Teknologi peningkatan produktivitas adalah inovasi teknologi yang secara historis telah meningkatkan produktivitas.
Produktivitas sering kali diukur sebagai rasio output (agregat) terhadap input (agregat) dalam produksi barang dan jasa. Produktivitas ditingkatkan dengan menurunkan jumlah tenaga kerja, modal, energi, atau bahan yang digunakan untuk memproduksi sejumlah barang dan jasa ekonomi. Peningkatan produktivitas sebagian besar bertanggung jawab atas peningkatan standar hidup per kapita.
Sejarah
Teknologi yang meningkatkan produktivitas sudah ada sejak zaman kuno, dengan kemajuan yang agak lambat hingga akhir Abad Pertengahan. Contoh-contoh penting dari teknologi Eropa pada awal hingga abad pertengahan meliputi roda air, kerah kuda, roda pemintal, sistem tiga ladang (setelah tahun 1500 sistem empat ladang-lihat rotasi tanaman), dan tanur sembur.
Kemajuan teknologi dibantu oleh melek huruf dan penyebaran pengetahuan yang semakin cepat setelah roda pemintal menyebar ke Eropa Barat pada abad ke-13. Roda pemintal meningkatkan pasokan kain yang digunakan untuk bubur kertas dalam pembuatan kertas, yang teknologinya mencapai Sisilia pada abad ke-12. Kertas yang murah merupakan faktor dalam pengembangan mesin cetak tipe bergerak, yang menyebabkan peningkatan besar dalam jumlah buku dan judul yang diterbitkan. Buku-buku tentang ilmu pengetahuan dan teknologi akhirnya mulai bermunculan, seperti buku petunjuk teknis pertambangan De Re Metallica, yang merupakan buku teknologi terpenting pada abad ke-16 dan menjadi teks kimia standar selama 180 tahun ke depan.
Francis Bacon (1561-1626) dikenal dengan metode ilmiahnya, yang merupakan faktor kunci dalam revolusi ilmiah. Bacon menyatakan bahwa teknologi yang membedakan Eropa pada zamannya dengan Abad Pertengahan adalah kertas dan percetakan, mesiu, dan kompas magnetik, yang dikenal sebagai empat penemuan besar, yang berasal dari Tiongkok. Penemuan Tiongkok lainnya termasuk kalung kuda, besi tuang, bajak yang lebih baik, dan bor benih.
Teknologi pertambangan dan pemurnian logam memainkan peran kunci dalam kemajuan teknologi. Sebagian besar pemahaman kita tentang kimia dasar berevolusi dari peleburan dan pemurnian bijih, dengan De re metallica sebagai teks kimia terkemuka. Kereta api berevolusi dari gerobak tambang dan mesin uap pertama dirancang khusus untuk memompa air dari tambang. Pentingnya tanur tiup jauh melampaui kapasitasnya untuk produksi besi tuang dalam skala besar. Blast furnace adalah contoh pertama dari produksi yang berkelanjutan dan merupakan proses pertukaran arus berlawanan, berbagai jenis yang juga digunakan saat ini dalam penyulingan bahan kimia dan minyak bumi. Blast furnace, yang mendaur ulang apa yang seharusnya menjadi limbah panas, merupakan salah satu teknologi utama dalam bidang teknik. Teknologi ini memiliki efek langsung untuk secara dramatis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk memproduksi besi kasar, tetapi penggunaan kembali panas pada akhirnya diterapkan pada berbagai industri, terutama ketel uap, bahan kimia, penyulingan minyak bumi, serta bubur kertas dan kertas.
Sebelum abad ke-17, pengetahuan ilmiah cenderung berada di dalam komunitas intelektual, tetapi pada saat ini pengetahuan tersebut dapat diakses oleh publik dalam apa yang disebut "ilmu pengetahuan terbuka." Menjelang awal Revolusi Industri, terbitlah Ensiklopedi, yang ditulis oleh berbagai kontributor dan diedit oleh Denis Diderot dan Jean le Rond d'Alembert (1751-72). Encyclopédie berisi banyak artikel tentang sains dan merupakan ensiklopedia umum pertama yang memberikan cakupan mendalam tentang seni mekanik, tetapi jauh lebih dikenal karena penyajiannya tentang pemikiran Pencerahan.
