Lehrstuhl für Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik

Transkript

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3 Harvester 1 Stand der Technik 2 Einschub Zeitbedarf und Kosten 3 Holzernte-Verfahren 4 Einsatzbereiche, Grenzen

4 1 Stand der Technik

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6 Technische Daten frühere Harvester der BaySF Königstiger Ponsse Ergo Timberjack 1270 A Valmet Baujahr Krantyp./. HN 125 L 190 Cranab 998 Aggregat Lako 63 H B Valmet 945 Bordcomputer Motomit 4 Opti 4G TIM-3000 VMM 1100 Motorleistung [kw] Fälldurchmesser [cm] ,5 Vorschubkraft [KN] ,7 Brutto Hubmoment Kran [KNm] Schwenkmoment [KMm]./ ,2 Kranreichweite [m] 14, ,6

7 Motorleistung und mittlere Baumdimension mittlere Motorleistung [kw] ~BHD 18 ~BHD 33 ~BHD 44 Beobachtet Linear 0,0,2,4,6,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 mittleres Baumvolumen, auf 0,1fm gerundet

8 Harvester: Kosten pro MAS

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10 Gewicht und Breite Gewicht kg Breite mm Motor Typ 6-Zylinder Turbodiesel Drehmoment Nm bei U/min Hubraum 8,4 Liter Leistung 204 kw (277 PS) Hydrauliksystem Arbeitsdruck 280 bar Durchfluss l/min Kran Auslegertyp Faltarm/Parallel Hubmoment 273 knm (brutto) Reichweite 10 m Schwenkmoment 33,6 knm Aggregat (Valmet 370.2) Gewicht kg Vorschubgeschwindigkeit bis 5 m/s Ablängdurchmesser 700 mm Vorschubkraft 32 kn Öffnung obere Messer 640 mm Öffnung Walzen 600 mm Öffnung untere Messer 750 mm

11 Starkholz-Radharvester,Beispiele Valmet 941 Rottne H 20 Logset 10H Titan John Deere 1470 D Ecolog 590 C...

12 Hubmoment 10m Nach vorne <=> quer ab? >1 to netto

13 Fazit Enorme Leistungssteigerung bei neueren Harvestern Nach wie vor motormanuelle Zuarbeit im sehr starken Holz sinnvoll

14 Beispiele weiterer Innovationen, Harvester Mehrfach-Fäll- und Aufarbeitungsköpfe echte Harwarder (z.b. Valmet 801 C) Maschinen mit Funktionswechsel (Ponsse Dual) Steilhang Effizienz der Hydraulik

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16 2 Zeitbedarf und Kosten Harvester

17 Faktor Zeitstudie langfristige Beobachtung Forstschlepper: 1,1 1,4 Harvester: 1,4 1,6

18 Wie lange braucht ein Harvester pro Baum? Wieviel Holz pro Baum wird dabei geerntet? => Kosten pro Festmeter

19 Zeit pro Baum: - Baummerkmale - Hiebsmerkmale

20 Wie sehen Bäume aus? grüne Krone Stückmasse (Derbholzvolumen)

21 Wie erhält man den Massenmittelstamm? Mittleres Baumvolumen incl. X-Holz = Entnahmevolumen incl. X / Baumzahl Näherung: In Kluppliste 30% vom stärkeren Ende her abzählen

22 Tagesaufschriebe Harvester: Technische Arbeits- Produktivität (TAP) Bezug: Produktive Maschinenarbeitsstunde pmh15

23 Zeitbedarf pro Festmeter Bezug: Produktive Maschinenarbeitsstunde pmh15,8,7,6,5,4 pmh15 / fm o.r. incl. X,3,2,1 0,0 Modell tatsächlich 0,0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 mittl. Baumvolumen [fm o.r. incl. X]

24 Stückzahl Ausbeute/X-Holz X - Holz Sorten stücke X - Holz X - Holz

25 3 Holzernteverfahren

26 Kombinierte Verfahren Reinhard Pausch

27 1 Starkholz in Verjüngungsbeständen für die Forsttechnik ein Problem? RP, ARWI, TUM

