Industriālās Revolūcijas

Ievads: Ceļojums cauri laikmetiem – Kā revolūcijas veidoja mūsu tehnoloģisko pasauli

Kas ir industriālā revolūcija?

Industriālā revolūcija ir vēsturisks periods, ko raksturo fundamentālas un straujas pārmaiņas tehnoloģijās, ekonomikā un sabiedrības struktūrā. Šīs pārmaiņas galvenokārt saistītas ar pāreju no roku darba un manufaktūrām uz mašinizētu ražošanu, jaunu enerģijas avotu (piemēram, tvaika, vēlāk elektrības) ieviešanu un fabrikas sistēmas rašanos.¹ Būtībā tas ir “rūpniecības apvērsums”, kas aizsākās 18. gadsimta beigās un turpinājās 19. gadsimtā, sākotnēji Lielbritānijā, bet vēlāk aptverot arī citas Eiropas valstis, ASV un Japānu.¹ Šīs pārmaiņas nebija tikai par jaunām mašīnām; tās radikāli mainīja veidu, kā cilvēki dzīvoja, strādāja, patērēja preces un mijiedarbojās savā starpā. Industriālās revolūcijas ietekmēja visu – no preču ražošanas metodēm un apjomiem līdz pilsētu izaugsmei, jaunu sociālo slāņu veidošanās un pat ģimenes struktūrai.

Kāpēc topošajam mehatronikas tehniķim tas ir jāzina?

Mūsdienu mehatroniskās sistēmas, ar kurām nākotnē strādās jaunie speciālisti, nav radušās pēkšņi vai izolēti. Tās ir gadsimtiem ilgas tehnoloģiskās attīstības un inovāciju kulminācija. Izpratne par industriālo revolūciju vēsturi sniedz vairākas būtiskas priekšrocības:

1. Izpratne par tehnoloģiju evolūciju: Izsekojot, kā tika atklāti un ieviesti pirmie automatizācijas principi, kā attīstījās vadības sistēmas no vienkāršiem mehāniskiem regulatoriem līdz sarežģītām datorprogrammām, un kā mainījās enerģijas avotu izmantošana, veidojas dziļāka izpratne par mūsdienu sarežģīto tehnoloģiju darbības principiem un to attīstības loģiku.
2. Sakņu apzināšanās: Daudzi fundamentāli principi, kas šodien ir neatņemama mehatronikas sastāvdaļa – piemēram, atgriezeniskā saite automātiskajā vadībā, programmējama iekārtu darbība, standartizētu detaļu izmantošana, automatizētas ražošanas līnijas – aizsākās tieši industriālo revolūciju laikā. Zinot šīs vēsturiskās saknes, topošais tehniķis iegūst stabilāku pamatu savas profesijas teorētisko un praktisko aspektu apguvei.
3. Iedvesma inovācijām: Industriālo revolūciju vēsture ir pilna ar stāstiem par izciliem izgudrotājiem un inženieriem, kuri, saskaroties ar problēmām vai redzot jaunas iespējas, radīja revolucionāras tehnoloģijas. Šie piemēri var kalpot par iedvesmu radošai domāšanai un jaunu risinājumu meklēšanai arī mūsdienu izaicinājumiem mehatronikas jomā.
4. Sociālā konteksta izpratne: Tehnoloģijas vienmēr ir būtiski ietekmējušas sabiedrību. Izprotot, kā industriālās revolūcijas mainīja darba apstākļus, izraisīja urbanizāciju, veidoja jaunas sociālās šķiras un radīja gan progresu, gan sociālas problēmas ¹, jaunais speciālists spēs labāk novērtēt tehnoloģiju lomu un atbildību sabiedrībā arī šodien un nākotnē.

Tehnoloģiju attīstība nav nejaušu atklājumu virkne, bet gan nepārtraukts un kumulatīvs process. Katra nākamā industriālā revolūcija ir balstījusies uz iepriekšējās sasniegumiem, tos pilnveidojot un radot jaunus virzienus. Piemēram, Pirmās industriālās revolūcijas tvaika dzinēji un mehāniskās iekārtas radīja nepieciešamos priekšnoteikumus Otrās industriālās revolūcijas masveida ražošanai, elektrifikācijai un jaunu materiālu (piemēram, tērauda) plašai izmantošanai. Savukārt šie sasniegumi pavēra ceļu Trešās industriālās revolūcijas elektronikai, datoriem un agrīnai automatizācijai. Šī nepārtrauktība ir svarīga, jo tā parāda, ka tehnoloģijas attīstās evolucionāri, un mehatronikas tehniķu darbs ir daļa no šīs ilgtermiņa attīstības ķēdes. Agrīnie centieni automatizēt procesus, piemēram, Žakarda stellēs izmantotās perfokartes, demonstrēja programmējamas vadības potenciālu, kas vēlāk transformējās par ciparu programmas vadības (NC) un datorizētās ciparu programmas vadības (CNC) tehnoloģijām – mūsdienu mehatronikas stūrakmeņiem. Izpratne par šo vēsturisko pēctecību palīdzēs studentiem ne tikai apgūt konkrētas tehnoloģijas, bet arī novērtēt inovāciju nozīmi un būt gataviem pastāvīgām pārmaiņām savā nozarē.

Bieži vien tehnoloģisko attīstību virza konkrētas sociālās un ekonomiskās vajadzības. Piemēram, 18. gadsimtā pieaugošais pieprasījums pēc tekstilizstrādājumiem Lielbritānijā stimulēja intensīvus meklējumus pēc efektīvākām vērpšanas un aušanas metodēm, kas noveda pie tādiem izgudrojumiem kā “Vērpjamā Dženija” un mehāniskās stelles. Tas nozīmē, ka tehnoloģijas netiek radītas izolēti no sabiedrības, bet gan kā atbilde uz reālām problēmām vai jaunām iespējām. Nepieciešamība pēc efektīvākas un ātrākas ražošanas bija dzinulis jaunu mašīnu un ražošanas metožu izstrādei. Topošajiem mehatronikas tehniķiem ir svarīgi apzināties, kā viņu darbs un prasmes var tikt pielietotas, lai risinātu aktuālas industrijas vai pat plašākas sabiedrības problēmas, veicinot efektivitāti, ilgtspēju vai jaunu produktu radīšanu.

Pirmā industriālā revolūcija: Tvaika spēks un dzelzs laikmets (aptuveni 1760. – 1840. gadi)

Pirmā industriālā revolūcija, kas aizsākās Lielbritānijā aptuveni 1760. gadā un ilga līdz aptuveni 1840. gadam, iezīmēja radikālu pāreju no agrāras, uz lauksaimniecību un roku darbu balstītas ekonomikas uz industriālu sabiedrību, kurā dominēja mašīnas un rūpnīcas.¹ Šis periods lika pamatus modernajai pasaulei, un tā ietekme joprojām ir jūtama.

Galvenie virzītājspēki: tvaiks, ogles un dzelzs.

Šīs revolūcijas dzinējspēks bija vairāku faktoru kombinācija. Viens no svarīgākajiem bija jaunu enerģijas avotu un materiālu apgūšana. Akmeņogles kļuva par galveno kurināmo, aizstājot arvien dārgāko un ierobežotāko koksni. Tās nodrošināja enerģiju gan jaunajiem tvaika dzinējiem, gan dzelzs kausēšanas procesiem.¹ Dzelzs, pateicoties jaunām kausēšanas tehnoloģijām, kļuva par galveno konstrukciju materiālu mašīnām, tiltiem un vēlāk arī dzelzceļiem. Tomēr vislielāko lomu spēlēja tvaika spēka apgūšana un pielietošana.

Izgudrojumi, kas mainīja pasauli:

• Džeimsa Vata tvaika dzinējs un tā nozīme.
  Lai gan tvaika dzinēju primitīvas versijas bija zināmas jau agrāk (piemēram, Tomasa Ņūkomena dzinējs ūdens sūknēšanai no raktuvēm), skotu inženieris Džeimss Vats 1760. un 1770. gados veica būtiskus uzlabojumus, kas padarīja tvaika dzinēju daudz efektīvāku un praktiskāk pielietojamu dažādās nozarēs.4 Viņa galvenais jauninājums bija atsevišķs kondensators (patentēts 1769. gadā), kas ļāva cilindram palikt karstam, tādējādi ievērojami samazinot degvielas patēriņu un palielinot jaudu. Vats arī izstrādāja rotācijas kustības mehānismu, kas ļāva tvaika dzinēju izmantot ne tikai sūknēšanai, bet arī darbagaldu un citu mehānismu piedziņai.5
  Tvaika dzinēji kļuva par Pirmās industriālās revolūcijas “sirdi”, nodrošinot uzticamu un jaudīgu enerģijas avotu. Tos sāka plaši izmantot tekstilfabrikās, metalurģijā, ūdens sūknēšanai raktuvēs, kā arī transportā – tvaikoņos un vēlāk tvaika lokomotīvēs.5 Tas atbrīvoja ražošanu no ģeogrāfiskās piesaistes ūdens spēka avotiem (upēm), ļaujot fabrikām koncentrēties vietās ar labu izejvielu un darbaspēka pieejamību.
• Centrbēdzes regulators (flyball governor): Viens no Džeimsa Vata nozīmīgākajiem ieguldījumiem, kas ir īpaši svarīgs topošajiem mehatronikas tehniķiem, bija centrbēdzes regulatora ieviešana tvaika dzinēja ātruma automātiskai kontrolei (ap 1788. gadu).⁷ Šis mehānisms bija viens no pirmajiem veiksmīgajiem industriālajiem piemēriem automātiskās vadības sistēmai.

• Darbības princips: Regulators sastāvēja no divām smagām metāla bumbām, kas bija piestiprinātas pie svirām, kuras savukārt bija savienotas ar dzinēja galveno asi un rotēja kopā ar to. Palielinoties dzinēja ātrumam, centrbēdzes spēks lika bumbām pacelties un attālināties no ass. Šī kustība caur sviru sistēmu tika pārnesta uz tvaika padeves vārstu, samazinot tvaika plūsmu uz cilindru un tādējādi palēninot dzinēja darbību. Ja dzinēja ātrums samazinājās, bumbas nolaidās, atverot tvaika vārstu plašāk un palielinot ātrumu.⁸
• Nozīme mehatronikai: Centrbēdzes regulators ir klasisks atgriezeniskās saites (feedback) sistēmas piemērs. Sistēma pati mēra savu darbības parametru (šajā gadījumā ātrumu) un automātiski veic korekcijas, lai uzturētu to vēlamajās robežās. Atgriezeniskās saites princips ir fundamentāls mūsdienu automātiskās vadības teorijā un praksē, un tas tiek plaši izmantots visdažādākajās mehatroniskajās sistēmās – no vienkāršiem termostatiem līdz sarežģītiem industriālajiem robotiem un procesa vadības sistēmām. Izpratne par šo agrīno mehānisko risinājumu palīdz novērtēt mūsdienu elektronisko un digitālo vadības sistēmu sarežģītību un efektivitāti.
• Tekstilrūpniecības brīnums: no “Dženijas” līdz Žakarda stellēm.
  Tekstilrūpniecība bija viena no pirmajām nozarēm, ko skāra industrializācija, un tajā notika virkne revolucionāru izgudrojumu.

