技術創(chuàng)新概論第三講

1、第三講技術創(chuàng)新的歷史演進一、工場手工業(yè)經濟時代的技術創(chuàng)新 工場手工業(yè)經濟時代，推動工業(yè)生產力發(fā)展的，最初不是發(fā)明家和 企業(yè)家，而是商人。商業(yè)的需要，推動著產品的產量增加和手工 工具的改良。當時，手工工具的發(fā)明和創(chuàng)新，依靠的是工匠的經 驗和技藝，工匠集發(fā)明者與創(chuàng)新者于一體，其成果便直接在手工 業(yè)工場得到應用。工場手工業(yè)時代的工具創(chuàng)新是由許多工匠漸進 式創(chuàng)新集成的，以至從現(xiàn)有的資料中無法分清是怎樣發(fā)明的。如 玻璃產品的制造和工藝創(chuàng)新。二、機器工業(yè)經濟時代的技術創(chuàng)新* 機器工業(yè)時代的技術創(chuàng)新首先出現(xiàn)在英國， 英國的工業(yè)革命是從紡織機的發(fā)明與應用開始，歷經蒸汽機的發(fā)明與應用，機床的發(fā)明 與應用，形成了

2、較為完整的機器工業(yè)技術體系。這一過程是工具 機、動力機、傳動機的發(fā)明與創(chuàng)新交互作用的過程。這一時期機 器的創(chuàng)新同時伴隨著產業(yè)化的過程。(一) 紡織技術工業(yè)革命的源頭*1733 年英國鐘表匠凱伊( J.Kay,1704 1774)發(fā)明了飛梭，使織布 效率提高了一倍，并使布面加寬。結果紡紗與織布不協(xié)調，長期 發(fā)生 “紗荒 ”。曾當過木工的織布工人哈格里沃斯 ( J.Hargreaves 約 1720 1778 )發(fā)明了豎錠紡車， 以他女兒的名字命名為 “珍妮機 并于 1770 年登記了專利。消除了紡紗和織布的瓶頸，成了產業(yè) 革命的火種。*1769 年理發(fā)師阿克賴特發(fā)明了水力紡紗機，生產率 提高了

3、10 倍。如此動力問題引起廣泛的關注。(二) 蒸汽機的發(fā)明、制造與使用發(fā)明蒸汽機的動因 蒸汽動力機的發(fā)展 *公元前 120年，古埃及亞歷山大的希羅， 制成用蒸汽的 力量帶動的簡單的機械傳動裝置。*1679年，法國工程師巴本 (1647一1712年) 研制出了一 種“蒸煮器 ”，蒸煮器 ”就是現(xiàn)代人們常用的高壓鍋。*1690年，巴本制成了第一臺單缸活塞式蒸汽機。4、1698年，英國工程師薩弗里 (16501715年)又發(fā)明蒸汽泵。它的直接目的是抽水。蒸汽泵是第一臺投入實用的蒸汽 機。5、1705年，英國工程師紐可門 (16631729年)與薩弗里一起 探討改進方案，造出了一臺蒸汽機。6、1769

4、年，瓦特造出了第一臺樣機并不斷改進蒸汽機 紐可門的蒸汽機 瓦特蒸汽機的發(fā)明原因 到了工業(yè)革命時期， 由于工業(yè)生產對于動力機 的需要空前增長，但紐可門蒸汽機只能用于礦山抽 水，不能滿足新的需要；加上力學，機械學的發(fā)展， 鋼鐵冶煉和制造工藝的提高，瓦特蒸汽機應運而生。 瓦特蒸汽機發(fā)明的進程 *1765年，瓦特想出了在汽缸之后再加一個冷凝器的主意。 *1769年，瓦特造出了第一臺樣機，并獲得發(fā)明冷凝器的專利。*1781年，瓦特改變了蒸汽機只能直線做功的狀態(tài)。 *1782年，瓦特進一步設計出了雙向汽缸，使熱效率又增加了一倍。*1790年，瓦特機幾乎全部取代了老式的紐可門機 *瓦特后來又發(fā)明了離心調節(jié)器

5、，它使輸入的蒸汽不致太多或太少。瓦特與他的蒸汽機* 瓦特蒸汽機發(fā)明的進程*1766 年羅巴克與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進行新式蒸汽機的試制。 1769 年制出了第一臺樣機。 同年，瓦特因發(fā)明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中 的第一項專利。* 博爾頓贊助瓦特 ， 1781 年底， 瓦特以發(fā)明帶有齒輪和拉桿的機 械聯(lián)動裝置獲得第二個專利。* 1 7 8 2年，瓦特根據(jù)這一設想， 試制出了一種帶有雙向裝置的新 汽缸。由此瓦特獲得了他的第三項專利。把原來的單項汽缸裝置 改裝成雙向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變?yōu)楦邏?蒸汽，這是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛躍。通 過這三次技術