Sejarawan ekonomi umumnya setuju bahwa, dengan pengecualian tertentu seperti mesin uap, tidak ada hubungan yang kuat antara revolusi ilmiah abad ke-17 (Descartes, Newton, dll.) dan Revolusi Industri. Namun, mekanisme penting untuk transfer pengetahuan teknis adalah perkumpulan ilmiah, seperti The Royal Society of London untuk Meningkatkan Pengetahuan Alam, yang lebih dikenal dengan nama Royal Society, dan Académie des Sciences. Ada juga perguruan tinggi teknik, seperti École Polytechnique. Skotlandia adalah tempat pertama di mana ilmu pengetahuan diajarkan (pada abad ke-18) dan merupakan tempat Joseph Black menemukan kapasitas panas dan panas laten dan di mana temannya James Watt menggunakan pengetahuan tentang panas untuk memahami kondensor terpisah sebagai sarana untuk meningkatkan efisiensi mesin uap.
Mungkin periode pertama dalam sejarah di mana kemajuan ekonomi dapat diamati setelah satu generasi adalah selama Revolusi Pertanian Inggris pada abad ke-18. Namun, kemajuan teknologi dan ekonomi tidak berlanjut pada tingkat yang signifikan hingga Revolusi Industri Inggris pada akhir abad ke-18, dan bahkan saat itu produktivitas tumbuh sekitar 0,5% per tahun. Pertumbuhan produktivitas yang tinggi dimulai pada akhir abad ke-19 dalam apa yang disebut Revolusi Industri Kedua. Sebagian besar inovasi utama Revolusi Industri Kedua didasarkan pada pemahaman ilmiah modern tentang kimia, teori elektromagnetik, dan termodinamika, serta prinsip-prinsip lain yang dikenal dalam profesi insinyur.
Bentuk-bentuk energi dan tenaga baru
Sebelum revolusi industri, sumber tenaga yang ada hanyalah air, angin dan otot. Sebagian besar lokasi pembangkit listrik tenaga air yang baik (yang tidak memerlukan bendungan modern yang besar) di Eropa dikembangkan selama periode abad pertengahan. Pada tahun 1750-an, John Smeaton, "bapak teknik sipil", secara signifikan meningkatkan efisiensi kincir air dengan menerapkan prinsip-prinsip ilmiah, sehingga menambah daya yang sangat dibutuhkan untuk Revolusi Industri. Namun, kincir air tetap mahal, relatif tidak efisien, dan tidak cocok untuk bendungan listrik yang sangat besar. Turbin Benoît Fourneyron yang sangat efisien yang dikembangkan pada akhir tahun 1820-an akhirnya menggantikan kincir air. Turbin tipe Fourneyron dapat beroperasi dengan efisiensi 95% dan digunakan pada instalasi pembangkit listrik tenaga air yang besar saat ini. Tenaga air terus menjadi sumber utama tenaga industri di Amerika Serikat hingga pertengahan abad ke-19 karena lokasi yang melimpah, tetapi tenaga uap mengambil alih tenaga air di Inggris beberapa dekade sebelumnya.
Pada tahun 1711, sebuah mesin uap Newcomen dipasang untuk memompa air dari tambang, sebuah pekerjaan yang biasanya dilakukan oleh tim besar yang terdiri dari banyak kuda, di mana beberapa tambang menggunakan hingga 500 ekor kuda. Hewan mengubah pakan menjadi tenaga kerja dengan efisiensi sekitar 5%, tetapi meskipun ini jauh lebih tinggi daripada efisiensi mesin Newcomen awal yang kurang dari 1%, di tambang-tambang batu bara terdapat batu bara berkualitas rendah yang tidak banyak dijual di pasaran. Energi bahan bakar fosil pertama kali melampaui semua tenaga hewan dan air pada tahun 1870. Peran energi dan mesin yang menggantikan pekerjaan fisik dibahas dalam Ayres-Warr (2004, 2009).
Meskipun kapal uap digunakan di beberapa daerah, pada akhir abad ke-19, ribuan pekerja menarik tongkang. Hingga akhir abad ke-19, sebagian besar batu bara dan mineral lainnya ditambang dengan cangkul dan sekop, sementara tanaman dipanen dan biji-bijian dirontokkan dengan tenaga hewan atau dengan tangan. Beban berat seperti bal kapas seberat 382 pon diangkut dengan truk tangan hingga awal abad ke-20.
Penggalian dilakukan dengan sekop hingga akhir abad ke-19 ketika sekop uap mulai digunakan. Dilaporkan bahwa seorang pekerja di divisi barat Kanal Erie diperkirakan menggali 5 meter kubik per hari pada tahun 1860; namun, pada tahun 1890, hanya 3-1/2 meter per hari. Sekop listrik besar saat ini memiliki ember yang dapat menampung 168 meter kubik (220 meter kubik) dan mengkonsumsi daya sebuah kota berpenduduk 100.000.