• Džeimsa Hārgrivsa “Vērpjamā Dženija” (Spinning Jenny, patentēta 1770. gadā): Šī ar roku darbināmā iekārta ļāva vienam strādniekam vienlaicīgi vērpt vairākus (sākotnēji astoņus, vēlāk pat vairāk) kokvilnas vai vilnas pavedienus, ievērojami palielinot dzijas ražošanas ātrumu salīdzinājumā ar tradicionālo vērpjamo ratiņu, kam bija tikai viena vārpsta.⁹ Lai gan saražotā dzija nebija ļoti stipra, “Dženija” bija milzīgs solis uz priekšu mājas apstākļos veiktajā vērpšanā.
• Ričarda Arkraita ūdens rāmis (Water Frame, patentēts 1769. gadā): Atšķirībā no “Dženijas”, Arkraita vērpšanas mašīna tika darbināta ar ūdens spēku (no tā arī nosaukums) un spēja saražot daudz stiprāku un kvalitatīvāku dziju. Tas bija piemērots šķēru diegiem aušanā. Arkraits bija ne tikai izgudrotājs, bet arī veiksmīgs uzņēmējs, kurš izveidoja pirmās lielās, ar ūdens spēku darbināmās tekstilfabrikas, piemēram, Kromfordā, Anglijā, tādējādi liekot pamatus fabrikas sistēmai.¹⁰
• Edmunda Kārtraita mehāniskās stelles (Power Loom, patentētas 1785. gadā): Pēc tam, kad vērpšanas process tika mehanizēts, par “pudeles kaklu” kļuva aušana, kas joprojām lielākoties notika ar rokām. Kārtraits, iedvesmojoties no Arkraita fabrikām, izgudroja mehāniskās stelles, kuras sākotnēji varēja darbināt ar ūdens spēku, bet vēlāk – efektīvāk – ar tvaika dzinēju.¹¹ Lai gan sākotnējās versijas nebija perfektas, tās pakāpeniski tika uzlabotas un ar laiku aizstāja roku stelles, dramatiski palielinot audumu ražošanas apjomus. Kārtraits izstrādāja arī vilnas ķemmēšanas mašīnu.¹¹
• Eli Vitnija kokvilnas tīrāmā mašīna (Cotton Gin, patentēta 1794. gadā ASV): Lai gan šis izgudrojums tapa ASV, tam bija milzīga ietekme uz globālo tekstilrūpniecību, īpaši Lielbritānijā. Vitnija mašīna ļāva ātri un efektīvi atdalīt kokvilnas šķiedras no sēklām – darbs, kas iepriekš bija ļoti lēns un darbietilpīgs. Tā rezultātā kokvilnas audzēšana kļuva ārkārtīgi ienesīga, īpaši ASV dienvidu štatos, un nodrošināja milzīgu daudzumu lētas izejvielas Anglijas tekstilfabrikām.¹³ Mašīnas darbības princips balstījās uz rotējošu cilindru ar metāla zobiem, kas vilka šķiedras caur šaurām spraugām, aiz kurām palika sēklas, un otru cilindru ar birstēm, kas notīrīja šķiedras no pirmā cilindra.¹³
• Žozefa Marī Žakāra stelles (Jacquard Loom, pilnveidotas ap 1804. gadu Francijā): Šis izgudrojums bija īsts tehnoloģisks brīnums un ārkārtīgi nozīmīgs solis ceļā uz automatizāciju. Žakarda stelles izmantoja perfokartes, lai automātiski kontrolētu sarežģītu rakstu (zīmējumu) aušanu zīda un citos smalkos audumos.¹⁴ Katra perfokarte atbilda vienai audu rindai, un caurumi kartē noteica, kuri šķēru diegi tiks pacelti vai nolaisti, lai veidotu rakstu. Mainot perfokaršu secību, varēja mainīt aužamo rakstu.
• Nozīme mehatronikai: Žakarda stelles ir viens no agrīnākajiem un spilgtākajiem programmējamas automatizācijas piemēriem. Ideja par informācijas kodēšanu (šajā gadījumā – raksta paraugs) nesējā (perfokartē) un tās izmantošanu mehāniska procesa vadībai bija revolucionāra. Tā tieši iedvesmoja tādus datorzinātnes pionierus kā Čārlzs Bebidžs (viņa Analītiskajam dzinējam) un Hermans Holerits (viņa tabulēšanas mašīnai tautas skaitīšanas datu apstrādei).¹⁴ Perfokartes kā datu ievades un programmu nesējs tika izmantotas datoros līdz pat 20. gadsimta vidum. Tādējādi Žakarda stelles ir uzskatāmas par tiešu priekšteci mūsdienu ciparu programmas vadības (NC) un datorizētās ciparu programmas vadības (CNC) tehnoloģijām, kas ir jebkuras mehatroniskas ražošanas sistēmas neatņemama sastāvdaļa.
• Dzelzs laikmeta tehnoloģijas.
  Līdztekus tvaika spēkam un tekstilrūpniecības inovācijām, milzīga nozīme bija arī metalurģijas attīstībai.

• Abrahams Dārbijs I un koksa izmantošana čuguna ražošanā (ap 1709. gadu): Līdz 18. gadsimtam dzelzs kausēšanai tradicionāli izmantoja kokogles. Tomēr mežu izciršana sadārdzināja kokogles. Abrahams Dārbijs I savā dzelzs lietuvē Koulbrukdeilā (Coalbrookdale) veiksmīgi sāka izmantot koksu (kas iegūts, karsējot akmeņogles bez skābekļa piekļuves) kā kurināmo domnas krāsnīs. Kokss bija ne tikai lētāks un pieejamāks, bet arī deva augstāku temperatūru un bija pietiekami stiprs, lai izturētu lielāku dzelzsrūdas un kaļķakmens masu krāsnī. Tas ļāva būvēt lielākas un efektīvākas domnas, palielinot čuguna ražošanas apjomus un uzlabojot tā kvalitāti.¹⁵
• Henrijs Korts un pudelēšanas process (patentēts 1784. gadā): Čuguns ir ciets, bet trausls materiāls. Lai iegūtu elastīgāku un izturīgāku dzelzi (metālkalumus), kas piemērota dažādu konstrukciju un mašīnu detaļu kalšanai un velmēšanai, bija nepieciešams samazināt oglekļa saturu čugunā. Henrijs Korts izstrādāja un patentēja tā saukto pudelēšanas procesu. Tā laikā kausētu čugunu speciālā atstarojošā krāsnī (kur liesmas un karstās gāzes nesaskaras tieši ar metālu, bet atstarojas no krāsns velves) maisīja ar gariem stieņiem, ļaujot skābeklim no gaisa reaģēt ar oglekli un citiem piemaisījumiem, tādējādi tos “izdedzinot”.¹⁶ Korts arī ieviesa rievotus veltņus (patentēti 1783. gadā), kas ļāva daudz ātrāk un efektīvāk nekā ar kalšanu iegūt vajadzīgās formas dzelzs stieņus.¹⁶ Šie divi Korta izgudrojumi kopā revolucionizēja dzelzs ražošanu, padarot kvalitatīvus metālkalumus daudz pieejamākus.
• Darbgaldu evolūcija: Henrija Modsleja (Henry Maudslay) precizitāte.
  Lai varētu būvēt arvien sarežģītākas un precīzākas mašīnas, bija nepieciešami arī precīzāki darbgaldi. Milzīgu ieguldījumu šajā jomā deva angļu inženieris Henrijs Modslejs. Ap 1800. gadu viņš izgudroja metāla virpu ar slīdvirsmu (slide rest) un precīzu vadošo skrūvi. Slīdvirsmā tika nostiprināts griezējinstruments, un to varēja precīzi pārvietot paralēli vai perpendikulāri apstrādājamās detaļas rotācijas asij, izmantojot rokturus. Vadošā skrūve, kas bija savienota ar virpas galveno asi caur maināmu zobratu pārvadu, nodrošināja instrumenta vienmērīgu padevi, ļaujot griezt precīzas skrūvju vītnes.17
• Nozīme mehatronikai: Modsleja virpa bija izrāviens precīzajā metālapstrādē. Tā ļāva ne tikai izgatavot daudz precīzākas detaļas, bet arī standartizēt skrūvju vītņu izmērus. Standartizācija bija priekšnoteikums maināmu detaļu (interchangeable parts) ražošanai, kas savukārt ir masveida ražošanas pamatā. Precizitāte, standartizācija un spēja ražot savstarpēji aizvietojamas detaļas ir absolūti kritiski principi arī mūsdienu mehatronisko sistēmu projektēšanā un ražošanā. Modsleja darbnīca kļuva par sava veida “inženieru skolu”, kurā mācījās daudzi nākamās paaudzes izcilie mehāniķi un izgudrotāji.¹⁷

• Pirmās fabrikas un darba apstākļu maiņa.
  Jaunās tehnoloģijas, īpaši tvaika dzinējs un mehanizētās iekārtas tekstilrūpniecībā, noveda pie fabrikas sistēmas rašanās. Ražošana koncentrējās lielās ēkās – fabrikās – kurās tika uzstādītas daudzas mašīnas un strādāja liels skaits cilvēku. Fabrikās tika ieviesta darba dalīšana un specializācija, kas ļāva palielināt darba ražīgumu.1 Cilvēki masveidā pameta laukus un pārcēlās uz pilsētām, lai strādātu fabrikās, izraisot strauju urbanizāciju.
  Sākotnēji darba apstākļi daudzās fabrikās bija ļoti smagi: garas darba stundas (12-16 stundas dienā), zemas algas, nedroša un neveselīga darba vide, plaši tika izmantots bērnu darbs. Tas radīja jaunas sociālas problēmas un spriedzi. Piemēram, Anglijā radās ludītu kustība – amatnieki un strādnieki, kuri protestēja pret jaunajām mašīnām, uzskatot, ka tās atņem viņiem darbu, un dažkārt pat tās lauza.1
• Ietekme uz sabiedrību un saimniecību.
  Pirmā industriālā revolūcija izraisīja dziļas un paliekošas pārmaiņas. Notika ekonomikas pārstrukturizācija no agrāras uz industriālu.1 Strauji pieauga rūpnieciskā kapitāla īpašnieku (fabrikantu, baņķieru) bagātība un ietekme, veidojās jauna industriālā buržuāzija. Vienlaikus izveidojās arī algotu strādnieku šķira (proletariāts), kuras dzīves apstākļi bieži bija ļoti grūti.1 Šī sabiedrības noslāņošanās un jaunās ekonomiskās attiecības kļuva par pamatu kapitālisma kā dominējošās saimnieciskās sistēmas attīstībai.3
  Neskatoties uz sākotnējām grūtībām, ilgtermiņā industrializācija veicināja iedzīvotāju skaita pieaugumu Eiropā, ko daļēji sekmēja arī sasniegumi medicīnā un labāka pārtikas apgāde.18 Pakāpeniski, attīstoties pilsētu infrastruktūrai (ūdensapgāde, kanalizācija, sabiedriskais transports) un pieņemot pirmos darba aizsardzības likumus, dzīves apstākļi pilsētās sāka uzlaboties.1 Pieauga arī pieprasījums pēc izglītotiem darbiniekiem, kas veicināja izglītības sistēmas attīstību.1

Tehnoloģiskie sasniegumi vienā jomā bieži vien stimulēja attīstību citās, radot sava veida ķēdes reakciju. Piemēram, tvaika dzinēja pilnveidošana bija nepieciešama gan ogļu raktuvēm (ūdens atsūknēšanai), gan tekstilrūpniecībai (mašīnu darbināšanai), gan vēlāk arī transportam (lokomotīves, tvaikoņi). Savukārt uzlabota dzelzs un tērauda ražošana ļāva būvēt izturīgākus un efektīvākus tvaika dzinējus, precīzākas mašīnas un izturīgākas konstrukcijas. Šī savstarpējā atkarība un sinerģija starp dažādām tehnoloģijām un nozarēm ir raksturīga iezīme, kas ļoti atgādina mūsdienu mehatronikas būtību, kur mehānika, elektronika, optika un informācijas tehnoloģijas ir cieši integrētas un viena otru papildina. Inovācija vienā komponentē vai sistēmas daļā var radīt būtisku progresu visā sistēmā.

Agrīnās automatizācijas un standartizācijas formas, kas parādījās Pirmās industriālās revolūcijas laikā, piemēram, Žakarda stelles ar to programmējamo vadību vai Henrija Modsleja centieni standartizēt skrūvju vītnes, lika fundamentālus pamatus masveida ražošanas principiem. Šīs idejas un tehnoloģiskie risinājumi, lai arī sākotnēji varbūt nebija plaši izplatīti, pakāpeniski attīstījās un pilnībā izpaudās Otrās industriālās revolūcijas laikā, kad spēja ražot precīzas, atkārtojamas un savstarpēji aizvietojamas detaļas kļuva par priekšnoteikumu tādu sarežģītu produktu kā automobiļi vai šujmašīnas masveida ražošanai. Tas parāda, ka nozīmīgas koncepcijas bieži vien nogatavojas pakāpeniski, pirms tās kļūst par vispārpieņemtu praksi. Topošajiem mehatronikas tehniķiem ir svarīgi saprast, ka pat šķietami nelieli uzlabojumi precizitātē, standartizācijā vai automatizācijā var būtiski ietekmēt ražošanas efektivitāti, kvalitāti un jaunu produktu iespējas.

Vienlaikus ar milzīgo tehnoloģisko progresu, Pirmā industriālā revolūcija nesa līdzi arī būtiskus sociālus izaicinājumus. Jaunās mašīnas atņēma darbu daudziem amatniekiem, kas strādāja mājās vai nelielās darbnīcās. Darba apstākļi jaunajās fabrikās bieži bija bīstami un neveselīgi, darba dienas ilgas, bet algas zemas.¹ Tas atgādina, ka tehnoloģiju ieviešanai ir ne tikai tehniskas un ekonomiskas, bet arī dziļas sociālas un ētiskas dimensijas. Arī mūsdienās, ieviešot jaunas tehnoloģijas, piemēram, mākslīgo intelektu vai robotus, ir rūpīgi jāapsver to ietekme uz darba tirgu, sociālo vienlīdzību un sabiedrību kopumā.

• Tabula: Pirmās industriālās revolūcijas kopsavilkums

Aptuvenais periods	Galvenie enerģijas avoti/materiāli	Svarīgākie izgudrojumi (fokuss uz mehatronikai būtiskiem)	Ietekme uz ražošanu	Galvenā sociālekonomiskā ietekme
~1760. – 1840. gadi	Ogles, tvaiks, dzelzs	Dž. Vata tvaika dzinējs (ar centrbēdzes regulatoru), “Vērpjamā Dženija”, R. Arkraita ūdens rāmis, E. Kārtraita mehāniskās stelles, Žakarda stelles (perfokartes), koksa izmantošana dzelzs ieguvē (A. Dārbijs), H. Korta pudelēšanas process, H. Modsleja precīzā virpa.	Pāreja no manufaktūrām uz fabrikām, mašinizācija, ražošanas apjoma pieaugums, agrīna automatizācija un standartizācija.	Urbanizācija, strādnieku šķiras veidošanās, jaunas sociālās problēmas, kapitālisma attīstība 3, iedzīvotāju skaita pieaugums.

Šī tabula palīdz strukturēt galveno informāciju par Pirmo industriālo revolūciju, koncentrējoties uz aspektiem, kas ir vissvarīgākie topošajiem mehatronikas tehniķiem. Tā kalpos par pamatu salīdzinājumam ar nākamajām revolūcijām.

