الميكنة

يعود تاريخ الدواليب المائية إلى العصر الروماني، وكانت تُستخدم لطحن الحبوب ورفع مياه الري. كما استُخدمت المنافيخ التي تعمل بالطاقة المائية في أفران الصهر في الصين عام 31 ميلاديًا. ^{[ 4 ]} وبحلول القرن الثالث عشر، كانت الدواليب المائية تُشغّل مناشر الأخشاب ^{[ 5 ]} ومطارق الطحن ، لسحب القماش ودق الكتان، ولاحقًا خرق القطن، لتحويلها إلى لب لصناعة الورق. وتظهر مطارق الطحن وهي تسحق الخام في كتاب " دي ري ميتاليكا " (1555).

كانت الساعات من بين أكثر الأجهزة الميكانيكية المبكرة تعقيدًا. وكان صانعو الساعات من أهم مطوري أدوات الآلات، بما في ذلك آلات قطع التروس والبراغي، كما شاركوا في التطوير الرياضي لتصاميم التروس. وكانت الساعات من أوائل المنتجات التي تم إنتاجها بكميات كبيرة، بدءًا من حوالي عام 1830. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

كانت المنافيخ التي تعمل بالطاقة المائية لأفران الصهر، والتي كانت تُستخدم في الصين في العصور القديمة، مستخدمة في أوروبا بحلول القرن الخامس عشر. يحتوي كتاب "De re Metallica" على رسومات متعلقة بمنافيخ أفران الصهر، بما في ذلك رسمة تصنيع.

أدى تحسين تصميم التروس إلى تقليل التآكل وزيادة الكفاءة. وقد طُوّرت تصاميم التروس الرياضية في منتصف القرن السابع عشر. صمّم المهندس والرياضي الفرنسي ديزارج أول طاحونة ذات أسنان إيبسيكلويدي وبنىها حوالي عام 1650. وفي القرن الثامن عشر، شاع استخدام التروس الحلزونية ، وهي تصميم رياضي آخر. وتُعدّ التروس الحلزونية أفضل من التروس الإيبسيكلويدي في تعشيق التروس ذات الأحجام المختلفة. ^{[ 7 ]} كما شاع استخدام آلات قطع التروس في القرن الثامن عشر. ^{[ 6 ]}

استُخدم محرك نيوكومن البخاري لأول مرة لضخ المياه من منجم عام 1712. أدخل جون سميتون التروس والمحاور المعدنية إلى عجلات المياه في منتصف القرن الثامن عشر وحتى النصف الأخير منه. بدأت الثورة الصناعية بشكل رئيسي بآلات النسيج، مثل آلة الغزل جيني (1764) وآلة الغزل المائي (1768).

أدى الطلب المتزايد على القطع المعدنية المستخدمة في آلات النسيج إلى اختراع العديد من أدوات الآلات في أواخر القرن الثامن عشر وحتى منتصف القرن التاسع عشر. بعد العقود الأولى من القرن التاسع عشر، حلّ الحديد تدريجيًا محل الخشب في التروس والمحاور في آلات النسيج. وفي أربعينيات القرن التاسع عشر، طُوّرت أدوات الآلات ذاتية التشغيل . كما طُوّرت آلات لصنع المسامير حوالي عام ١٨١٠. وفي عام ١٨٠١، سُجّلت براءة اختراع آلة فوردرينير لإنتاج الورق بشكل متواصل ، مما أدى إلى استبدال الطريقة اليدوية التقليدية التي كانت تُستخدم لقرون في صناعة أوراق الورق بشكل منفرد.

كانت آلة البذر، التي اخترعها جيثرو تول حوالي عام 1700، من أوائل الأجهزة الميكانيكية المستخدمة في الزراعة. وقد أتاحت هذه الآلة توزيعًا أكثر انتظامًا للبذور وعمقًا للزراعة مقارنةً بالطرق اليدوية، مما زاد من المحصول ووفر البذور الثمينة. وفي عام 1817، اختُرعت أول دراجة هوائية واستُخدمت في ألمانيا. وشهدت الزراعة الآلية نموًا كبيرًا في أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر مع ظهور الحصادات التي تجرها الخيول وآلات الدراس التي تعمل بقوة الخيول . ^{[ 8 ]} وبحلول أواخر القرن التاسع عشر، استُخدمت الطاقة البخارية في الدراس، وظهرت الجرارات البخارية. وبدأ استخدام محركات الاحتراق الداخلي في الجرارات في أوائل القرن العشرين. وكان الدراس والحصاد يُجرى في الأصل باستخدام ملحقات للجرارات، ولكن في ثلاثينيات القرن العشرين، استُخدمت الحصادات المركبة ذاتية الدفع.

في منتصف القرن التاسع عشر وحتى أواخره، أصبحت الأجهزة الهيدروليكية والهوائية قادرة على تشغيل العديد من العمليات الميكانيكية، مثل تحديد مواقع الأدوات أو قطع العمل. ^{[ 9 ]} تُعدّ آلات دقّ الركائز ومطارق البخار أمثلة على ذلك في الأعمال الشاقة. في مجال تصنيع الأغذية، يمكن للأجهزة الهوائية أو الهيدروليكية بدء وإيقاف تعبئة العلب أو الزجاجات على سير ناقل. يستخدم نظام التوجيه المعزز آليًا في السيارات آليات هيدروليكية، كما هو الحال في جميع معدات نقل التربة تقريبًا، ومعدات البناء الأخرى، والعديد من ملحقات الجرارات. تُستخدم الطاقة الهوائية (عادةً الهواء المضغوط) على نطاق واسع لتشغيل الصمامات الصناعية.

