاغذ در ساخت کاغذ را افزایش داد که فناوری آن در قرن دوازدهم به سیسیل رسید. کاغذ ارزان یکی از عوامل توسعه ماشین چاپ متحرک بود که منجر به افزایش زیادی در تعداد کتاب‌ها و عنوان‌های چاپ شد.   کتاب‌هایی درباره علم و فناوری سرانجام ظاهر شدند، مانند کتابچه راهنمای فنی معدن De Re Metallica ، که مهم‌ترین کتاب فناوری قرن 16 بود و متن استاندارد شیمی برای 180 سال آینده بود.

فرانسیس بیکن (1561-1626) به روش علمی معروف است که عاملی کلیدی در انقلاب علمی بود. بیکن اظهار داشت که فناوری‌هایی که اروپای عصر او را از قرون وسطی متمایز می‌کرد، کاغذ و چاپ، باروت و قطب‌نمای مغناطیسی بود که به عنوان چهار اختراع بزرگ شناخته می‌شد و منشأ آن در چین بود. دیگر اختراعات چینی شامل قلاده اسب، چدن، گاوآهن بهبود یافته و مته‌ی بذری بود.

احتمالاً اولین دوره در تاریخ که در آن پیشرفت اقتصادی پس از یک نسل قابل مشاهده بود، در جریان انقلاب کشاورزی بریتانیا در قرن هجدهم بود. با این حال، پیشرفت تکنولوژیکی و اقتصادی تا انقلاب صنعتی انگلستان در اواخر قرن هجدهم با سرعت قابل توجهی پیش نرفت و حتی پس از آن نیز بهره‌وری سالانه حدود 0.5 درصد رشد کرد. رشد بهره‌وری بالا در اواخر قرن نوزدهم در آنچه که گاهی انقلاب صنعتی دوم نامیده می‌شود آغاز شد. بیشتر نوآوری های اصلی انقلاب صنعتی دوم بر اساس درک علمی مدرن از شیمی، نظریه الکترومغناطیس و ترمودینامیک و سایر اصول شناخته شده در حرفه‌ی مهندسی بود.

منابع اصلی رشد بهره‌وری در تاریخ اقتصادی

اشکال جدید انرژی و قدرت 
قبل از انقلاب صنعتی تنها منابع انرژی آب، باد و ماهیچه بودند. اکثر سایت‌های خوب برق (آن‌هایی که به سدهای عظیم مدرن نیاز ندارند) در اروپا در دوره قرون وسطی توسعه یافتند. در دهه 1750، جان اسمیتون، «پدر مهندسی عمران»، با به کارگیری اصول علمی، کارایی چرخ آب را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید و در نتیجه نیروی بسیار مورد نیاز انقلاب صنعتی را اضافه کرد. با این حال چرخ‌های آب پرهزینه، نسبتاً ناکارآمد و برای سدهای بسیار بزرگ مناسب نیستند. توربین بسیار کارآمد Benoît Fourneyron که در اواخر دهه 1820 توسعه یافت، در نهایت جایگزین چرخ‌های آبی شد. توربین‌های نوع فورنیرون می‌توانند با راندمان 95 درصد کار کنند و در تاسیسات بزرگ برق آبی امروزی مورد استفاده قرار گیرند. تا اواسط قرن نوزدهم، به دلیل وجود مکان‌های فراوان، نیروگاه‌های آبی منبع اصلی نیروی صنعتی در ایالات متحده بود، اما دهه‌ها قبل از آن، نیروی بخار از نیروی آب در بریتانیا پیشی گرفته بود.

در سال 1711 یک موتور بخار نیوکامن برای پمپاژ آب از معدن نصب شد، کاری که معمولاً توسط تیم‌های بزرگ اسب انجام می‌شد، که برخی از معادن از 500 اسب استفاده می‌کردند. حیوانات خوراک را با راندمان حدود 5 درصد به کار تبدیل می‌کنند، اما در حالی که این بازده بسیار بیشتر از بازده کمتر از 1 درصد موتور اولیه نیوکامن بود، در معادن زغال سنگ زغال سنگ با کیفیت پایین با ارزش بازار کمی در دسترس بود. انرژی سوخت فسیلی برای اولین بار در سال 1870 از تمام توان جانوری و آب فراتر رفت. انرژی نقش و ماشین‌ها جایگزین کار فیزیکی در جنگ آیرس (2004، 2009) بحث شده است.  