Otrā industriālā revolūcija: Elektrības, tērauda un masveida ražošanas ēra (aptuveni 1870. – 1914. gadi)

Otrā industriālā revolūcija, kas aptuveni norisinājās no 1870. gada līdz Pirmā pasaules kara sākumam 1914. gadā, bija periods ar vēl straujāku tehnoloģisko progresu un plašākām pārmaiņām nekā Pirmā. To dažkārt dēvē par “Tehnoloģisko revolūciju”, jo zinātnes atklājumi tika ātri pārvērsti praktiskos izgudrojumos, kas radikāli mainīja rūpniecību, transportu, komunikācijas un ikdienas dzīvi. Šajā laikā dominēja jauni enerģijas avoti, jauni materiāli un jauni ražošanas principi.

Jauni enerģijas avoti: elektrības uzvara un naftas produkti.

• Elektrība: Ja Pirmajā industriālajā revolūcijā galvenais jaunais enerģijas avots bija tvaiks, tad Otrajā tā bija elektrība. Tās plašā ieviešana kļuva par vienu no šī perioda noteicošajām iezīmēm.

• Tomass Alva Edisons bija viens no elektrifikācijas pionieriem. Viņš ne tikai izgudroja praktiski lietojamu un ilgtspējīgu kvēlspuldzi (1879. gadā) ², bet arī izveidoja pirmo centralizēto elektroenerģijas ražošanas un sadales sistēmu – Pērļu ielas elektrostaciju Ņujorkā (1882. gadā), kas darbojās ar līdzstrāvu (DC).² Edisona sistēmas bija piemērotas apgaismojumam un nelielu motoru darbināšanai ierobežotās teritorijās.
• Nikola Tesla, serbu izcelsmes amerikāņu izgudrotājs, attīstīja maiņstrāvas (AC) sistēmu, kas izrādījās daudz efektīvāka elektroenerģijas pārvadei lielos attālumos. Viņa izgudrojumi ietvēra maiņstrāvas motorus, ģeneratorus un transformatorus, kas ļāva paaugstināt spriegumu pārvadei un pēc tam to pazemināt lietošanai.¹⁹ Izcēlās tā sauktais “strāvu karš” starp Edisonu (kurš aizstāvēja līdzstrāvu) un Teslu un Džordžu Vestinghausu (kuri atbalstīja maiņstrāvu). Galu galā maiņstrāvas sistēma guva virsroku plašai elektrifikācijai, pateicoties tās priekšrocībām enerģijas pārvadē. Vestinghausa kompānija, izmantojot Teslas patentus, uzbūvēja pirmo lielo maiņstrāvas hidroelektrostaciju pie Niagāras ūdenskrituma, kas sāka piegādāt elektrību Bufalo pilsētai 1896. gadā.¹⁹
• Elektriskie motori sāka strauji aizstāt tvaika dzinējus un transmisijas vārpstas rūpnīcās. Tie bija kompaktāki, klusāki, tīrāki, efektīvāki un vieglāk individuāli kontrolējami. Tas ļāva daudz elastīgāk izvietot darbgaldus un citas iekārtas, kā arī nodrošināja tiešu piedziņu katrai mašīnai. Elektriskos motorus plaši izmantoja darbgaldu, sūkņu, ventilatoru, liftu, konveijeru un daudzu citu industriālo iekārtu darbināšanai.²⁰
• Naftas produkti: Līdz ar elektrību, par nozīmīgu enerģijas avotu kļuva arī nafta un tās pārstrādes produkti (benzīns, petroleja, dīzeļdegviela). Iekšdedzes dzinēja attīstība, kas darbojās ar šiem produktiem, radīja revolūciju transportā.

Tērauds – jaunais būvmateriāls.

Ja Pirmās revolūcijas laikmets bija dzelzs laikmets, tad Otrā bija tērauda laikmets. Lai gan tēraudu prata iegūt arī agrāk, tas bija dārgs un sarežģīts process.

• Henrija Besemera process (izgudrots ap 1856. gadu): Angļu inženieris Henrijs Besemers izstrādāja metodi lētai un masveida tērauda ražošanai no kausēta čuguna. Process ietvēra gaisa pūšanu caur kausēto metālu speciālā konverterā, lai oksidētu un atdalītu oglekli un citus piemaisījumus.²³ Vēlāk šo procesu uzlaboja citi, piemēram, Sidnijs Džilkrests Tomass, pielāgojot to fosforu saturošu rūdu pārstrādei (Tomasa process).
• Besemera un citi jaunie tērauda ražošanas procesi (piemēram, Simensa-Martēna process) padarīja tēraudu par plaši pieejamu, salīdzinoši lētu un ļoti daudzpusīgu materiālu. Tērauds ir ievērojami stiprāks, cietāks un elastīgāks par čugunu un pat metālkalumiem. To sāka plaši izmantot dzelzceļa sliežu (kas bija daudz izturīgākas par dzelzs sliedēm), tiltu, kuģu korpusu, augstceltņu karkasu, cauruļvadu, kā arī dažādu mašīnu un instrumentu ražošanā.

Ķīmijas triumfs: sintētiskie materiāli un farmācija.

Otrā industriālā revolūcija bija arī ķīmiskās rūpniecības “zelta laikmets”. Zinātniskie atklājumi organiskajā ķīmijā un citās jomās noveda pie daudzu jaunu materiālu un produktu radīšanas. Īpaši strauji ķīmiskā rūpniecība attīstījās Vācijā, kur tādi uzņēmumi kā BASF, Bayer un Hoechst kļuva par pasaules līderiem.²⁴

• Sintētiskās krāsvielas: 1856. gadā angļu ķīmiķis Viljams Henrijs Pērkins, mēģinot sintezēt hinīnu, nejauši atklāja pirmo sintētisko anilīna krāsvielu – moveīnu (violetu). Tas aizsāka sintētisko krāsvielu ēru. Drīz tika sintezētas daudzas citas spilgtas un noturīgas krāsvielas (piemēram, alizarīns, indigo), kas pakāpeniski aizstāja dārgās un bieži vien mazāk noturīgās dabiskās krāsvielas tekstilrūpniecībā un citur.²⁴ Vācu ķīmiķi un uzņēmumi dominēja šajā jomā.
• Farmaceitiskie produkti: Ķīmiskie pētījumi ļāva attīstīt jaunu medikamentu ražošanu. Piemēram, Bayer ieviesa aspirīnu (1897. gadā).
• Sprāgstvielas: Alfrēds Nobels izgudroja dinamītu (1867. gadā), kas atrada plašu pielietojumu kalnrūpniecībā, ceļu un tuneļu būvē.
• Mākslīgais mēslojums: Tādu procesu kā Habera-Boša amonjaka sintēzes process (izstrādāts 20. gs. sākumā) ļāva ražot slāpekļa mēslojumu, kas būtiski palielināja lauksaimniecības ražību.
• Citi produkti: Sintētiskās šķiedras (piemēram, viskoze), plastmasas (lai gan to plašāka izplatība notika vēlāk), fotomateriāli.

Iekšdedzes dzinējs un automobiļa dzimšana.

Viens no Otrās industriālās revolūcijas simboliem neapšaubāmi ir automobilis, kura attīstība kļuva iespējama, pateicoties kompaktam un salīdzinoši jaudīgam iekšdedzes dzinējam.

• Vairāki izgudrotāji strādāja pie iekšdedzes dzinēju pilnveidošanas (piemēram, Nikolass Otto patentēja četrtaktu dzinēju 1876. gadā).
• Karls Bencs Vācijā 1886. gadā patentēja savu pirmo trīsriteņu automobili, ko darbināja viņa paša konstruēts viegls benzīna dzinējs.² Šis tiek uzskatīts par pirmo praktiski lietojamo automobili.
• Gandrīz vienlaicīgi, arī Vācijā, Gotlībs Daimlers (sadarbībā ar Vilhelmu Maibahu) 1886. gadā izveidoja ātrgaitas benzīna dzinēju un 1889. gadā uzbūvēja savu pirmo četriteņu automobili.²⁵ Daimlers arī bija pionieris motorizētu divriteņu (motociklu priekšteču), motorlaivu un pirmo kravas automašīnu (1896. gadā) un taksometru (1896. gadā) būvē.²⁵
• Iekšdedzes dzinējs un automobilis radikāli mainīja transportu, individuālo mobilitāti un pilsētplānošanu, lai gan to masveida izplatība sākās nedaudz vēlāk, 20. gadsimta sākumā. Tas arī pavēra ceļu aviācijas attīstībai (brāļi Raiti veica pirmo lidojumu ar motorizētu lidmašīnu 1903. gadā ²).

Ražošanas revolucionizēšana.

Otrā industriālā revolūcija ieviesa jaunus principus pašā ražošanas procesā, kas ļāva sasniegt iepriekš nepieredzētus apjomus un efektivitāti.

• Henrija Forda konveijera līnija (pilnveidota ap 1913. gadu): Lai gan ideja par kustīgu montāžas līniju nebija pilnīgi jauna, amerikāņu autoražotājs Henrijs Fords to pacēla jaunā līmenī savās rūpnīcās, ražojot automobili “Model T”. Viņš ieviesa kustīgu konveijeru, pie kura katrs strādnieks veica vienu vai dažas specifiskas, atkārtojamas operācijas, kamēr automobiļa šasija virzījās garām.²⁶ Tas dramatiski samazināja viena automobiļa salikšanas laiku (no vairāk nekā 12 stundām līdz aptuveni 1,5 stundām) un līdz ar to arī izmaksas, padarot “Model T” par pirmo masveidā pieejamo automobili.²⁷
• Nozīme mehatronikai: Forda konveijera līnija ir klasisks masveida ražošanas un plūsmas organizācijas piemērs. Tā demonstrēja standartizācijas, darba dalīšanas un nepārtrauktas plūsmas efektivitāti. Mūsdienu automatizētās ražošanas līnijas, kuras projektē, uzstāda, programmē un uztur mehatronikas tehniķi, ir šī principa tiešas pēcteces, tikai daudz sarežģītākas un tehnoloģiski attīstītākas, bieži vien ietverot robotus un datorvadību.
• Maināmo detaļu princips (Interchangeable parts): Ideja par detaļu ražošanu ar tādu precizitāti, lai tās varētu brīvi aizstāt viena otru bez papildu pielāgošanas, aizsākās jau agrāk (piemēram, Eli Vitnijs to mēģināja ieviest ieroču ražošanā ASV 19. gs. sākumā). Tomēr tieši Otrās industriālās revolūcijas laikā, īpaši ASV, šis princips tika plaši un veiksmīgi ieviests dažādās nozarēs – ieroču ražošanā (Colt, Winchester), šujmašīnu ražošanā (Singer, Wheeler and Wilson), lauksaimniecības tehnikas (McCormick), velosipēdu, rakstāmmašīnu un, visbeidzot, automobiļu ražošanā.¹⁷ Tas prasīja precīzus darbgaldus, mērinstrumentus un standartizētus procesus.
• Nozīme mehatronikai: Maināmo detaļu princips ir fundamentāls mūsdienu rūpnieciskajā ražošanā un jebkuras mehatroniskas sistēmas konstruēšanā un montāžā. Tas nodrošina ne tikai efektīvāku ražošanu, bet arī vieglāku remontu un apkopi, jo bojāto detaļu var vienkārši nomainīt ar jaunu, identisku. Tas prasa augstu precizitāti, kvalitātes kontroli un standartizāciju – visas šīs ir svarīgas kompetences un atbildības jomas mehatronikas tehniķim.

Pārmaiņas pilsētvidē un dzīvesveidā.

Otrās industriālās revolūcijas tehnoloģijas būtiski ietekmēja arī cilvēku ikdienas dzīvi un apkārtējo vidi.

• Turpinājās un pastiprinājās urbanizācija, pilsētas kļuva par rūpniecības, tirdzniecības, finanšu un kultūras centriem.³ Pieauga pilsētu izmēri un iedzīvotāju skaits.
• Attīstījās jauni pilsētas transporta veidi: elektriskie tramvaji, pazemes dzelzceļi (metro – pirmais tika atklāts Londonā jau 1863. gadā, bet Otrās revolūcijas laikā metro sistēmas parādījās arī citās lielpilsētās ²). Sāka izplatīties automobiļi.
• Revolūciju piedzīvoja komunikācijas: Semjuela Morzes izgudrotais elektromehāniskais telegrāfa aparāts (1837. gadā, bet plaši izplatījās vēlāk) ļāva ātri pārraidīt ziņas lielos attālumos.² Aleksandra Greiema Bella izgudrotais telefons (1876. gadā) nodrošināja balss sakarus. Guljelmo Markoni eksperimenti ar radioviļņiem noveda pie radioaparāta izgudrošanas (1895. gadā), kas pavēra ceļu bezvadu komunikācijai.²
• Dzīves kvalitāte daudziem cilvēkiem attīstītajās valstīs uzlabojās, pateicoties jauniem produktiem, kas kļuva pieejamāki masveida ražošanas dēļ. Elektriskais apgaismojums padarīja pilsētas drošākas un pagarināja aktīvo diennakts daļu. Attīstījās medicīna – piemēram, Luija Pastēra un Roberta Koha atklājumi par slimību mikrobiālo dabu un dezinfekcijas metožu ieviešana (ap 1847. gadu Ignacs Zemmelveiss sāka uzsvērt roku mazgāšanas nozīmi) palīdzēja samazināt infekcijas slimību izplatību un mirstību.² Uzlabojās pilsētu sanitārie apstākļi (kanalizācija, ūdensapgāde).
• Radās jaunas brīvā laika pavadīšanas iespējas: kinematogrāfa dzimšana (brāļi Limjēri, 1895. gads), fonogrāfs (Edisons) skaņu ierakstu klausīšanai, fotogrāfijas izplatīšanās (pirmā noturīgā fotogrāfija – Luijs Dagērs, 1836. gadā, bet fototehnika kļuva pieejamāka vēlāk ²), sporta attīstība.