Dinamit, campuran nitrogliserin dan tanah diatom yang aman digunakan, dipatenkan pada tahun 1867 oleh Alfred Nobel. Dinamit meningkatkan produktivitas pertambangan, pembuatan terowongan, pembangunan jalan, konstruksi dan pembongkaran, serta memungkinkan proyek-proyek seperti Terusan Panama.
Tenaga uap digunakan pada mesin perontok pada akhir abad ke-19. Ada mesin uap yang bergerak di atas roda dengan tenaga sendiri yang digunakan untuk memasok tenaga sementara untuk peralatan pertanian yang tidak bergerak seperti mesin perontok. Mesin ini disebut mesin jalan raya, dan Henry Ford yang melihat mesin ini ketika masih kecil terinspirasi untuk membuat mobil. Traktor uap digunakan tetapi tidak pernah menjadi populer.
Dengan pembakaran internal, muncullah traktor pertama yang diproduksi secara massal (Ford c. 1917). Traktor menggantikan kuda dan bagal untuk menarik mesin penuai dan mesin pemanen, tetapi pada tahun 1930-an, mesin pemanen bertenaga sendiri dikembangkan. Hasil per jam kerja dalam menanam gandum meningkat sekitar 10 kali lipat dari akhir Perang Dunia II hingga sekitar tahun 1985, sebagian besar karena mesin bertenaga, tetapi juga karena hasil panen yang meningkat. Tenaga kerja jagung menunjukkan peningkatan produktivitas yang serupa tetapi lebih tinggi. Lihat di bawah: Pertanian mekanis.
Salah satu periode pertumbuhan produktivitas terbesar bertepatan dengan elektrifikasi pabrik yang terjadi antara tahun 1900 dan 1930 di AS. Lihat: Produksi massal: Elektrifikasi pabrik.
Efisiensi energi
Dalam sejarah teknik dan ekonomi, jenis efisiensi energi yang paling penting adalah dalam konversi panas menjadi kerja, penggunaan kembali panas dan pengurangan gesekan. Ada juga pengurangan energi yang dramatis yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal elektronik, baik suara maupun data.
Konversi panas menjadi kerja
Mesin uap Newcomen awal memiliki efisiensi sekitar 0,5% dan ditingkatkan menjadi sedikit di atas 1% oleh John Smeaton sebelum perbaikan Watt, yang meningkatkan efisiensi termal menjadi 2%. Pada tahun 1900, dibutuhkan 7 pon batu bara/kw jam.
Pembangkit listrik adalah sektor dengan pertumbuhan produktivitas tertinggi di AS pada awal abad ke-20. Setelah pergantian abad, stasiun pusat besar dengan boiler bertekanan tinggi dan turbin uap yang efisien menggantikan mesin uap bolak-balik dan pada tahun 1960 dibutuhkan 0,9 lb batu bara per kw-jam. Menghitung peningkatan di bidang pertambangan dan transportasi, total peningkatannya lebih besar dari 10. Turbin uap saat ini memiliki efisiensi di kisaran 40%. Sebagian besar listrik saat ini dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga panas yang menggunakan turbin uap.
Mesin Newcomen dan Watt beroperasi di dekat tekanan atmosfer dan menggunakan tekanan atmosfer, dalam bentuk ruang hampa yang disebabkan oleh kondensasi uap, untuk melakukan pekerjaan. Mesin bertekanan lebih tinggi cukup ringan, dan cukup efisien untuk digunakan untuk menggerakkan kapal dan lokomotif. Mesin ekspansi berganda (multi-tahap) dikembangkan pada tahun 1870-an dan cukup efisien untuk pertama kalinya sehingga memungkinkan kapal mengangkut lebih banyak barang daripada batu bara, yang mengarah pada peningkatan besar dalam perdagangan internasional.
Kapal diesel pertama yang penting adalah MS Selandia yang diluncurkan pada tahun 1912. Pada tahun 1950, sepertiga dari pelayaran niaga bertenaga diesel. Saat ini, penggerak utama yang paling efisien adalah mesin diesel kelautan dua langkah yang dikembangkan pada tahun 1920-an, yang kini memiliki kapasitas lebih dari 100.000 tenaga kuda dengan efisiensi termal sebesar 50%.
Lokomotif uap yang menggunakan hingga 20% dari produksi batu bara AS digantikan oleh lokomotif diesel setelah Perang Dunia II, sehingga menghemat banyak energi dan mengurangi tenaga kerja untuk menangani batu bara, air ketel, dan perawatan mekanis.
Peningkatan efisiensi mesin uap menyebabkan peningkatan besar dalam jumlah mesin uap dan jumlah batu bara yang digunakan, seperti yang dicatat oleh William Stanley Jevons dalam The Coal Question. Hal ini disebut sebagai paradoks Jevons.
Disadur dari: en.wikipedia.org