28 Radharvester mit 10m Kran (4 Maschinentypen): Einzelbaum - Wahrscheinlichkeit der Zufällung [%] Datenbasis: 745 Bäume 4 Maschinentypen 7 Flächen RP, ARWI, TUM Entfernung zur Gassenmitte [m] BHD [cm]

29 Ein Raupenharvester mit 15m Kran: Einzelbaum - Wahrscheinlichkeit der Zufällung [%] Datenbasis: 763 Bäume, 1 Maschine (Königstiger) 7 Teilflächen RP, ARWI, TUM Entfernung zur Gassenmitte [m] BHD [cm]

30 Verfahren: Kombiniert 2 zufällen, standard Zufällen motman. Fällen Aufarbeiten Harvester Umsetzen Zufällen aus Zwischenzone Motormanuelles Zufällen, Harvesteraufarbeitung Zwischenfelder Rückegasse Waldstrasse Forstwirt, Motorsäge ggf. Tieflader Fällen, Aufarbeiten Harvester Bringung, Ganterung Forwarder

31 Verfahren: Motormanuelles Zufällen, Harvesteraufarbeitung Bäume außerhalb Kranreichweite

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37 Königsbronner Harvester-Verfahren Kombiniert 1 Königsbronner Zwischenfelder Rückegasse Waldstrasse Zufällen motman. Trennschnitt an Rückegasse Fällen Aufarbeiten Harvester Umsetzen ggf. Tieflader Zufällen aus Zwischenzone Forstwirt, Motorsäge Zufällen Starkholz Trennschnitt an Gasse Forstwirt, Motorsäge Fällen, Aufarbeiten Harvester Bringung, Ganterung Forwarder

38 Königsbronner Harvester-Verfahren Starkholz, Bäume außerhalb Kranreichweite

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45 Versuch Großhaager Forst Forstwirte des Forstbetriebes Wasserburg, Bayerische Staatsforsten Starker Radharvester Valmet 941 der Firma Hubert Forst Strukturreiches, licht geschlossenes Fichten Altholz 4,2 ha komplett verjüngt mit Fichte, Tanne, Buche: 2 6 m hoch 75 Efm / ha Fahrstrecke ca. 10 m pro Baum einfaches Gelände

46 Versuch Großhaager Forst Drei Verfahrens-Varianten: Standardaufarbeitung mit Harvester Harvester nach Standardzufällen motormanuell Harvester nach Zufällen, Teilvermessen und Trennschnitt ( Königsbronn )

47 Harvester nach motormanuellem Zufällen mit Teilvermessen des Erdstamms und Trennschnitt Nähe Gasse Königsbronner Harvesterverfahren Gasse nach Kieser, 2006 Fixlänge 1 Fixlänge 2 Fixlänge 3

48 Technische Arbeitsproduktivität motormanuelles Zufällen Heindl (2007), TUM, ARWI TAP [Efm/h], LK 1, TAP Standard TAP 8 Meter TAP 12 Meter TAP 16 Meter Modell Standard Modell 8 Meter Modell 12 Meter Modell 16 Meter 1ha pro Mann und Tag 2ha pro Mann und Tag standard 12 m Königsbronn Anteil Allgemeine Zeiten: 20% und Korrekturfaktor: LK = 1, Einzelbaumvolumen Volumen [Efm or] [Efm o. R.]

49 Technische Arbeitsproduktivität starker Radharvester Heindl (2007), TUM, ARWI BHD [cm] TAP Harvester TAP Zugefällt TAP Königsbronn 300 Efm Pro Tag Anteil Allgemeine Zeiten: 20% und Korrekturfaktor Dauereinsatz: LK = 1,5 TAP [Efm/h], LK Efm pro Tag 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Volum en [Efm or]? Einzelbaumvolumen [Efm o. R.]