Zinātnes un rūpniecības arvien ciešāka integrācija kļuva par vienu no Otrās industriālās revolūcijas raksturīgākajām iezīmēm. Daudzi šī perioda izgudrojumi un tehnoloģiskie sasniegumi tieši balstījās uz fundamentāliem zinātniskiem atklājumiem tādās jomās kā elektromagnētisms, termodinamika, organiskā ķīmija un mikrobioloģija. Atšķirībā no Pirmās industriālās revolūcijas, kurā daudzi izgudrotāji bija praktiķi un amatnieki, Otrajā revolūcijā arvien lielāku lomu spēlēja zinātnieki un inženieri ar augstāko izglītību. Lielie uzņēmumi, īpaši Vācijas ķīmiskās un elektrotehniskās rūpniecības giganti, sāka veidot paši savas pētniecības un attīstības (R&D) laboratorijas, lai sistemātiski strādātu pie jaunu produktu un tehnoloģiju radīšanas.²⁴ Tas parādīja, ka tehnoloģiskais progress arvien vairāk kļuva atkarīgs no mērķtiecīgiem un sistemātiskiem pētījumiem, nevis tikai no individuālu izgudrotāju nejaušiem atklājumiem vai praktiskiem eksperimentiem. Zinātniskie pētījumi nodrošināja nepieciešamo teorētisko bāzi jaunu tehnoloģiju radīšanai, savukārt rūpniecība nodrošināja resursus un praktisku pielietojumu šiem pētījumiem, radot spēcīgu atgriezenisko saiti. Mūsdienu mehatronika ir ļoti zinātniski ietilpīga nozare, kas prasa pastāvīgu jaunu zināšanu apguvi, sekošanu līdzi pētniecības rezultātiem un spēju tos pielietot praktisku problēmu risināšanā.

Ražošanas procesu standartizācija un optimizācija, kas tik spilgti izpaudās Henrija Forda konveijera līnijā un maināmo detaļu principa plašajā ieviešanā, noveda pie tā sauktās “zinātniskās vadības” (scientific management) principu attīstības. Viens no šīs kustības pionieriem bija Frederiks Vinslovs Teilors, kurš centās analizēt un standartizēt darba operācijas, lai maksimizētu efektivitāti un samazinātu liekas kustības un laika zudumus. Tas parāda, ka tehnoloģiskās pārmaiņas rūpniecībā iet roku rokā ar pārmaiņām darba organizācijā, vadības metodēs un pat strādnieku apmācībā. Mūsdienu ražošanas sistēmās, ieskaitot tās, kurās darbojas mehatronikas tehniķi, joprojām tiek meklēti veidi, kā optimizēt procesus, samazināt izmaksas, paaugstināt kvalitāti un efektivitāti, bieži vien izmantojot datu analīzi, automatizāciju un LEAN principus.

Elektrifikācija bija viens no galvenajiem faktoriem, kas padarīja iespējamu masveida ražošanu un konveijeru sistēmu efektīvu darbību. Atšķirībā no centralizētiem tvaika dzinējiem, kam bija nepieciešamas sarežģītas un energozudumus radošas mehāniskās transmisijas (vārpstas, siksnas), lai sadalītu jaudu pa visu fabriku, elektriskie motori nodrošināja daudz elastīgāku un decentralizētāku jaudas sadali. Katru darbgaldu vai iekārtu varēja aprīkot ar savu elektromotoru, kas ļāva optimālāk izvietot iekārtas, vieglāk kontrolēt to darbību un samazināt enerģijas zudumus. Tas ilustrē, kā viena fundamentāla pamattehnoloģija (šajā gadījumā elektrība) var radikāli pārveidot un uzlabot citas jomas (piemēram, ražošanas organizāciju un efektivitāti). Mūsdienu mehatroniskās sistēmas lielā mērā balstās uz elektrisko un elektronisko komponentu izmantošanu, un izpratne par elektrifikācijas vēsturisko nozīmi palīdz novērtēt tās fundamentālo lomu tehnoloģiju attīstībā.

• Tabula: Otrās industriālās revolūcijas kopsavilkums

Aptuvenais periods	Galvenie enerģijas avoti/materiāli	Svarīgākie izgudrojumi (fokuss uz mehatronikai būtiskiem)	Ietekme uz ražošanu	Galvenā sociālekonomiskā ietekme
~1870. – 1914. gadi	Elektrība, nafta, tērauds, ķimikālijas	Maiņstrāvas sistēmas (N. Tesla), kvēlspuldze (T. Edisons), elektrostacijas, elektromotori, Besemera process (tērauds), iekšdedzes dzinējs (K. Bencs, G. Daimlers), automobilis, konveijera līnija (H. Fords), telefons, radio, sintētiskās krāsvielas.	Masveida ražošana, standartizācija, maināmo detaļu plaša pielietošana, rūpnīcu elektrifikācija, jaunas nozares (automobiļu, ķīmiskā, elektrotehniskā).	Strauja industrializācija un urbanizācija, dzīves līmeņa celšanās (daļai sabiedrības), jauni komunikācijas un transporta veidi, pasaules tirgus veidošanās, imperiālisms.

Šī tabula uzskatāmi parāda tehnoloģisko lēcienu salīdzinājumā ar Pirmo revolūciju, īpaši izceļot elektrības un masveida ražošanas principu nozīmi.

Trešā industriālā revolūcija: Digitālais apvērsums un automatizācijas vilnis (aptuveni no 20. gs. vidus)

Trešā industriālā revolūcija, bieži dēvēta par Digitālo revolūciju, aizsākās aptuveni 20. gadsimta vidū un tās ietekme turpinās līdz pat mūsdienām, daļēji pārklājoties ar Ceturto industriālo revolūciju.³⁰ Šīs revolūcijas pamatā ir pāreja no analogajām tehnoloģijām (kas balstījās uz mehāniskiem un elektriskiem signāliem) uz digitālajām tehnoloģijām, kas balstās uz elektroniku, datoriem un informācijas apstrādi binārā formā.

Elektronikas laikmets: tranzistori, integrālās shēmas un mikroprocesori.

Šīs revolūcijas tehnoloģisko mugurkaulu veidoja trīs galvenie izgudrojumi mikroelektronikā:

• Tranzistors (izgudrots 1947. gadā Bell Labs): Šis mazais pusvadītāju elements aizstāja lielās, trauslās, energoietilpīgās un neuzticamās elektronu lampas, ko izmantoja agrīnajos radioaparātos, televizoros un datoros. Tranzistori bija daudz mazāki, ātrāki, patērēja mazāk enerģijas, bija uzticamāki un lētāki ražošanā. Tas bija fundamentāls izrāviens, kas pavēra ceļu elektronisko ierīču miniaturizācijai un plašai izplatībai.³¹
• Integrālā shēma (mikroshēma, IC, izgudrota 1950. gadu beigās – Džeks Kilbijs no Texas Instruments un Roberts Noiss no Fairchild Semiconductor): Nākamais solis bija daudzu (sākotnēji dažu desmitu, vēlāk tūkstošu un miljonu) tranzistoru, rezistoru, kondensatoru un citu elektronisko komponentu apvienošana vienā nelielā pusvadītāja (parasti silīcija) kristāla plāksnītē. Tas ļāva vēl dramatiskāk samazināt elektronisko ierīču izmērus un ražošanas izmaksas, vienlaikus palielinot to skaitļošanas jaudu, ātrumu un funkcionalitāti.³¹
• Mikroprocesors (izgudrots 1970. gadu sākumā, piemēram, Intel 4004 1971. gadā): Visa datora centrālā procesora (CPU) funkcionalitāte tika integrēta vienā vienīgā mikroshēmā. Tas bija revolucionārs sasniegums, kas padarīja iespējamu personālo datoru, kā arī daudzu citu “gudro” jeb programmējamu ierīču radīšanu – no kalkulatoriem un spēļu konsolēm līdz sadzīves tehnikai un industriālajiem kontrolieriem.³¹

Datoru ienākšana ikdienā un ražošanā.

Sākotnēji, 20. gadsimta vidū, datori bija milzīgas, sarežģītas un ārkārtīgi dārgas iekārtas (meinfreimi), kas aizņēma veselas telpas un bija pieejamas tikai lielām valdības iestādēm, universitātēm un korporācijām. Tos izmantoja sarežģītiem zinātniskiem aprēķiniem, datu apstrādei un militārām vajadzībām.

Mikroprocesoru attīstība 1970. gados noveda pie personālo datoru (PC) ēras sākuma. Tādi uzņēmumi kā Apple, IBM un citi sāka ražot datorus, kas bija pietiekami mazi un lēti, lai tos varētu iegādāties individuāli lietotāji un mazie uzņēmumi. Tas radikāli mainīja veidu, kā cilvēki strādāja, mācījās, komunicēja un izklaidējās.

Rūpniecībā datori sāka arvien plašāk pārņemt kontroles, datu apkopošanas, analīzes un plānošanas funkcijas.

Automatizācijas nākamais līmenis.

Digitālā revolūcija pacēla automatizāciju jaunā līmenī, padarot to elastīgāku, precīzāku un “gudrāku”.

• Ciparu programmas vadības (NC – Numerical Control) un datorizētās ciparu programmas vadības (CNC – Computer Numerical Control) darbgaldi:

• NC tehnoloģijas pirmsākumi meklējami jau Otrā pasaules kara laikā un pēckara gados. Amerikāņu izgudrotājs Džons T. Pārsons (John T. Parsons), strādājot pie sarežģītu detaļu (piemēram, helikopteru rotoru lāpstiņu) ražošanas savā uzņēmumā Parsons Corporation, 1940. gadu beigās nāca klajā ar ideju izmantot skaitliskus datus (koordinātas), kas sagatavoti ar tā laika skaitļošanas mašīnām (perfokaršu kalkulatoriem), lai vadītu darbgaldu kustības.³⁵ Viņš ieguva ASV Gaisa spēku kontraktu šīs idejas attīstīšanai un piesaistīja Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) Servomehānisma laboratoriju, lai izstrādātu praktisku vadības sistēmu.³⁵ Rezultātā 1952. gadā tika demonstrēta pirmā NC frēzmašīna, kas tika vadīta ar instrukcijām no perfolentes. Vēlāk MIT izstrādāja arī pirmo augsta līmeņa programmēšanas valodu NC darbgaldiem – APT (Automatically Programmed Tool).³⁵
• CNC ir NC tehnoloģijas evolūcija, kurā perfolentes vai citus novecojušus datu nesējus aizstāj dators, kas tieši vada darbgaldu. Tas nodrošina daudz lielāku elastību, vieglāku programmu izveidi un rediģēšanu, iespēju veikt reāllaika korekcijas un sarežģītāku detaļu apstrādi.³⁷ CNC darbgaldi (virpas, frēzes, slīpmašīnas, lāzergriešanas iekārtas utt.) kļuva par modernās ražošanas automatizācijas pamatu, īpaši individuālajā un sīksēriju ražošanā.²¹
• Nozīme mehatronikai: CNC tehnoloģijas ir mehatronikas būtība. Tās perfekti apvieno mehāniku (darbgalda precīzās kustības, instrumenti), elektroniku (jaudīgi servomotori, sensori, vadības plates) un informācijas tehnoloģijas (vadības programmas, G-kods, M-kods, datu apstrāde). Mehatronikas tehniķiem bieži nākas strādāt ar CNC iekārtām – tās iestatīt, programmēt, diagnosticēt kļūmes un veikt apkopi.
• Programmējamie loģiskie kontrolieri (PLC – Programmable Logic Controller):

• Izstrādāti 1960. gadu beigās (piemēram, Modicon 084, ko pasūtīja General Motors), lai aizstātu sarežģītās, neelastīgās un grūti pārkonfigurējamās releju loģikas vadības sistēmas, kas tika izmantotas automatizētās ražošanas līnijās. PLC ir robusti, industriāliem apstākļiem paredzēti specializēti datori, kas ļauj lietotājam salīdzinoši viegli (izmantojot grafiskas vai teksta programmēšanas valodas) izveidot un mainīt vadības programmas dažādiem ražošanas procesiem un iekārtām.⁴⁰ Tie nolasa signālus no sensoriem (piemēram, slēdžiem, temperatūras devējiem) un, pamatojoties uz ieprogrammēto loģiku, vada izpildmehānismus (piemēram, motorus, vārstus, solenoīdus).
• Nozīme mehatronikai: PLC ir viena no galvenajām un visplašāk izmantotajām tehnoloģijām, ar ko ikdienā strādā mehatronikas tehniķi. Tie ir daudzu automatizācijas sistēmu “smadzenes”, kas nodrošina loģisko vadību, secību izpildi, laika kontroli un citus uzdevumus. Prasme programmēt, konfigurēt un uzturēt PLC ir viena no mehatronikas tehniķa pamatprasmēm.
• Industriālie roboti:

• Pirmie praktiski lietojamie industriālie roboti parādījās 1960. gadu sākumā. Viens no pirmajiem bija Unimate, ko izstrādāja Džordžs Devols un Džozefs Engelbergers un 1961. gadā uzstādīja General Motors rūpnīcā detaļu pārvietošanai un metināšanai.⁴² Sākotnēji roboti bija programmēti veikt vienkāršas, monotonas un atkārtotas darbības, bieži vien bīstamos vai cilvēkam nepatīkamos darbos.⁴²
• Attīstoties sensoru tehnoloģijām (piemēram, taustes sensori, vēlāk arī redzes sensori), mikroprocesoru vadībai un programmēšanas iespējām, industriālo robotu funkcionalitāte un pielietojuma jomas strauji paplašinājās.⁴² Tie kļuva spējīgi veikt sarežģītākas montāžas, krāsošanas, testēšanas un citas operācijas.
• Nozīme mehatronikai: Industriālais robots ir klasisks mehatroniskas sistēmas piemērs, kas sevī apvieno precīzu mehāniku (manipulatora rokas, locītavas), jaudīgus piedziņas elementus (motorus), dažādus sensorus (pozīcijas, spēka, redzes), sarežģītas vadības sistēmas un programmatūru. Industriālo robotu programmēšana, uzstādīšana, apkope un integrācija ražošanas līnijās ir svarīgs un pieprasīts mehatronikas tehniķu darba lauks.
• CAD/CAM sistēmas (Computer-Aided Design / Computer-Aided Manufacturing):

• Datorizētās projektēšanas (CAD) sistēmas, kas sāka attīstīties 1960. un 1970. gados, ļauj inženieriem un dizaineriem veidot, analizēt un modificēt produktu un detaļu rasējumus un 3D modeļus datora ekrānā, aizstājot tradicionālo rasēšanu uz papīra.
• Datorizētās ražošanas (CAM) sistēmas izmanto šos digitālos CAD modeļus, lai automātiski ģenerētu instrukcijas (piemēram, G-kodu) CNC darbgaldiem, robotiem vai citām ražošanas iekārtām, kā arī lai plānotu un optimizētu ražošanas procesus.⁴³
• Nozīme mehatronikai: CAD/CAM sistēmas ir kļuvušas par neatņemamiem rīkiem mehatronisko sistēmu un to komponentu projektēšanā un ražošanā. Tās nodrošina ātrāku produktu izstrādes ciklu, augstāku precizitāti, vieglāku modifikāciju veikšanu un labāku sadarbību starp projektēšanas un ražošanas komandām. Mehatronikas tehniķiem var nākties strādāt ar šādām sistēmām, piemēram, sagatavojot modeļus 3D drukai vai ielādējot programmas CNC iekārtās.

Internets un informācijas sabiedrības veidošanās.

Paralēli automatizācijas attīstībai rūpniecībā, Trešā industriālā revolūcija radīja arī globālu informācijas tīklu – internetu. Tā pirmsākumi meklējami 1960. gadu beigās ASV Aizsardzības departamenta projektā ARPANET, kas bija paredzēts datu apmaiņai starp pētniecības iestādēm. Pasaules Tīmekļa (World Wide Web) izveide CERN institūtā (Tims Bērnerss-Lī) 1990. gadu sākumā un grafisko pārlūkprogrammu parādīšanās padarīja internetu pieejamu un lietojamu plašai sabiedrībai.

Tas radikāli mainīja komunikāciju, informācijas ieguvi un izplatīšanu, izglītību, tirdzniecību un praktiski visas dzīves jomas. Veidojās informācijas sabiedrība (jeb zināšanu sabiedrība), kurā informācija un zināšanas kļuva par galveno ekonomisko resursu un vērtības radīšanas avotu.45

Jau pirms interneta plašas izplatības rūpniecībā tika izmantotas agrīnās industriālās datu pārraides sistēmas un tīkli, piemēram, Fieldbus tehnoloģijas un MAP (Manufacturing Automation Protocol). Fieldbus ir industriālo tīklu saime, kas paredzēta reāllaika datu apmaiņai starp sensoriem, izpildmehānismiem un kontrolieriem (piemēram, PLC) ražošanas vidē.46 MAP bija General Motors iniciēts standartu kopums, lai nodrošinātu dažādu ražotāju automatizācijas iekārtu savietojamību.48 Šīs sistēmas bija svarīgi priekšteči mūsdienu Lietu Interneta (IoT) risinājumiem rūpniecībā, nodrošinot iekārtu savstarpējo saziņu un centralizētu vadību.

Sociālekonomiskā ietekme: globalizācija un jaunas profesijas.

Digitālās tehnoloģijas un internets veicināja globalizācijas procesus, ļaujot uzņēmumiem vieglāk darboties starptautiskos tirgos, koordinēt ražošanu un piegādes ķēdes dažādās pasaules valstīs, kā arī ātri izplatīt informāciju un inovācijas.

Radās daudzas jaunas profesijas, kas saistītas ar informācijas tehnoloģijām (programmētāji, sistēmu administratori, datu bāzu speciālisti), digitālo dizainu, interneta mārketingu, kā arī automatizēto sistēmu projektēšanu, apkalpošanu un vadību.

Vienlaikus mainījās prasības darbaspēkam gandrīz visās nozarēs, pieaugot pieprasījumam pēc digitālajām prasmēm, spējas strādāt ar datoriem un analizēt informāciju. Tas radīja arī izaicinājumus, piemēram, “digitālo plaisu” starp tiem, kam ir un kam nav piekļuves jaunajām tehnoloģijām un prasmēm.

Mikroelektronikas revolūcija – tranzistoru, integrālo shēmu un vēlāk mikroprocesoru izgudrošana un masveida ražošana – bija galvenais dzinējspēks, kas padarīja iespējamu datoru miniaturizāciju un pieejamību, modernās automatizācijas tehnoloģiju (CNC, PLC, industriālie roboti) attīstību un visbeidzot arī interneta un globālās informācijas telpas izveidi. Bez šiem mazajiem, jaudīgajiem, uzticamajiem un salīdzinoši lētajiem elektroniskajiem komponentiem digitālā revolūcija nebūtu notikusi tādā apjomā un ātrumā, kādu mēs to piedzīvojām. Mehatronikas tehniķiem ir būtiski saprast, ka viņu sistēmu un iekārtu “inteliģence” un funkcionalitāte lielā mērā balstās tieši uz šiem mikroelektronikas sasniegumiem. Šī attīstība ir skārusi praktiski visas tautsaimniecības nozares un cilvēka darbības sfēras, ne tikai rūpniecību.

Trešās industriālās revolūcijas tehnoloģijas – datori, programmatūra, datu tīkli – ļāva savienot un koordinēt dažādas iekārtas, procesus un informācijas plūsmas arvien sarežģītākās un integrētākās sistēmās. Mūsdienu mehatroniskās sistēmas ir spilgts piemērs šādai integrācijai, kur mehāniskie, elektriskie, elektroniskie un programmatūras komponenti darbojas kā vienots veselums. Tehniķiem, kas strādā ar šādām sistēmām, ir jāspēj domāt sistēmiski, izprotot ne tikai atsevišķu komponenšu darbību, bet arī to savstarpējo mijiedarbību un ietekmi uz kopējo sistēmas veiktspēju. Šī tendence uz pieaugošu integrāciju un sarežģītību turpinās un pat pastiprinās Ceturtajā industriālajā revolūcijā, kur savienojamība un datu apmaiņa reāllaikā ir kļuvusi par vēl kritiskāku faktoru.

Automatizācijas attīstība Trešās industriālās revolūcijas laikā notika pakāpeniski, viļņveidīgi. Sākotnēji tika automatizēti atsevišķi, labi definēti procesi vai operācijas (piemēram, NC darbgaldi konkrētu detaļu apstrādei vai PLC atsevišķu iekārtu vadībai). Vēlāk, attīstoties tehnoloģijām un pieaugot izpratnei par to potenciālu, automatizācija aptvēra arvien plašākus ražošanas posmus, novedot līdz pat pilnībā automatizētām ražošanas līnijām un “bezcilvēka” tehnoloģijām atsevišķos gadījumos. Tas parāda, ka automatizācija nav vienreizējs notikums vai statisks stāvoklis, bet gan nepārtraukts attīstības un pilnveidošanas process, kas prasa pastāvīgu pielāgošanos jaunām tehnoloģijām un jaunu prasmju apguvi no darbaspēka puses. Mehatronikas tehniķiem ir jābūt gataviem nepārtraukti mācīties un strādāt ar arvien jaunām un sarežģītākām automatizācijas tehnoloģijām visa sava darba mūža garumā.

• Tabula: Trešās industriālās revolūcijas kopsavilkums

Aptuvenais periods	Galvenie tehnoloģiskie virzītājspēki	Svarīgākie izgudrojumi/tehnoloģijas (fokuss uz mehatronikai būtiskiem)	Ietekme uz ražošanu	Galvenā sociālekonomiskā ietekme
~No 20. gs. vidus līdz ~2000. gadiem	Elektronika, digitālās tehnoloģijas	Tranzistors, integrālā shēma (mikroshēma), mikroprocesors, personālais dators, internets, PLC, NC/CNC darbgaldi, industriālie roboti, CAD/CAM sistēmas, Fieldbus.	Plaša ražošanas automatizācija, elastīga ražošana, datorizēta projektēšana un vadība, robotizācija, globālas piegādes ķēdes, kvalitātes kontroles uzlabošanās.	Informācijas sabiedrības veidošanās 45, globalizācija, jaunas profesijas IT un automatizācijas jomā, darba tirgus transformācija, digitālā plaisa.

Šī tabula palīdz izcelt Trešās revolūcijas unikalitāti – pāreju uz digitālajām tehnoloģijām un to visaptverošo ietekmi. Audzēkņiem būs vieglāk saskatīt tiešo saikni ar mūsdienu mehatronikas tehnoloģijām, piemēram, PLC, CNC un industriālajiem robotiem, kas ir viņu nākotnes profesijas pamatā.

Ceturtā industriālā revolūcija: Industrija 4.0 – Gudrā ražošana un kiberfizikālās sistēmas (aptuveni no 21. gs. sākuma)

Ceturtā industriālā revolūcija, plašāk pazīstama ar Vācijā radīto terminu Industrija 4.0, ir pašreizējais tehnoloģiskās attīstības posms, kas aizsākās aptuveni 21. gadsimta sākumā. Tā balstās uz Trešās (digitālās) revolūcijas sasniegumiem, tos papildinot un integrējot ar jaunām tehnoloģijām, lai radītu viedas, savienotas un autonomākas ražošanas sistēmas.³⁰ Industrija 4.0 raksturo tehnoloģiju saplūšanu un robežu izzušanu starp fizisko, digitālo un pat bioloģisko sfēru.³⁰

Industrijas 4.0 pamatprincipi un tehnoloģijas.

Industrijas 4.0 galvenais mērķis ir izveidot “gudrās rūpnīcas” (smart factories), kurās ražošanas procesi, iekārtas, materiāli un pat produkti ir savstarpēji savienoti globālā tīklā, spēj apmainīties ar informāciju reāllaikā, pašoptimizēties, pielāgoties mainīgiem apstākļiem un patstāvīgi pieņemt lēmumus ar minimālu cilvēka iejaukšanos.⁵¹ Galvenie principi, kas to nodrošina, ir:

• Savienojamība (Connectivity): Visu elementu (iekārtu, sensoru, sistēmu, cilvēku) spēja sazināties un apmainīties ar datiem.
• Informācijas caurspīdīgums (Information Transparency): Spēja radīt virtuālu fiziskās pasaules kopiju (digitālo dvīni), bagātinot to ar sensoru datiem, lai iegūtu pilnīgu priekšstatu par procesiem.
• Tehniskā palīdzība (Technical Assistance): Sistēmu spēja palīdzēt cilvēkiem, veicot bīstamus, monotonus vai fiziski smagus darbus, kā arī sniedzot informāciju lēmumu pieņemšanai.
• Decentralizēti lēmumi (Decentralized Decisions): Kiberfizikālo sistēmu spēja patstāvīgi pieņemt lēmumus un veikt uzdevumus pēc iespējas autonomāk.