بحلول أوائل القرن العشرين، اكتسبت الآلات القدرة على أداء عمليات أكثر تعقيدًا كانت تُنجز سابقًا بواسطة حرفيين مهرة. ^{[ 10 ]} ومن الأمثلة على ذلك آلة تصنيع الزجاجات التي طُوّرت عام 1905. فقد حلت هذه الآلة محل نافخي الزجاج ذوي الأجور المرتفعة وعمالة الأطفال، وأدت إلى الإنتاج الضخم للزجاجات. ^{[ 11 ]}

بعد عام 1900، تم تزويد المصانع بالكهرباء ، واستُخدمت المحركات الكهربائية وأجهزة التحكم لأداء عمليات ميكانيكية أكثر تعقيدًا. وقد أدى ذلك إلى ميكنة عمليات تصنيع جميع السلع تقريبًا.

في مجال التصنيع، حلت الميكنة محل الطرق اليدوية في إنتاج السلع. المحركات الرئيسية هي أجهزة تحول الطاقة الحرارية أو الكامنة أو الحركية إلى طاقة ميكانيكية. تشمل المحركات الرئيسية محركات الاحتراق الداخلي، وتوربينات الاحتراق (المحركات النفاثة)، وعجلات وتوربينات المياه، وطواحين الهواء وتوربينات الرياح، ومحركات وتوربينات البخار. معدات النقل الآلية، مثل القاطرات والسيارات والشاحنات والطائرات، هي تصنيف للآلات يتضمن فئات فرعية حسب نوع المحرك، مثل محركات الاحتراق الداخلي، وتوربينات الاحتراق، والبخار. داخل المصانع والمستودعات ومخازن الأخشاب وغيرها من عمليات التصنيع والتوزيع، حلت معدات مناولة المواد محل النقل اليدوي أو عربات النقل اليدوية. ^{[ 10 ]}

في مجال التعدين والحفر، حلت الجرافات الآلية محل المعاول والمجارف. ^{[ 10 ]} كان يتم تكسير الصخور والخامات لقرون باستخدام مطارق التكسير التي تعمل بالطاقة المائية ، ولكن تم استبدال مطارق التكسير بكسارات الخامات الحديثة ومطاحن الكرات .

تُستخدم أنظمة ومعدات مناولة المواد السائبة لمجموعة متنوعة من المواد بما في ذلك الفحم والخامات والحبوب والرمل والحصى والمنتجات الخشبية. ^{[ 10 ]}

تشمل معدات البناء الرافعات ، وخلاطات الخرسانة ، ومضخات الخرسانة ، ورافعات الوصول ، ومجموعة متنوعة من الأدوات الكهربائية.

تشير الآلات التي تعمل بالطاقة اليوم عادةً إلى تلك التي تعمل بمحرك كهربائي أو محرك احتراق داخلي. قبل العقد الأول من القرن العشرين، كانت الآلات التي تعمل بالطاقة تشير عادةً إلى تلك التي تعمل بمحرك بخاري أو بمحرك مائي أو بمحرك هوائي.

كانت العديد من الآلات وأدوات الآلات المبكرة تعمل بالطاقة اليدوية، ولكن معظمها تحول إلى الطاقة المائية أو البخارية بحلول أوائل القرن التاسع عشر.

قبل إدخال الكهرباء ، كانت الطاقة في المطاحن والمصانع تُنقل عادةً عبر عمود نقل الحركة . سمحت الكهرباء بتشغيل كل آلة على حدة بمحرك منفصل فيما يُعرف بنظام الدفع الموحد . مكّن هذا النظام المصانع من تنظيم أفضل، كما سمح بتشغيل الآلات المختلفة بسرعات متفاوتة. وسمح أيضاً بسرعات أعلى بكثير، وهو أمر بالغ الأهمية خاصةً لآلات التشغيل . ^{[ 12 ]}

تُعدّ الأتمتة خطوةً متقدمةً على الميكنة . فقد تطلّبت آلات الإنتاج المبكرة، مثل آلة نفخ الزجاجات (حوالي تسعينيات القرن التاسع عشر)، تدخلاً كبيراً من المشغل. وبحلول عشرينيات القرن العشرين، بدأت الآلات الأوتوماتيكية بالكامل، التي تتطلب اهتماماً أقل بكثير من المشغل، بالانتشار. ^{[ 10 ]}

يُستخدم هذا المصطلح أيضًا في المجال العسكري للإشارة إلى استخدام المركبات المدرعة المجنزرة ، وخاصة ناقلات الجنود المدرعة ، لنقل القوات ( المشاة الآلية ) التي كانت ستسير سيرًا على الأقدام أو تستقل الشاحنات إلى ساحة المعركة. في المصطلحات العسكرية، تشير كلمة "آلية" إلى الوحدات البرية القادرة على القتال من المركبات، بينما تشير كلمة "مُحركة" إلى الوحدات ( المشاة الآلية ) التي تُنقل إلى ساحة المعركة في مركبات غير مدرعة مثل الشاحنات. وبالتالي، تُعتبر وحدة المدفعية المقطورة مُحركة، بينما تُعتبر الوحدة ذاتية الدفع آلية.