50 Voraussetzung Gute Qualität des Zufällens, optimal: Kronenansatz in Gassennähe Kein Verhau, möglichst keine übereinanderliegende Bäume -> Holzanfall nicht zu hoch Geübter Fahrer

51 Mittlere Holzerntekosten für Einfaches Zufällen, starker Radharvester und Rückung mit Forwarder frei Waldstraße Annahmen: Forstwirt mit MS 35 / h kw Radharvester: 160 / MAS Fichte, licht geschlossen 32 Entnahme:100 Efm/ha 28 Gassenabstand [m] BHD [cm] 24 pro Efm 200 m Rückedistanz mäßiges Gelände flächige hohe Vorausverjüngung

52 Ein Holzernteverfahren für laubholzreiche Verjüngungsbestände (Ergebnisse eines Projektes im Auftrag der ANW)

53 Anforderungsprofil an das Verfahren: einsetzbar in strukturreichen Beständen Starkes Laub- und Nadelholz, mit anfallendes schwächeres Holz pfleglich auch in verjüngten Beständen Gassenabstand 40m möglich passable Produktivität, wenig Beiseilung flexible Holzsorten, Langholz und Kurzholz, Laub- und Nadelholz

54 HSM 904Z 6WD Kran-Zangenschlepper

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56 Pirschweg 7 ha Tannenhau 7 ha

57 Prozess-Darstellung: Puffer Entscheidung, Verzweigung Aktivität

58 Bestandsvorbereitung Bestand Rückegassen, Lagerstreifen, Auszeichnen vorbereiteter Bestand

59 Motorsägenarbeit vor der Bringung vorbereiteter Bestand -fällen - entasten -vermessen - Trennschnitt Positionen markieren - Kronen abtrennen - weitere Trennschnitte nur wenn nötig für das Freiräumen der Gasse Rohschäfte, Sortenstücke

60 Rückung Rohschäfte, Sortimente Stücke schadfrei bringbar? nein verbleibende Stücke ja nein Gasse geräumt? ja verbl. Stämme über Gasse legen Stämme bereit für Trennschnitte Rückung Trennschnitte vorläufige Polter

61 Abschließende Arbeiten am Lagerplatz vorläufige Polter Trennschnitte, ggf. Vermessung, Anschreiben* (Lagerplatz) fertigpoltern * Vermessung, Anschreiben am Lagerplatz entfällt bei Werksmaß endgültige Polter

62 R.Gasse räumen, einfache Stämme rücken HSM

63 beginnend vom Gassenende schwierige Stämme über Gasse legen: Kran nutzen, Beiseilen vermeiden HSM

64 Schlepper setzt Arbeit in neuer Gasse fort Trennschnitte mit Motorsäge entlang Gasse

65 Entzerrung Motorsägenarbeit und Rückung Gasse fertigrücken HSM

66 Tap [Efm o.r. / MAS] Rückung Kranzangenschlepper inklusive Fertigpoltern, 15% Allgemeine Zeiten mittleres Holzvolumen der Sortenstücke je Fuhre [Efm o.r.] Fahrstrecke zur Waldstraße [m] 0,5 1 1,

67 Fazit aus forsttechnischer Sicht ist deutlich mehr Starkholz erwünscht! es gibt flexible, wirtschaftliche Verfahren! Voraussetzungen: - gute Organisation - Aus- und Fortbildung - Erfahrung

68 4 Einsatzbereiche, Grenzen

69 Beurteilungsdimensionen Technik Einsatzplanung und Organisation Waldbau Naturschutz und Ökologie Holztransport und Holzverwertung Arbeitssicherheit und Ergonomie

70 1 Welche Einflußgrößen, Anforderungen gibt es? 2 Welche sind am wichtigsten? 3 Wie hängen sie untereinander zusammen? 4 Wo liegen die optimalen Einsatzbereiche? 5 Wo liegen die Einsatzgrenzen?