Šos principus īsteno, izmantojot virkni galveno tehnoloģiju:

• Lietu internets (IoT – Internet of Things): Milzīgs tīkls, kas savieno fiziskas ierīces, sensorus, mašīnas, produktus un sistēmas, ļaujot tām vākt, nosūtīt un saņemt datus caur internetu vai privātiem tīkliem.⁵⁰ Rūpnieciskais Lietu internets (IIoT) ir specifisks IoT pielietojums ražošanā. Sensoriem ir kritiska loma, jo tie nepārtraukti monitorē procesus, iekārtu stāvokli un vides parametrus, nodrošinot reāllaika datus.⁵¹
• Mākslīgais intelekts (MI – Artificial Intelligence) un mašīnmācīšanās (Machine Learning): MI algoritmi ļauj sistēmām analizēt milzīgus datu apjomus (ko ģenerē IoT ierīces), mācīties no šiem datiem, atpazīt modeļus, prognozēt notikumus un pieņemt optimālus lēmumus. Mašīnmācīšanās ir MI apakšnozare, kur sistēmas uzlabo savu veiktspēju, balstoties uz pieredzi, bez tiešas pārprogrammēšanas. Pielieto prognozējošai apkopei, kvalitātes kontrolei, procesu optimizācijai, robotu vadībai.⁵⁰
• Lielie dati (Big Data) un analītika: Spēja efektīvi vākt, uzglabāt, apstrādāt un analizēt milzīgus un daudzveidīgus datu apjomus, kas rodas ražošanas procesos. Analītikas rīki palīdz atklāt slēptas sakarības, identificēt neefektivitātes cēloņus un pieņemt uz datiem balstītus lēmumus.⁵⁰
• Mākoņdatošana (Cloud Computing): Datu uzglabāšana, apstrāde un programmatūras nodrošināšana caur internetu, izmantojot attālinātus serverus. Tas nodrošina elastīgu piekļuvi skaitļošanas resursiem, mērogojamību un bieži vien zemākas sākotnējās investīciju izmaksas.⁵⁰
• Kiberfizikālās sistēmas (CPS – Cyber-Physical Systems): Sistēmas, kurās cieši integrēti skaitļošanas algoritmi, tīklošanas iespējas un fiziskie procesi. Sensori vāc datus no fiziskās pasaules, datori tos analizē un pieņem lēmumus, un izpildmehānismi (aktuatori) iedarbojas uz fizisko pasauli, lai mainītu tās stāvokli. Būtībā tās ir “gudrās” sistēmas, kas spēj mijiedarboties ar reālo vidi.
• Digitālie dvīņi (Digital Twins): Fiziska objekta (piemēram, mašīnas, ražošanas līnijas, pat veselas rūpnīcas), procesa vai pakalpojuma precīzs virtuāls modelis, kas tiek nepārtraukti atjaunināts ar reāllaika datiem no tā fiziskā līdzinieka (izmantojot IoT sensorus).⁵¹ Digitālie dvīņi ļauj veikt simulācijas, testēt dažādus scenārijus, optimizēt darbību, prognozēt bojājumus un plānot apkopi virtuālajā vidē, pirms tiek veiktas jebkādas izmaiņas reālajā pasaulē, tādējādi samazinot riskus, laiku un izmaksas.⁵⁴
• Autonomie roboti (Autonomous Robots): Roboti, kas spēj ne tikai veikt ieprogrammētas darbības, bet arī uztvert apkārtējo vidi, patstāvīgi pieņemt lēmumus un sadarboties ar cilvēkiem un citām mašīnām mainīgā un neparedzamā vidē.⁵⁰ Tie ietver arī kobotus (collaborative robots), kas ir īpaši izstrādāti drošai sadarbībai ar cilvēkiem vienā darba telpā.
• 3D drukāšana (Additive Manufacturing): Objektu veidošana slāni pa slānim tieši no digitāla 3D modeļa, izmantojot dažādus materiālus (plastmasu, metālu, keramiku u.c.). Ļauj ātri izgatavot prototipus, pielāgotas detaļas un pat nelielas produktu sērijas.⁵⁰
• Kiberdrošība (Cybersecurity): Pieaugošā iekārtu un sistēmu savienojamība rada arī jaunus drošības riskus – nesankcionētas piekļuves, datu noplūdes, ražošanas procesu traucējumu draudus. Tāpēc kiberdrošība ir kritiski svarīgs Industrijas 4.0 elements, lai aizsargātu industriālās sistēmas un datus.⁵⁰

Ietekme uz mehatronisko sistēmu projektēšanu, ražošanu un uzturēšanu.

Industrijas 4.0 tehnoloģijas būtiski maina visus mehatronisko sistēmu dzīves cikla posmus:

• Projektēšana:

• Digitālie dvīņi revolucionizē projektēšanas procesu. Inženieri var izveidot un testēt mehatroniskās sistēmas virtuālajā vidē, simulējot to darbību dažādos apstākļos, identificējot potenciālās problēmas un optimizējot dizainu, pirms tiek izgatavots pirmais fiziskais prototips. Tas ievērojami saīsina izstrādes laiku, samazina izmaksas un uzlabo gala produkta kvalitāti.⁵⁴
• Mākslīgais intelekts var tikt izmantots, lai palīdzētu ģenerēt un novērtēt dažādus dizaina risinājumus, pamatojoties uz noteiktām veiktspējas prasībām, materiālu īpašībām un ražošanas ierobežojumiem.
• Modulāra projektēšana un standartizētas saskarnes kļūst vēl svarīgākas, lai nodrošinātu dažādu viedo komponentu un sistēmu vieglu integrāciju un savietojamību Lietu Interneta vidē.
• Komponentes:

• Mehatroniskajās sistēmās arvien plašāk tiek integrēti viedie sensori (smart sensors), kas spēj ne tikai mērīt fizikālos lielumus, bet arī veikt sākotnējo datu apstrādi, pašdiagnostiku un bezvadu saziņu ar citām ierīcēm vai mākoņplatformām.⁵⁰
• Pašas komponentes (piemēram, motori, piedziņas, vārsti) kļūst “gudrākas”, ar iebūvētu sensoriku, komunikācijas moduļiem un spēju ziņot par savu stāvokli un veiktspēju.
• Uzbūve (Ražošana):

• Industrija 4.0 veicina elastīgu un rekonfigurējamu ražošanas sistēmu attīstību, kas spēj ātri pielāgoties mainīgām produkcijas prasībām, nelielu partiju ražošanai un pat individuāli pielāgotu produktu (mass customization) izgatavošanai.
• Cilvēka un robota sadarbība (HRC) kļūst arvien izplatītāka. Koboti strādā plecu pie pleca ar cilvēkiem, veicot monotonus, fiziski smagus, precizitāti prasošus vai bīstamus darbus, kamēr cilvēki koncentrējas uz sarežģītākiem uzdevumiem, kas prasa lēmumu pieņemšanu, radošumu un pielāgošanos neparedzētām situācijām.
• 3D drukāšanu var izmantot ne tikai prototipu ātrai izgatavošanai, bet arī funkcionālu gala produktu detaļu, instrumentu, stiprinājumu un pat veselu mehatronisku mezglu ražošanai, īpaši gadījumos, kad nepieciešamas sarežģītas ģeometrijas, nelielas sērijas vai pielāgoti risinājumi.
• Apkope:

• Notiek fundamentāla pāreja no tradicionālajām apkopes stratēģijām (reaktīvā apkope – pēc bojājuma; preventīvā apkope – pēc noteikta laika intervāla vai nostrādāto stundu skaita) uz prognozējošo apkopi (predictive maintenance). IoT sensori nepārtraukti vāc datus par iekārtu (piemēram, motoru, gultņu, sūkņu) stāvokli – vibrāciju, temperatūru, eļļas kvalitāti utt. MI algoritmi analizē šos datus reāllaikā, identificē anomālijas un modeļus, kas liecina par tuvojošos bojājumu, un prognozē optimālo laiku apkopes veikšanai, pirms rodas nopietna problēma.⁵¹ Tas palīdz samazināt neplānotas dīkstāves, optimizēt apkopes izmaksas un pagarināt iekārtu kalpošanas laiku.
• Attālināta diagnostika un apkope kļūst iespējama, izmantojot digitālos dvīņus (lai analizētu problēmu virtuāli) un paplašinātās realitātes (AR) rīkus (lai sniegtu tehniķim vizuālas instrukcijas un informāciju apkopes laikā).
• Industrija 4.0 nodrošina arī daudz labāku piegādes ķēdes pārvaldību, pateicoties reāllaika informācijai par krājumiem, pasūtījumiem un loģistikas procesiem, kas uzlabo pārredzamību, elastību un spēju reaģēt uz izmaiņām.⁵¹

Jauni izaicinājumi un iespējas darba tirgū.

Industrija 4.0 rada gan jaunus izaicinājumus, gan jaunas iespējas darba tirgū, īpaši tādām profesijām kā mehatronikas tehniķis:

• Strauji pieaug pieprasījums pēc speciālistiem ar starpdisciplinārām zināšanām un prasmēm, kas aptver mehāniku, elektroniku, informācijas tehnoloģijas, automatizāciju un arvien vairāk arī datu analīzi – tieši tām kompetencēm, kas veido mehatronikas būtību.⁵⁰
• Rodas nepieciešamība pēc pastāvīgas mācīšanās un prasmju pilnveidošanas visa darba mūža garumā, jo tehnoloģijas attīstās ļoti strauji, un esošās zināšanas ātri noveco.
• Paveras jaunas iespējas radīt inovatīvus produktus un pakalpojumus, kas balstīti uz Industrijas 4.0 tehnoloģijām, piemēram, viedās ierīces, personalizētus risinājumus, uz datiem balstītus pakalpojumus.
• Mainās cilvēka loma ražošanā – no tieša darba veicēja uz procesa operatoru, uzraugu, optimizētāju, problēmu risinātāju un sadarbības partneri “gudrajām” sistēmām.

Industrija 4.0 nav tikai jaunu tehnoloģiju kopums, bet gan fundamentāli jauna paradigma ražošanā un citās nozarēs. Tās pamatā ir datu vadītu lēmumu pieņemšana un visu procesu, iekārtu un produktu savstarpēja savienojamība reāllaikā. Galvenais dzinējspēks un vērtība šajā jaunajā paradigmā ir dati – to vākšana, analīze un izmantošana, lai radītu efektīvākus, elastīgākus un “gudrākus” risinājumus. Mehatronikas tehniķiem nākotnē būs jāstrādā vidē, kur dati ir centrālais elements visos līmeņos – sākot no individuālu sensoru datiem par komponentes stāvokli līdz pat kompleksai ražošanas līnijas vai visas rūpnīcas analītikai. Tas ietekmē ne tikai to, kā produkti tiek ražoti, bet arī to, kādi jauni produkti un pakalpojumi tiek radīti, un kādas specifiskas prasmes ir nepieciešamas darbiniekiem, lai veiksmīgi darbotos šajā jaunajā vidē.

Automatizācija Ceturtās industriālās revolūcijas ietvaros kļūst arvien “gudrāka”, adaptīvāka un autonomāka. Ja agrākajos posmos automatizācija galvenokārt nozīmēja iepriekš stingri ieprogrammētu darbību secības atkārtošanu (piemēram, klasiskie PLC vai CNC), tad Industrija 4.0 ietver sistēmas, kas, pateicoties mākslīgajam intelektam un mašīnmācīšanās algoritmiem, spēj mācīties no pieredzes, analizēt sarežģītas situācijas, pielāgoties mainīgiem apstākļiem un patstāvīgi pieņemt optimālus lēmumus. Tas būtiski maina cilvēka lomu ražošanas procesā – no tieša fiziska darba veicēja vai vienkārša iekārtas operatora uz procesa uzraugu, sistēmas optimizētāju, sarežģītu problēmu risinātāju un sadarbības partneri šīm “gudrajām” tehnoloģijām. Mehatronikas tehniķiem būs jāspēj ne tikai apkalpot un remontēt iekārtas, bet arī saprast to “gudrās” funkcijas, interpretēt to ģenerētos datus un efektīvi sadarboties ar tām, lai sasniegtu kopīgus mērķus.

Industrija 4.0, ar tās uzsvaru uz savienojamību un datu apmaiņu starp dažādām sistēmām, vēl vairāk pastiprina nepieciešamību pēc standartizācijas un savietojamības (interoperabilitātes) starp dažādu ražotāju iekārtām, programmatūru un platformām. Lai “gudrā rūpnīca” varētu efektīvi funkcionēt kā vienots organisms, ir nepieciešams, lai tās dažādās sastāvdaļas spētu “sarunāties” vienā valodā un netraucēti apmainīties ar datiem. Bez kopīgiem standartiem un protokoliem tas nebūtu iespējams. Tas veicina atvērtu platformu, standartizētu saskarņu (API) un kopīgu datu modeļu attīstību. Mehatronikas tehniķiem nākotnē var nākties strādāt ar ļoti daudzveidīgām tehnoloģijām no dažādiem piegādātājiem un nodrošināt to saderību un efektīvu integrāciju kopējā sistēmā.

• Tabula: Ceturtās industriālās revolūcijas (Industrija 4.0) kopsavilkums

Aptuvenais periods	Galvenie tehnoloģiskie virzītājspēki	Svarīgākās tehnoloģijas (fokuss uz mehatronikai būtiskiem)	Ietekme uz ražošanu un mehatroniskajām sistēmām	Galvenā sociālekonomiskā ietekme/izaicinājumi
~No 21. gs. sākuma līdz mūsdienām	Dati, savienojamība, mākslīgais intelekts	Lietu internets (IoT), Mākslīgais intelekts (MI) un mašīnmācīšanās, Lielie dati (Big Data) un analītika, Mākoņdatošana, Kiberfizikālās sistēmas (CPS), Digitālie dvīņi, Autonomie roboti (koboti), 3D drukāšana (piedevu ražošana), Kiberdrošība.	“Gudrās rūpnīcas”, prognozējošā apkope, elastīga un personalizēta ražošana, cilvēka-robota sadarbība, digitāla projektēšana un simulācija, viedās komponentes, datu vadīti lēmumi, optimizētas piegādes ķēdes.	Jaunas prasmes un kompetences darbaspēkam (īpaši digitālās), datu privātuma un drošības jautājumi, potenciāla darba vietu transformācija un jaunu profesiju rašanās, nepieciešamība pēc mūžizglītības.

Šī tabula skaidri definē Industrijas 4.0 specifiku un atšķirības no iepriekšējām revolūcijām. Audzēkņiem būs svarīgi redzēt, kā šīs modernās tehnoloģijas tieši ietekmē viņu nākotnes darba lauku – mehatronisko sistēmu projektēšanu, ražošanu, uzturēšanu un optimizāciju.

Nākotnes vīzijas: Industrija 5.0 un mehatronikas tehniķa loma

Kamēr pasaule vēl aktīvi pielāgojas Industrijas 4.0 radītajām pārmaiņām, jau parādās nākamās industriālās attīstības vīzijas kontūras – Industrija 5.0. Tā nav noliegums vai aizstājējs Industrijai 4.0, bet gan tās loģisks papildinājums un attīstība, kas cenšas līdzsvarot tehnoloģisko progresu ar cilvēciskajiem un sociālajiem aspektiem, kā arī ilgtspējīgas attīstības mērķiem.⁵⁷

Industrijas 5.0 pamatidejas: cilvēks centrā, ilgtspēja un noturība.