حفاری با بیل تا اواخر قرن 19 انجام می‌شد تا بیل بخار استفاده شد. گزارش شده است که انتظار می‌رفت یک کارگر در بخش غربی کانال ایری در سال 1860 روزانه 5 یارد مکعب حفاری کند. با این حال، تا سال 1890 تنها 3-1/2 یارد در روز انتظار می‌رفت.  بیل های برقی بزرگ امروزی دارای سطل‌هایی هستند که می‌توانند 168 متر مکعب (220 یارد مکعب) را در خود جای دهند و توان یک شهر 100000 نفری را مصرف کنند. 

دینامیت ، یک ترکیب ایمن از نیتروگلیسیرین و خاک دیاتومه در سال 1867 توسط آلفرد نوبل ثبت شد. دینامیت بهره‌وری معدن، تونل‌سازی، جاده‌سازی، ساخت و ساز و تخریب را افزایش داد و پروژه‌هایی مانند کانال پاناما را ممکن ساخت.

استفاده‌ی مجدد از گرما 
بازیابی حرارت برای فرآیندهای صنعتی برای اولین بار به طور گسترده به عنوان انفجار گرم در کوره‌های بلند برای ساخت آهن خام در سال 1828 استفاده شد. استفاده مجدد حرارتی بعدی شامل فرآیند زیمنس-مارتین بود که ابتدا برای ساخت شیشه و بعداً برای فولاد با کوره اجاق باز استفاده شد. امروزه گرما در بسیاری از صنایع اساسی مانند مواد شیمیایی، پالایش نفت و خمیر و کاغذ با استفاده از روش‌های مختلفی مانند مبدل‌های حرارتی در بسیاری از فرآیندها مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرد.  اواپراتورهای چند اثر از بخار حاصل از اثر دمای بالا برای تبخیر سیال جوشان با دمای پایین تر استفاده می‌کنند. در بازیابی مواد شیمیایی خمیر کرافت، مشروب سیاه مصرف شده را می‌توان با استفاده مجدد از بخار حاصل از یک اثر برای جوشاندن مشروب در اثر قبلی، پنج یا شش بار تبخیر کرد. تولید همزمان فرآیندی است که از بخار با فشار بالا برای تولید الکتریسیته استفاده می‌کند و سپس از بخار کم فشار حاصله برای گرمای فرآیند یا ساختمان استفاده می‌کند.

فرآیندهای صنعتی دستخوش پیشرفت‌های جزئی متعددی شده‌اند که در مجموع کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی در هر واحد تولید داشتند.

راندمان روشنایی 
چراغ‌های برقی بسیار کارآمدتر از روشنایی نفت یا گاز بودند و دود و گرمای زیادی تولید نمی‌کردند. چراغ برق روز کاری را طولانی‌تر کرد و کارخانه‌ها، مشاغل و خانه‌ها را پربارتر کرد. چراغ برق مانند چراغ نفت و گاز خطر آتش‌سوزی بزرگی نداشت.

جاده‌ها 
جاده های اصلاح نشده بسیار کند، هزینه حمل و نقل و خطرناک بودند.  در قرن 18، شن لایه لایه به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار گرفت، با استفاده از ماکادام سه لایه در اوایل قرن 19. این جاده‌ها برای ریختن آب تاج گذاری می‌شدند و در کناره‌ها دارای خندق‌های زه‌کشی بودند.  لایه بالایی سنگ‌ها در نهایت خرد شد و سطح را تا حدودی صاف کرد. لایه‌های زیرین از سنگ‌های کوچکی بودند که امکان زه‌کشی خوبی را فراهم می‌کردند.  نکته مهم این است که آنها مقاومت کمتری در برابر چرخ‌های واگن نشان می‌دهند و سم‌ها و پاهای اسب‌ها در گل فرو نمی‌روند. جاده‌های پلانک نیز در دهه 1810-1820 در ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفتند. جاده‌های بهبودیافته پرهزینه بودند، و اگرچه هزینه‌های حمل‌ونقل زمینی را به نصف یا بیشتر کاهش دادند، اما به زودی توسط راه‌آهن به‌عنوان زیرساخت اصلی حمل‌ونقل پیشی گرفتند.

منابع