71 Einsetzbarkeit [%] 0 Einflußfaktor

72 Beispiel Einsatzbereich Einsatzgrenzen 100 Einsetzbarkeit [%] 80 Optimalbereich Hangneigung, bergab [%] Hangneigung, bergauf [%

73 Beispiel Einsatzbereich mit Wechselwirkung Gassenabstand Optimalbereich Einsatzgrenze 0 BHD

74 Liste Bezeichnung des Verfahrens: Beurteilungssicht: - Technik - Waldbau - Naturschutz, Ökologie - Einsatzplanung und Organisation - Holzlogistik und Holzverwertung - Arbeitssicherheit und Ergonomie mit welchen anderen Parametern bestehen wichtige Wechselwirkungen? hier: Parameter der Einsatz-Situation Parameter mit Werten 0 oder 1 (= nicht zutreffend, zutreffend): 0 oder 1 bzw. zugehörige Abkürzungen einsetzen Einheit Optimum bei Optimum Untergrenze Optimum Obergrenze min max einsetzbar [%] bei Opt. A B C

75 Experteneinschätzung technische Einsatzbereiche

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77 BHD [cm] (~ 2,5 Efm) 40 (~ 1,6 Efm) Optimal Grenze im Laubholz sinken Obergrenzen des Baumvolumens um 1/3 30 (~ 0,9 Efm) 20 (~ 0,4 Efm) 10 (~ 0,1 Efm) Abstand zur Gasse [m] Einsetzbarkeit des Königsbronner Harvesterverfahrens: Abstand zur Gassenmitte und BHD

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79 Einsetzbarkeit [%] Gassenabstand [m] ohne Verjüngung mit Verjüngung über 1m Einsetzbarkeit des Harvesters im Standardverfahren mit bzw. ohne Vorausverjüngung

80 Höhe der Verjüngung [m] Gassenabstand [m] optimal optimal, Liftkabine Grenze Einsetzbarkeit des Harvesters im Standardverfahren: Höhe der Vorausverjüngung und Gassenabstand

81 Einsetzbarkeit [%] Gassenabstand [m] ohne Verjüngung mit Verjüngung über 1m Einsetzbarkeit des Königsbronner Harvesterverfahrens: Abstand zur Gassenmitte und BHD

82 und Angewandte 100 Informatik Einsetzbarkeit [%] "SAK" 0 "C" 2 "B" 4 "A" 6 äußere Holzqualität Königsbronner Harvester, standard Harvester, Laubholz Harvester, standard (HKS) Harvester, standard ("gutes B") Einsetzbarkeit und äussere Holzqualität ( SAK: stark astig und/oder krumm )

83 und Angewandte 100Informatik Einsetzbarkeit [%] Harvester-Forwarder: technische Machbarkeit und wirtschaftliche Praktikabilität abhängig von der Sortenzahl pro Baum Sortenzahl pro Baum technisch machbar wirtschaftlich praktikabel

84 Einsetzbarkeit [%] Eingriffstärke [fm/ha] technisch machbar wirtschaftlich praktikabel Harvester-Forwarder: technische Machbarkeit und wirtschaftliche Praktikabilität abhängig von der Eingriffsstärke in fm/ha

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86 100 "morastig" Bodenzustand 50 "rutschig" optimal Grenze, beladen Grenze, unbeladen 0 "trocken" "bergab" Hangneigung [%] "bergauf" Einsetzbarkeit Forwarder abhängig von Hangneigung, Hangrichtung und Bodenzustand

87 und Angewandte 100 Informatik Machbarkeit [%] "Naturnähe" [%] technisch machbar wirtschaftlich praktikabel? Schema zur technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit unterschiedlicher Grade der Naturnähe