Eiropas Komisija ir definējusi trīs galvenos Industrijas 5.0 pīlārus ⁵⁷:

1. Cilvēkcentrēta pieeja (Human-centricity): Ja Industrija 4.0 galvenokārt fokusējās uz tehnoloģijām un efektivitāti, tad Industrija 5.0 liek cilvēku atpakaļ uzmanības centrā. Tehnoloģijām ir jākalpo cilvēku vajadzībām un jāuzlabo viņu labklājība, nevis otrādi. Tas nozīmē ne tikai jaunu darbavietu radīšanu, bet arī darba apstākļu uzlabošanu, darbinieku prasmju pilnveidi un pārkvalifikāciju (īpaši digitālo prasmju jomā), drošākas un ergonomiskākas darba vides veidošanu, kā arī tehnoloģiju izmantošanu, lai veicinātu darbinieku labbūtību un radošo potenciālu.
2. Ilgtspēja (Sustainability): Rūpniecībai ir jādarbojas saskaņā ar planētas ekoloģiskajām robežām. Industrija 5.0 uzsver nepieciešamību veicināt aprites ekonomikas modeļus (kur resursi tiek izmantoti atkārtoti un atkritumu daudzums tiek minimizēts), efektīvāk izmantot dabas resursus, samazināt enerģijas patēriņu un siltumnīcefekta gāzu emisijas, kā arī izstrādāt un ieviest tehnoloģijas, kas ir videi draudzīgākas visā to dzīves ciklā.⁵⁷
3. Noturība (Resilience): Rūpniecības un piegādes ķēžu spēja pielāgoties un efektīvi reaģēt uz dažādiem satricinājumiem un krīzēm, piemēram, pandēmijām, dabas katastrofām, ģeopolitiskiem konfliktiem vai straujām tirgus svārstībām. Tas ietver piegādes ķēžu diversifikāciju, kritiski svarīgas ražošanas stiprināšanu reģionālā līmenī un elastīgāku ražošanas sistēmu izveidi.⁵⁷

Cilvēka un robota sadarbība (Human-Robot Collaboration – HRC).

Industrija 5.0 īpaši akcentē nepieciešamību pēc ciešākas, intuitīvākas un abpusēji izdevīgas sadarbības starp cilvēkiem un robotiem (īpaši kobotiem). Mērķis nav pilnībā aizstāt cilvēkus ar robotiem, bet gan veidot darba vidi, kurā cilvēki un roboti strādā kopā kā partneri, papildinot viens otra unikālās spējas. Cilvēki varētu koncentrēties uz uzdevumiem, kas prasa radošumu, kritisko domāšanu, sarežģītu lēmumu pieņemšanu, pielāgošanos neparedzētām situācijām un smalku motoriku, kamēr roboti palīdzētu ar fiziski smagiem, monotoniem, atkārtotiem, bīstamiem vai ļoti precīziem darbiem.

Prasmes, kas būs nepieciešamas nākotnes mehatronikas tehniķim.

Industrijas 5.0 kontekstā mehatronikas tehniķa loma kļūs vēl daudzpusīgāka un atbildīgāka. Papildus jau esošajām tehniskajām zināšanām par mehatronisko sistēmu uzbūvi, darbību, diagnostiku un remontu ⁵⁶, arvien svarīgākas kļūs šādas prasmes:

• Padziļinātas digitālās prasmes: Spēja efektīvi strādāt ar Industrija 4.0 tehnoloģijām (IoT platformām, datu vizualizācijas rīkiem, mākslīgā intelekta pamatelementiem, digitālajiem dvīņiem).
• Sarežģītu problēmu risināšanas prasmes: Spēja ātri diagnosticēt un efektīvi risināt kompleksas problēmas integrētās kiberfizikālās sistēmās, kurās mijiedarbojas daudzas komponentes.
• Sadarbības un komunikācijas prasmes: Spēja efektīvi strādāt daudzdisciplīnu komandās, skaidri komunicēt tehnisko informāciju, kā arī veiksmīgi sadarboties ar “gudrajiem” robotiem un MI sistēmām.
• Pielāgošanās spējas un nepārtraukta mācīšanās: Tehnoloģijas turpinās strauji attīstīties, tāpēc gatavība un vēlme pastāvīgi apgūt jaunas zināšanas, prasmes un tehnoloģijas būs kritiski svarīga karjeras izaugsmei.
• Izpratne par ilgtspējīgu ražošanu: Spēja domāt par energoefektīviem risinājumiem, resursu taupīgu izmantošanu, atkritumu samazināšanu un aprites ekonomikas principu ieviešanu mehatronisko sistēmu darbībā un apkopē.
• Datu analīzes pamatprasmes: Spēja saprast un interpretēt datus, ko ģenerē sensori un ražošanas sistēmas, lai pieņemtu pamatotus lēmumus par procesu optimizāciju, prognozējošo apkopi vai kvalitātes uzlabošanu.
• Ētiskā un sociālā atbildība: Izpratne par tehnoloģiju ietekmi uz sabiedrību un vidi, un spēja pieņemt atbildīgus lēmumus savā profesionālajā darbībā.

Tehnoloģiju attīstības nepārtrauktais cikls.

Ir svarīgi saprast, ka industriālās revolūcijas nav skaidri nodalīti un noslēgti periodi ar fiksētām sākuma un beigu datumim. Tās drīzāk ir nepārtrauktas tehnoloģiskās un sociālekonomiskās evolūcijas viļņi, kas pārklājas un ietekmē viens otru. Katra nākamā revolūcija balstās uz iepriekšējās sasniegumiem, pārņemot un transformējot labākās idejas un tehnoloģijas, un vienlaikus rada pamatu nākotnes inovācijām.

Arī Industrija 5.0, visticamāk, nebūs tehnoloģiskās attīstības galapunkts. Tāpēc topošajiem mehatronikas tehniķiem ir jābūt gataviem nepārtrauktām pārmaiņām, jaunu zināšanu apguvei un aktīvai līdzdalībai nākotnes tehnoloģiju veidošanā un pielietošanā.

Industrija 5.0 iezīmē būtisku pāreju no iepriekšējā perioda, kas bija raksturīgs ar gandrīz ekskluzīvu fokusu uz tehnoloģiski orientētu efektivitātes un produktivitātes celšanu (kas bija Industrijas 4.0 galvenais dzinulis), uz daudz holistiskāku un līdzsvarotāku pieeju. Šajā jaunajā paradigmā tiek mēģināts harmoniski savienot tehnoloģiskās iespējas ar cilvēka lomu un vajadzībām, kā arī ar plašākiem sabiedrības mērķiem, piemēram, ilgtspējīgu attīstību un sociālo noturību. Tas parāda, ka gan industrija, gan sabiedrība kopumā mācās no iepriekšējo industriālo revolūciju pieredzes, ieskaitot to negatīvās sekas (piemēram, vides piesārņojumu vai sociālo nevienlīdzību), un cenšas veidot tehnoloģiski attīstītu nākotni, kas vienlaikus būtu arī cilvēcīgāka, taisnīgāka un videi draudzīgāka. Šāda pieeja varētu nozīmēt būtiskas izmaiņas ne tikai ražošanas procesos, bet arī uzņēmumu korporatīvajā kultūrā, vērtībās un pat izglītības programmās, kurās lielāks uzsvars tiktu likts uz tā sauktajām “mīkstajām” prasmēm (sadarbība, kritiskā domāšana, radošums), ētiskiem apsvērumiem un starpdisciplināru pieeju līdzās tradicionālajām tehniskajām zināšanām.

Pieaugošā automatizācija un mākslīgā intelekta izplatība Industrijas 4.0 ietvaros neizbēgami aktualizēja sarežģītus jautājumus par cilvēka lomu nākotnes darbavietās, potenciālo bezdarba pieaugumu atsevišķās profesijās un citiem sociālajiem riskiem. Industrija 5.0 ir daļēji uzskatāma par apzinātu atbildi uz šiem izaicinājumiem. Tā cenšas formulēt vīziju, kurā tehnoloģijas nevis pilnībā aizstāj cilvēku, bet gan papildina un pastiprina viņa spējas, atbrīvojot no monotonām, bīstamām vai fiziski smagām darbībām un ļaujot koncentrēties uz radošākiem, analītiskākiem un sociāli nozīmīgākiem uzdevumiem. Tas parāda, ka tehnoloģiju attīstība nav vienvirziena lineārs process, bet to būtiski ietekmē arī sabiedrības reakcija, vērtības un aktuālās vajadzības. Mehatronikas tehniķiem nākotnē būs jāapgūst ne tikai tas, kā konkrētas tehnoloģijas darbojas un kā tās uzturēt, bet arī kā tās vislabāk un ētiskāk integrēt darba procesos, lai veicinātu efektīvu un drošu cilvēka-mašīnas sadarbību un sasniegtu gan uzņēmuma, gan sabiedrības kopīgos mērķus.

Kopsavilkums: Ko mēs iemācījāmies par industriālajām revolūcijām?

Šajā ceļojumā cauri industriālo revolūciju laikmetiem esam iepazinuši galvenos tehnoloģiskos sasniegumus un to ietekmi uz ražošanu, sabiedrību un, pats galvenais, uz tām prasmēm un zināšanām, kas ir būtiskas topošajam mehatronikas tehniķim.

Galvenās atziņas un secinājumi.

Katrā no industriālajām revolūcijām notika būtiski tehnoloģiski lēcieni:

• Pirmā industriālā revolūcija (tvaiks, ogles, dzelzs) ieviesa mašinizētu ražošanu, fabrikas sistēmu un pirmos automatizācijas elementus, piemēram, Džeimsa Vata centrbēdzes regulatoru un Žakarda stelles ar perfokartēm.
• Otrā industriālā revolūcija (elektrība, tērauds, nafta, ķīmija) atnesa masveida ražošanu, konveijera līniju, maināmo detaļu principu, iekšdedzes dzinēju un plašu elektrifikāciju rūpniecībā un sadzīvē.
• Trešā industriālā revolūcija (digitālā revolūcija) balstījās uz elektronikas (tranzistori, integrālās shēmas, mikroprocesori), datoru un interneta attīstību, novedot pie plašas automatizācijas ar PLC, CNC iekārtām un industriālajiem robotiem.
• Ceturtā industriālā revolūcija (Industrija 4.0) (dati, savienojamība, MI) veido “gudrās rūpnīcas” ar Lietu internetu, mākslīgo intelektu, digitālajiem dvīņiem un kiberfizikālām sistēmām, fokusējoties uz datu vadītu ražošanu un prognozējošo apkopi.
• Industrija 5.0 kā nākotnes vīzija papildina Industriju 4.0, uzsverot cilvēkcentrētu pieeju, ilgtspēju un noturību, kā arī ciešāku cilvēka un robota sadarbību.

Viena no svarīgākajām atziņām ir tehnoloģiju evolūcijas nepārtrauktība. Katra nākamā revolūcija nav radusies tukšā vietā, bet gan balstījusies uz iepriekšējo sasniegumiem, idejām un pieredzes. Tā ir kā spirālveida attīstība, kurā vecie principi tiek pielietoti jaunā kvalitātē vai jaunās tehnoloģijas paver ceļu sen lolotu ideju īstenošanai.

Īpaši svarīgi ir izcelt to tehnoloģiju attīstības gaitu, kas ir tieši saistītas ar mehatroniku:

• Automatizācijas ideja aizsākās jau ar mehāniskiem risinājumiem (Vata regulators), attīstījās caur elektrisko un releju loģiku, līdz sasniedza digitālo laikmetu ar PLC un robotiem, un tagad kļūst “gudra” ar MI palīdzību.
• Vadības sistēmas evolucionēja no vienkāršas mehāniskas atgriezeniskās saites līdz sarežģītām datorprogrammām un adaptīviem algoritmiem.
• Sensori no primitīviem mehāniskiem devējiem ir kļuvuši par viedām ierīcēm, kas spēj ne tikai mērīt, bet arī apstrādāt datus un komunicēt.
• Datu apstrāde no perfokartēm Žakarda stellēs ir nonākusi līdz Lielajiem datiem un mākoņdatošanai.

Kā pagātnes izgudrojumi veido tavu nākotnes profesiju.

