Tvåmaskinsystem
Avverkning
Lastning
Transport
Lossning
Direktlastningens
potential: ingen tidsåtgång
för lastning (ca 30 % i tvåmaskinsystemet)
Slutavverkningsdrivare
Avverkning
Transport
Lossning
Risk vid direktlastning:
Drivaren: Stor andel transport
och lossning påverkar prestationen negativt och minskar
konkurrenskraften.
Skyttelsystem 1
Avverkning
Transport
Lossning
Väntetid
Väntetid
Väntetid
lossning
Extra
transporttid
Skyttelsystemen: Om tiden
för transport och lossning är
längre än tiden för avverkning
hamnar väntetiden hos avverkningsenheten, vilket innebär
prestationsförluster.
Skyttelsystem 2
Avverkning
Transport
Lossning
Väntetid
Extra
Väntetid
Väntetid transporttid
lossning
Tidsåtgång (h/m3fub)
Tidsåtgång i de olika systemen vid medelstammen 0,4 m3 fub och 300 m
transportavstånd. Tidsåtgången är betydligt kortare hos direktlastningssystemen, då lastningstiden bortrationaliserats. Systemen belastas dock
av en hög systemkostnad jämfört med skördare och skotare, vilket begränsar
konkurrenskraften.
Resultat
FRÅN SKOGFORSK NR. 18 2012
Direktlastande system
– en utvärdering
Ett sätt att effektivisera drivningen är direktlastning. Att virket läggs
direkt i lastutrymmet i stället för att mellanlagras på marken sparar
tid och energi.
På senare tid har två system för direktlastning testats och utvärderats: en slutavverkningsvariant av drivaren (Fiberdrive 1750) samt
skyttelsystemet Besten med virkeskurir, här kallat Skyttelsystem
1. I samband med test av skyttelsystemet testades även ett system
där en skördare direktlastade kurirerna. Syftet var att simulera ett
system där skördaren i stället bemannas och åtföljs av två autonoma
skyttlar. Detta system kallas i analysen för Skyttelsystem 2.
I detta Resultat redovisas resultat från tester och praktisk drift
för dessa direktlastningssystem. Dessutom sammanfattas för- och
nackdelar samt potentialerna i direktlastningssystemen jämfört med
det traditionella tvåmaskinsystemet bland annat utifrån förarnas
synpunkter.
Demonstration
FoU-start
Implementerat
Isabelle Bergkvist
[email protected]
Tel 018-18 85 95
"Skyttelsystemet har stor potential att konkurrera
i framtiden förutsatt att kostnaderna i systemet
sänks, genom t.ex. automation.
Men drivarsystemet är "en lågt hängande frukt",
som förmodligen kan konkurrera med
tvåmaskinsystemen redan idag."
DIREKTLASTANDE SYSTEM
- några nyckeltal baserade på studier och praktisk drift.
Tvåmaskinsystem
Tvåmaskinsystem
Tvåmaskinsystem
Systemkostnad: skördare 1200
kr/h, skotareskördare
900 kr/h1200
Systemkostnad:
skördare
1200 kr/h, skotare 900 kr/h
Systemkostnad:
kr/h, skotare
900 kr/h
TU (Teknisk utnyttjandegrad):
skördareutnyttjandegrad):
85 %, skotare TU
90 %
(Teknisk
utnyttjandegrad):
85 %, skotare 90 %
TU (Teknisk
skördare
85 %, skotare 90skördare
%
Lastkapacitet: 20 m3fub Lastkapacitet: 20 m3fub Lastkapacitet: 20 m3fub
3fub)
Drivningskostnad i klenDrivningskostnad
skog (kr/m3fub) i klenDrivningskostnad
skog (kr/m3Drivningskostnad
fub) i klen skog i(kr/m
grov
Drivningskostnad
skog (kr/m3fub) i grovDrivningskostnad
skog (kr/m3fub) i grov skog (kr/m
Skyttelsystem 1
Skyttelsystem 2
Skyttelsystem 1
Skyttelsystem 2
Tvåmaskinsystem
Tvåmaskinsystem
e
200
Tvåmaskinsystem
e
ngsdrivar
Slutavverkni
100
Skyttelsystem 1
Skyttelsystem 2
ngsdrivare
ngsdrivar
Slutavverkni
Slutavverkni
Komment
300
400100 500200 600300 700400100 500200 600
100
300 700
200
400 300
500 400
600
100 500
700
200 600300 700400100 500200 600300 700400
500
6
Transportavstånd (meter) Transportavstånd (meter) Transportavstånd
Transportavstånd
(meter)
(meter) Transportavstånd (meter) Transportavstånd (meter)
Arbetskraftsutnyttjande
(m fub/dagsverke)
3fub)
3fub)
Produktion (m3fub/dagsverke)
Produktion (m3fub/dagsverke)
Produktion
(m3fub/dagsverke) (l/m
Bränsleförbrukning
Bränsleförbrukning
(l/mBränsleförbrukning
(l/m3fub)
200
200
3
200
150
150
150
100
100
100
50
50
50
0
Klen skog
0
Grov
Klen skog
skog
0
Grov
Klenskog
skog
100
200
skog
300 Grov
400
100 500200 600300 700400100 500200 600300 700400
500
6
Transportavstånd (meter) Transportavstånd (meter) Transportavstånd (meter)
Skyttelsystem Skyttelsystem
1
1Skyttelsystem 1
Skytt
Bemannade kurirer och fjärrstyrd avverkningsenhet.