6、飛躍，紐可門蒸汽機完全演變?yōu)榱送咛卣羝麢C。*1784年，瓦特以帶有飛輪、齒輪聯(lián)動裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機 的綜合組裝取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利。 1788年，瓦特發(fā)明了離心調速器和節(jié)氣閥； 1790年，他又發(fā)明了 汽缸示工器，至此瓦特完成了蒸汽機發(fā)明的全過程。蒸汽機的使用與影響*1807 年美國 富爾頓 制造了木制蒸汽輪船。 1814 年英國的發(fā)明 家史蒂芬森設計成功第一臺蒸汽機車，這臺能牽動 30 多噸貨物 的機車用來運煤。 1790 年首次采用了蒸汽動力鼓氣煉鋼。工程 師貝塞麥發(fā)明了大炮炮筒的來復線結構，為了煉出合格的鋼鐵作 炮筒，他在 1856 年發(fā)明了轉爐煉鋼。 1

7、864 年德國西門子 （ W.Siemens,1823 1885 ）和法國人馬丁發(fā)明了平爐煉鋼。（三）機器制造技術* 各種機器的出現(xiàn)， 帶動著機器制造技術的發(fā)展。 1775年工程師威爾 金森改革了斯米頓制造的鏜床，提高了加工精度，用它加工的汽 缸內徑的誤差只有1毫米。1797年，英國機械師享利 毛茲利制造出 了全金屬的大型車床，車床上裝有滑動刀架，改變了以往用手拿 工具進行加工作業(yè)的方法，克服了手工操作很難按尺寸要求加工 的缺陷，使得一般工人也能迅速而準確地加工部件。這兩項發(fā)明 在機床發(fā)展史上占有重要地位，標志著金屬加工技術發(fā)生了質的 飛躍。*到19世紀50年代，龍門刨床、銑床、鉆床、打孔機、

8、 開槽機等機床先后問世， 機器制造業(yè)完成了從手工向 機器操作的過渡，并且進入了用機器制造機器的時 代。*（四）鋼鐵冶煉技術英國 18世紀以前用木炭煉鐵， 18世紀后由于木炭短缺 改用煤煉鐵。 但英國煤炭中含有硫等雜質， 所煉出的 鐵質地很脆，難以使用。 1735年，英國人達比首先發(fā) 明了把煤炭煉焦炭， 再用焦炭煉鐵的方法。 燃料問題 的解決使英國的鐵產量迅速增長。*到1750年鐘表匠享茲曼發(fā)明了用坩堝煉鋼的方法，坩堝用 耐火泥制成，將生鐵投入坩堝后將堝封閉，由于鐵水與空 氣隔絕，煉出的鋼相當純凈。 1784年，工程師享利 科待 又發(fā)明了攪煉法，讓鐵水在不停的攪動中脫碳，冷卻后鍛 壓即成熟鐵。攪

9、煉法的出現(xiàn)為精煉優(yōu)質鐵開辟了一條廣闊 的道路。 到18世紀末， 英國已成為歐洲重要的鋼鐵出口國， 率先進入鋼鐵時代。（五）化工技術*1746 年，英國醫(yī)生羅巴克發(fā)明鉛室制造硫酸的方法， 由此開始了硫 酸的工業(yè)化生產。*1791 年，法國醫(yī)生路布蘭發(fā)明了以氯化納為原料的制堿方法。*19世紀 40年代，德國、英國等歐洲國家陸續(xù)建立了磷肥廠、 氮肥廠、 鉀肥廠，使化肥工業(yè)獲得發(fā)展。*1856 年英國人帕金建成了世界第一個合成煤焦油染料工廠。機器工廠制*18 世紀下半葉以蒸汽動力產生與運用為標志的產業(yè)革命誕生了現(xiàn) 代意義上的工廠制度，也產生了與之相適應的大工業(yè)生產方式。*工業(yè)的管理創(chuàng)新。標準化，互換式

10、生產，流水作業(yè)，大規(guī)模生產。 第一次工業(yè)革命技術創(chuàng)新的特點 三、科學工業(yè)經濟時代的技術創(chuàng)新* 科學工業(yè)經濟時代的突出特點是技術發(fā)明與創(chuàng)新不是依賴經驗與 技能，而是依賴科學知識和科學實驗。工業(yè)實驗室這一創(chuàng)新組織 形式誕生了。*電磁理論的確立，開啟了電力時代的到來。（一）電力的應用 *第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應用為顯著特點。 早在 1831年，英國 科學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，提出了發(fā)電機的理論基礎。 科學家們根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，從 19世紀六七十年代起對電作了深入的 探索和研究，出現(xiàn)了一系列電氣發(fā)明。*1866年德國人西門子制成發(fā)電機。 19世紀 70年代，實際可用的發(fā)電機問世。 這一時期，能把