Topošajam mehatronikas tehniķim ir svarīgi apzināties šo vēsturisko mantojumu, jo tas veido viņa profesijas pamatus:

• Džeimsa Vata centrbēdzes regulators ir lielisks piemērs atgriezeniskās saites principam, kas ir jebkuras modernas automātiskās vadības sistēmas (piemēram, PID kontroliera, ko apgūst mehatronikā) pamatā.
• Žozefa Marī Žakāra stelles ar perfokartēm demonstrēja programmējamas vadības ideju, kas ir tiešs priekštecis mūsdienu CNC darbgaldiem. Ja Žakards izmantoja caurumotas kartītes, lai kodētu aušanas rakstu, tad mūsdienu CNC frēze vai virpa izmanto digitālu programmu (G-kodu), lai vadītu instrumenta kustības un izveidotu sarežģītas detaļas.
• Henrija Forda konveijera līnija ne tikai revolucionizēja automobiļu ražošanu, bet arī ielika pamatus masveida ražošanas principiem, kas, pielāgoti un automatizēti, tiek izmantoti daudzās nozarēs arī šodien. Mūsdienu automatizētās ražošanas līnijas, kuras apkalpo un uztur mehatronikas tehniķi, ir šīs idejas loģisks turpinājums.
• Otrās industriālās revolūcijas elektrifikācija un elektromotoru plašā izmantošana ir radījusi pamatu gandrīz visām mūsdienu industriālajām iekārtām un mehatroniskajām sistēmām, kurās elektriskā enerģija un tās vadība spēlē centrālo lomu.
• Automatizācijas un vadības tehnoloģiju evolūcijas tabula

Industriālā revolūcija	Galvenās automatizācijas/vadības tehnoloģijas	Piemēri (izgudrotāji/koncepcijas)	Nozīme mehatronikas attīstībā
1. IR	Mehāniska automatizācija, atgriezeniskā saite, agrīna programmējama vadība	Dž. Vata centrbēdzes regulators, Ž. M. Žakāra stelles (perfokartes)	Pamats automātiskai vadībai, programmējamām sistēmām, atgriezeniskās saites principa demonstrācija.
2. IR	Elektriska vadība, konveijeri, masveida ražošanas automatizācija	Elektromotori, releju loģikas vadības paneļi, H. Forda konveijera līnija, maināmo detaļu princips	Masveida ražošanas automatizācijas sākums, elektrisko vadības shēmu pirmsākumi, standartizācijas un precizitātes nozīme.
3. IR	Elektroniska un digitāla vadība, elastīga automatizācija, robotizācija	PLC, NC/CNC darbgaldi (Dž. Pārsons, MIT), industriālie roboti, datori, CAD/CAM sistēmas	Mūsdienu mehatronikas pamattehnoloģijas, plaša un elastīga automatizācija, datorizēta projektēšana un ražošanas vadība.
4. IR (Industrija 4.0)	Viedā automatizācija, kiberfizikālās sistēmas, datu vadīta optimizācija	IoT, MI, digitālie dvīņi, autonomie roboti (koboti), prognozējošā apkope	Pašoptimizējošas, savienotas un adaptīvas sistēmas, prognozējošā analīze, cilvēka-robota sadarbība, jauns efektivitātes līmenis.
Industrija 5.0 (vīzija)	Cilvēkcentrēta, ilgtspējīga un noturīga automatizācija, uzlabota HRC	Intuitīvāka cilvēka-robota sadarbība, tehnoloģijas darbinieku labbūtībai un prasmju attīstībai	Tehnoloģijas kalpo cilvēkam un sabiedrībai, veicina ilgtspēju un noturību, paaugstina darba kvalitāti un drošību.

Šī tabula uzskatāmi parāda, kā mehatronikai kritiski svarīgās automatizācijas un vadības idejas ir attīstījušās no salīdzinoši vienkāršiem mehāniskiem risinājumiem līdz mūsdienu sarežģītajām, “gudrajām” un savstarpēji savienotajām kiberfizikālajām sistēmām. Tā palīdz nostiprināt izpratni par galvenajiem jēdzieniem un to vēsturisko kontekstu.

Noslēgumā ir svarīgi uzsvērt, ka tehnoloģiju vēstures izpratne nav tikai akadēmiska interese. Tā sniedz topošajiem mehatronikas tehniķiem stabilu pamatu, uz kura būvēt savas profesionālās zināšanas un prasmes. Tā palīdz saskatīt kopsakarības, novērtēt inovāciju nozīmi un būt gataviem nepārtrauktajām pārmaiņām, kas raksturo tehnoloģiju pasauli. Aicinām jaunos speciālistus turpināt pētīt, mācīties, eksperimentēt un būt tiem, kas veidos nākotnes tehnoloģijas, vienmēr apzinoties to vēsturiskās saknes, plašo ietekmi un ētisko atbildību. Aizdomājieties, kādas varētu būt nākamās lielās tehnoloģiskās pārmaiņas, kas veidos “Sesto industriālo revolūciju”? Un kādas prasmes jums būtu jāattīsta jau šodien, lai būtu tām gatavi un kļūtu par pieprasītiem nākotnes speciālistiem?

Citētie darbi

1. Rūpnieciskā revolūcija – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/R%C5%ABpniecisk%C4%81_revol%C5%ABcija
2. mape.gov.lv, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://mape.gov.lv/api/files/8D39A9E2-48E4-4C10-AC5B-1CB3248F70DE/download
3. Industriālā revolūcija — teorija. Pasaules vēsture, 8. klase. – Uzdevumi.lv, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.uzdevumi.lv/p/pasaules-vesture/8-klase/industriala-revolucija-8516/re-e134052d-8196-4bed-83cb-c93260558f91
4. Džeimss Vats – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/D%C5%BEeimss_Vats
5. Tvaika dzinējs – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/Tvaika_dzin%C4%93js
6. Tvaika dzinēja vēsture – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/Tvaika_dzin%C4%93ja_v%C4%93sture
7. automātiskās vadības pamati – E-studijas, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://estudijas.lbtu.lv/pluginfile.php/90343/mod_resource/content/2/Automatiskas_vadibas_pamati.pdf?forcedownload=1
8. Centrifugal governor – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_governor
9. Spinning jenny | Definition & Facts | Britannica, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.britannica.com/technology/spinning-jenny
10. Ričarda Ārkraita ietekme rūpnieciskās revolūcijas laikā – dorit meir, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.dorit-meir.com/ricarda-arkraita-ietekme-rupnieciskas-revolucijas-laika
11. Edmunda Kārtra, angļu izgudrotāja biogrāfija – Vēsture Un Kultūra – dorit meir, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.dorit-meir.com/edmunda-kartra-anglu-izgudrotaja-biografija
12. Rūpniecības apvērsuma sākums — teorija. Pasaules vēsture, 8. klase. – Uzdevumi.lv, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.uzdevumi.lv/p/pasaules-vesture/8-klase/industriala-revolucija-8516/re-27655499-130c-40e9-b051-18def5e32371
13. Cotton gin – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Cotton_gin
14. Jacquard loom | Definition, HIstory, Computer, & Facts | Britannica, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.britannica.com/technology/Jacquard-loom
15. Abraham Darby | Industrial Revolution, Iron Casting, Coal-Fired …, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.britannica.com/biography/Abraham-Darby
16. Henry Cort | Ironmaster, Innovator, & Industrialist | Britannica, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.britannica.com/biography/Henry-Cort
17. Henry Maudslay – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Maudslay
18. MIJIEDARBĪBA INOVĀCIJĀ MAZAJOS UN VIDĒJOS UZŅĒMUMOS MEŽA NOZARĒ LATVIJĀ – Latvijas Universitāte, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.lu.lv/fileadmin/user_upload/szf_faili/Petnieciba/promocijas_darbi/Matiss%20Neimanis_2013.pdf
19. Nikola Tesla | Biography, Facts, & Inventions | Britannica, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.britannica.com/biography/Nikola-Tesla
20. Izgudrojumi. Sasniegumi. Atklājumi — teorija. Pasaules vēsture, 8. klase. – Uzdevumi.lv, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.uzdevumi.lv/p/pasaules-vesture/8-klase/industriala-revolucija-8516/re-88d58245-420d-4e75-ac66-ccc75d945705
21. Industrijas 4.0 izaicinājums – Metālapstrādes nozares darbinieku sagatavošana darbam ar viedām tehnoloģijām – Masoc, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.masoc.lv/data/4change/Gramata_4change_LV.pdf
22. KONFERENCES MATERIĀLI – Aleph Files, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://alephfiles.rtu.lv/TUA01/000040253_e.pdf
23. Henrijs Besemers – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/Henrijs_Besemers
24. Second Industrial Revolution – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Second_Industrial_Revolution#Chemicals
25. Automašīna — Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/Automobilis
26. Henrija Forda tehniskās fantāzijas – Jauns.lv, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://jauns.lv/raksts/9viri/327013-henrija-forda-tehniskas-fantazijas
27. Ford Model T – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/Ford_Model_T
28. Interchangeable parts – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Interchangeable_parts#History
29. Kaspars Plotka INTELEKTUĀLĀS PILSĒTVIDES SINERĢIJAS EFEKTA IETEKME UZ PILSĒTAS ILGTSPĒJU – RTU E-books, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://ebooks.rtu.lv/wp-content/uploads/sites/32/2023/03/PD_Kaspars-Plotka_LV.pdf
30. Davosas ideologa Ceturtā industriālā revolūcija – TVNET, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.tvnet.lv/5104473/davosas-ideologa-ceturta-industriala-revolucija
31. INTEGRĀLĀ SHĒMA | Atbild Nacionālā enciklopēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://enciklopedija.lv/skirklis/38956-integr%C4%81l%C4%81-sh%C4%93ma
32. ELEKTRONIKAS PAMATI – RTU, piekļuves datums: maijs 11, 2025, http://omega.rtu.lv/etp/files/Elektronika%20book9.pdf
33. ter.:1 | Tēzaurs, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://tezaurs.lv/ter.:1
34. Ēkas vadības sistēma – Vikipēdija, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.wikipedia.org/wiki/%C4%92kas_vad%C4%ABbas_sist%C4%93ma
35. John T. Parsons – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/John_T._Parsons
36. Numerical Control: Making a New Technology (Oxford Series on Advanced Manufacturing): 9780195067729: Reintjes, J. Francis: Books – Amazon.com, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.amazon.com/Numerical-Control-Technology-Advanced-Manufacturing/dp/019506772X
37. Datorizētās ciparu vadības (CNC) metālapstrādes darbgaldu iestatītājs – Profesiju pasaule, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.profesijupasaule.lv/datorizetas-ciparu-vadibas-cnc-metalapstrades-darbgaldu-iestatitajs
38. PROGRAMMVADĪBAS DARBGALDU PROGRAMMĒŠANA METĀLAPSTRĀDĒ, IZMANTOJOT MASTERCAM LIETOJUMPROGRAMMU – DOM PIEEJA, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://dom.lndb.lv/data/obj/file/31318309.pdf
39. Computer numerical control – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_numerical_control
40. Kontrolieri, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.jumo.lv/web/products/temperature/controller
41. PLC PROGRAMMĒŠANA – AR PRIEKŠZINĀŠANĀM – Mācību centrs MAGNUM, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.mcmagnum.lv/aktuali/params/post/4128885/plc-programmesana—ar-priekszinasanam
42. Rūpniecisko robotu attīstības vēsture — ziņas — Jiangsu Biyibi Intelligent Technology Co., Ltd., piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://lv.b1brobot.com/news/the-development-history-of-industrial-robots-61436440.html
43. Industrijas 4.0 izaicinājums, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://ec.europa.eu/programmes/erasmus-plus/project-result-content/2c0388d3-04ae-4bcb-abce-7614bfee5f36/wp4.1_trainers-manual_lv.pdf
44. Kā CNC apstrādes nozare rada revolūciju ražošanā un labākajās nozarēs, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://etcnmachining.com/lv/blog/cnc-industry/
45. CILVĒKKAPITĀLA TEORĒTISKIE ASPEKTI UN TĀ NOZĪME UZ ZINĀŠANĀM BALSTĪTAS EKONOMIKAS KONTEKSTĀ, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://journals.ru.lv/index.php/LNRE/article/download/1162/1235/0
46. Fieldbus – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Fieldbus
47. Fieldbus Protocols Explained – Industrial IT Systems, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.industrialitsystems.com/resource-hub/fieldbus-protocols-explained
48. Manufacturing Automation Protocol – Wikipedia, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/Manufacturing_Automation_Protocol
49. Ilgtspējīgās viesmīlībās digitalizācijas pedagoģija – Mozello User Files, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://site-2097013.mozfiles.com/files/2097013/PR2_Pedagogy_Book_final_translated_to_latvian.pdf
50. 4.industriālā revolūcija: digitālā ekonomika un LLU studiju procesa izaicinājumi – LBTU, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.lbtu.lv/sites/default/files/2019-01/AK_2019_B_P_Rivza.pdf
51. Industry 4.0 – Sākums, piekļuves datums: maijs 11, 2025, http://www.netu.lv/kas-tas-ir/industry-40/
52. Kas ir Rūpniecība 4.0? Viss, kas jums jāzina. | Fiberroad, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://fiberroad.com/lv/resources/new-trends/what-is-industry-4-0/
53. Kas ir Industry 4.0 un kā tā darbojas? – SkyPlanner APS, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://skyplanner.ai/lv/resursi/kas-ir-industry-4-0-un-ka-ta-darbojas/
54. Digital Twin Industry 4.0 – Leading Digital Twin Solution Provider and Twin Engine – TwinUp, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.twinup.io/digital-twin-industry-4-0/
55. Industry 4.0 and Digital Twin Technology: A Symbiotic Relationship – Toobler, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.toobler.com/blog/industry-4-0-and-digital-twin
56. Profesionālā bakalaura grāds mehatronikā, Mehatronikas inženieris (RTA) – Latvijas kvalifikāciju datubāze, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.latvijaskvalifikacijas.lv/kvalifikacija/profesionala-bakalaura-grads-mehatronika-mehatronikas-inzenieris-rta/?doing_wp_cron=1726182348.8978850841522216796875
57. Industry 5.0 – European Commission – Research and innovation, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://research-and-innovation.ec.europa.eu/research-area/industrial-research-and-innovation/industry-50_en
58. Latvijas apstrādes rūpniecība šķērsgriezumā | Raksti – Makroekonomika.lv, piekļuves datums: maijs 11, 2025, https://www.makroekonomika.lv/raksti/latvijas-apstrades-rupnieciba-skersgriezuma