88 Weiterer Ansatz: Beurteilung von Holzerntesituationen

89 1. Einsetzbarkeit Holzernteverfahren (Kuratoriumsprojekt A36) 919_6 Lehrstuhl für R. Pausch, Lehrstuhl TU München, Tel 08161/ Fax: -67 mail: Im Folgenden ist ein zufällig erzeugter Bestand mit Hiebsmaßnahme skizziert. Bitte beurteilen Sie die Maßnahme samt den unten aufgeführten Holzernteverfahren. Annahme zunächst: kein Langholz, Rad-Maschinen. Soweit nicht angegeben: Rahmenbedingungen des Wuchsgebietes, eigene Erfahrungen hinterlegen. Beschreibung der Situation. Nutzungsart "Verjüngungsnutzung". Standort Wuchsgebiet: 8 Frankenwald, Fichtelgebirge und Steinwald Wuchsbezirk: g 6 Bayerisches Vogtland Sonderstandort? (vgl. auch Naturschutzgesetz): Block-Hangschuttwald Fichte erreicht im Alter 100 eine Oberhöhe von: 26 [m] ("Oberhöhenbonität Fichte") Fichte standortgerecht? (Note 1 bis 5): 1,3 -> Ziel führende Fichte möglich Eiche, Tanne, Kiefer im Bestockungsziel gefordert?: ohne Eiche ohne Tanne ohne Kiefer Hangneigung [%]: 20 Waldbestand Fläche [Hektar]: 10 Vorrat: 90 [Erntefestmeter / Hektar] Stammzahl pro Hektar: 47 = im Mittel m² pro Baum: 213 Baumart mit höchstem Vorratsanteil: Kiefer Mischungsform des Altbestands: Reinbestand Verjüngungs-, Jungwuchsschicht % d. Fläche: 75 Ø Höhe [m] 5,2 Höhenbereich: von [m]: 3,9 bis [m]: 14,3 Form der vorausverjüngten Bereiche: horstweise bis flächig Laubholzanteil der Verjüngung [0 bis 100%]: 50 davon Eiche [0 bis 100%]: 0 Erschließung Rückegassenaufhieb: vorhanden Ø Entfernung zu LKW-Forststraße [m]: 490 Ø Gassenmittenabstand [m]: 16 Details nach Baumarten Fichte Kiefer Buche Eiche Holz-Vorrat [Erntefestmeter pro Hektar]: = Anteil am Vorrat pro Hektar [%]: Holzqualität. Note 1 bis 5, mit 3 = normale Qual.: Stammzahl pro Hektar: BHD des Volumen-Mittelstamms [cm]: Höhe des Volumen-Mittelstamms [m]: H-D-Wert Volumen-Mittelst. (= 100*Höhe/BHD): Holzvolumen Volumen-Mittelstamm [Efm]: --- 1, Einschlag mittlere Stückmasse [Efm/Baum]: --- 1, nach Baumarten Anzahl Entnahmebäume pro Hektar: (kein Langholz) Erntefestmeter pro Hektar: in % des Vorrats der Baumarten: Erntefestmeter pro Hieb: Einschlag pro Hektar: 32 Efm = 22 Bäume gesamt pro Hieb: 315 Efm = 35 % d. Vorrats Waldbau-Verfahren (Schwerpunkt): Absäumen oder Teilräumung Zeit bis Liefertermin [maximal... Wochen]: 6 Liefertermin (frei Werk): 19. Dez

90 Mit welcher Wahrscheinlichkeit, d.h. in wieviel Prozent solcher Fälle ist mit den Verfahren 1-6 die Maßnahme... (Prozentwert eintragen; 100% = "in jedem Fall"; 0% = "keinesfalls")..rein technisch komplett machbar:..organisatorisch machbar:..arbeitstechnisch sicher genug:..aus Naturschutzsicht akzeptabel:..bzgl. Bodenschutz akzeptabel:..waldbaulich akzeptabel:..für die Holzverwertung akzeptabel:..ökonomisch machbar..insgesamt machbar und akzeptabel: Gesamtnote (1-5): Radharvester, Forwarder Zufällen Fällen M.Säge, Rad- Aufarbeiten harvester, Motorsäge, Forwarder Forwarder Zufällen M.Säge, Trennschnitt Radharvest., Forward.: "Königsbr." Fällen M.Säge, Beiseilen Schlepper, Radharvest., Forwarder Fällen Aufarbeiten Motorsäge, Schlepper