11、電能轉化為機械能的電動機也被發(fā)明出來，電力開始用于 帶動機器，成為補充和取代蒸汽動力的新能源。電燈、電車、電鉆、電焊 等電氣產品如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來。但是，要把電力應用于生產，還必 須解決遠距離輸送問題。 1882年，法國人德普勒發(fā)現(xiàn)了遠距離送電的方法， 美國科學家愛迪生建立了美國第一個火力發(fā)電站，把輸電線聯(lián)接成網(wǎng)絡。 電力是一種優(yōu)良而價廉的新能源。它的廣泛應用，推動了電力工業(yè)和電器 制造業(yè)等一系列新興工業(yè)的迅速發(fā)展。人類歷史從 “蒸汽時代 ”跨入了“電氣 時代”。（二）內燃機的創(chuàng)制和使用*19世紀80年代中期，德國發(fā)明家戴姆勒和卡爾本茨提出了輕內燃發(fā)動機的設計，這種發(fā)動機以汽油為燃料。 9

12、0年代，德國工程師 狄塞爾設計了一種效率較高的內燃發(fā)動機，因它可以使用柴油作 燃料，又名柴油機。內燃機的發(fā)明，一方面解決了交通工具的發(fā) 動機問題，引起了交通運輸領域的革命性變革。19世紀晚期，新型的交通工具 汽車出現(xiàn)了。*19世紀80年代，德國人卡爾 本茨成功地制成了第一輛用汽油內燃 機驅動的汽車。1896年，美國人亨利 福特制造出他的第一輛四輪 汽車。 1903年，美國人萊特兄弟制造的飛機試飛成功，實現(xiàn)了人 類翱翔天空的夢想，預告了交通運輸新紀元的到來。另一方面， 內燃機的發(fā)明推動了石油開采業(yè)的發(fā)展和石油化學工業(yè)的產生。 石油也像電力一樣成為一種極為重要的新能源。 1870年，全世界 開采的

13、石油只有 80萬噸，到 1900年猛增至 2 000萬噸。（三）化學工業(yè)的建立 *化學工業(yè)是第二次工業(yè)革命時期出現(xiàn)的新興工業(yè)部門。在無機化學工業(yè)方 面，19世紀60 70年代發(fā)明了以氨為媒介生產純堿和利用氧化氮為催化劑 生產硫酸的新方法，使這兩種化學工業(yè)的基本原料的綜合利用得到迅速發(fā) 展。有機化學工業(yè)也隨著煤焦油的綜合利用得到迅速發(fā)展。從 80年代起， 人們開始從煤焦油中提煉氨、苯、人造染料等。利用化學合成方法，美國 人發(fā)明了塑料，法國人發(fā)明了人造纖維。化學工業(yè)的發(fā)展，極大地改變和 豐富了人們的生活。（四）“鋼鐵時代”*伴隨“電氣時代”而來的是“鋼鐵時代 ”。新的技術革命也推動了老工業(yè)部門的發(fā)

14、展，最突出的是鋼鐵工業(yè)。 19世紀上半葉，由于房屋結構和鐵路的需要，熟鐵和鑄鐵的產量提高極快，但鋼的產量裹足不前。英國是當時世界上鋼產量最多的國家， 1850年年產量不過 6萬噸，同年它的鐵產量卻達到 250萬噸。由于冶煉工藝的限制，鋼產量不高，價格昂貴，其用途局限于工具和儀表。 19世紀下半葉，由于西門子、托馬斯等人在鋼鐵冶煉技術方面的貢獻，鋼得以大量生產且質量大幅度提高，因而逐漸代替熟鐵，作為機械制造、鐵路建設、房屋橋梁建筑等方面的新材料而風行全球。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展如日中天，導致重工業(yè)在工業(yè)中的比重直線上升，史稱 “鋼鐵時代 ”。（五）新通訊手段的發(fā)明*有線電報* 貝爾電話 *馬可尼無線電通

15、訊 *第二次工業(yè)革命前，有線電報就已經問世。美國人莫 爾斯 1837年制成一臺電磁式的電報機。 后來，他在華 盛頓與巴爾的摩之間架設了一條 61千米長的實驗性 電報線， 1844年 5月 24日正式完成了電報傳訊的重大 實驗。特別是莫爾斯利用長短脈沖的不同組合， 編出 了至今仍在使用的英文字母電碼， 這被稱為莫爾斯電 碼。* 第二次工業(yè)革命期間， 通訊工具的發(fā)展又有了長足的 進步。在1876年美國費城世界博覽會上， 從蘇格蘭移 居美國的貝爾展示了當時被稱為 “遠聽器 ”的電話，引 起轟動。電話技術得到改進和推廣，迅速發(fā)展起來。 1880年，貝爾電報公司成立， 它就是今天美國電話電 報公司（ AT&T ）的前身。*19世紀80年代，德國物理學家赫茲證明了電磁波的存 在，并測量出電磁波的波長和速度。 意大利人馬可尼 利用赫茲的發(fā)現(xiàn)，制成無線電報通訊設備。 1894年， 他使用極為簡陋的裝置， 開始了短距離的無線電報實 驗；1899年，他在英法之間發(fā)報成功；兩年后，橫跨 大西洋發(fā)報成功。技術創(chuàng)新模式的變化*19 世紀晚期， 在第二次工業(yè)革命的影響下， 資本主義經濟開始發(fā)生 重大的變化。這種變化