Bemannade kurirer och fjärrstyrd avverkningsenhe
Konceptu
Bemannade kurirer och fjärrstyrd avverkningsenhet.
och fjärrs
Systemkostnad: 2100 kr/h
Systemkostnad: 2100 kr/h
Systemkostnad: 2 100 kr/h
TU: 75 %
TU: 75 %
Lastkapacitet: 16 m3fub Lastkapacitet: 16 m3fub
Relativ avverkningsprestation*: 130 %
TU: 75 %
Lastkapacitet: 16 m3fub
Relativ avverkningsprestation*: 130 %
Relativ avverkningstid*: 130 %
*) i jämförelse med skördarens medelvärde. Momenttiderna har jämförts och de olika systemen har
belastats med en längre relativ avverkningstid jämfört med skördaren då skillnaderna varit systembundna.
Skyttelsystem 1 hade under studierna stora problem med positionering av skyttlarna samt med upparbetningen
vilket förklarar 30 % ökad avverkningstid jämfört med skördaren.
Skyttelsystem 2 har en rel. avverkningstid på 100 % eftersom en konventionell skördare används.
Eventuellt borde avverkningen hämmas av direktlastningen, men å andra sidan bör framtida autonoma skyttlar
"känna av" var avverkningsaggregatet befinner sig och därför positionera sig bättre.
Systemkost
TU: 75 %
Lastkapacit
Relativ avve
Slutavverkningsdrivare
Slutavverkningsdrivare
Systemkostnad:
1200 kr/h
TU: 83 %
Systemkostnad:
Lastkapacitet: 19 1200
m3fubkr/h
TU:
83 avverkningsprestation*:
%
Relativ
113 %
Lastkapacitet: 19 m3fub
Relativ avverkningstid*: 113 %
Teknisk utveckling
Förväntad effekt
Fiberdrive 1750
är utrustad med 10 hjul, band
Teknisk
utveckling
Lägre marktryckeffekt
(konstant marktryck på alla
Förväntad
och individuell dämpning (pendelarmar).
Fiberdrive 1750 är utrustad med 10 hjul, band
ochtill
individuell
dämpning (pendelarmar).
Kommentarer
diagrammen
hjulen). Bättre vibrationsdämpning och därmed även
bättre (konstant
arbetsmiljö,
samt möjlighet
Lägre
marktryck
marktryck
på alla
till högreBättre
framryckningshastighet.
hjulen).
vibrationsdämpning och därmed även bättre arbetsmiljö, samt möjlighet
Större och variabelt lastutrymme.
Effektivare
terrängtransport av virke, bättre
till
högre framryckningshastighet.
möjlighet
att sortera
lasset. och skyttelsystem.
Systemanalyserna bygger på tidsåtgång från studier och
uppföljning
avpå
drivare
Större och variabelt lastutrymme.
Effektivare terrängtransport av virke, bättre
Snabbkoppling för aggregatsbyte mellan
Effektivare avverkning, effektivare lossning,
möjlighet att sortera på lasset.
Drivning med tvåmaskinsystemet
är tidsatt utifrån
samt skogsföretagens
egna
uppföljningar.
konventionellt avverkningsaggregat
och tidigare studier
lägre bränsleförbrukning
i och med
att det
skotargrip.
tunga skördaraggregatet
(ca 1 ton)lossning,
inte ”följer
Snabbkoppling
för aggregatsbyte mellan
Effektivare
avverkning, effektivare
Detta är lönsamt
på en Drivare om bytet
med”bränsleförbrukning
vid lossning av virket
konventionellt
avverkningsaggregat
ochstuderats men
lägre
i och med
att deten test där en skördare
Tidsåtgången med
autonoma
skyttlar har aldrig
tiden
kunde ändå skattas
utifrån
genomförs på mindre än 5 min. Snabbfästet på
skotargrip.
tunga skördaraggregatet (ca 1 ton) inte ”följer
direktlastade två
skotare,
samt
beräkningar
av
tiden
för
olika
arbetsmoment
jämfört
med
tvåmaskinsystem.
Fiberdrive
möjliggör
ett
byte
på
10–20
sekunder.
Detta är lönsamt på en Drivare om bytet
med” vid lossning av virket
genomförs på mindre än 5 min. Snabbfästet på
Höj och sänkbar hytt
förenklar lossningen och underlättar vid
Systemkostnaderna
bestårett
avbyte
uppskattade
kostnader Detta
för kapital,
löner och bränsleförbrukning. Kostnaden för
Fiberdrive möjliggör
på 10–20 sekunder.
flytt av maskin mellan avverkningstrakter
skyttelsystemen
antas vara samma som kostnaden för skördare
och skotare för att förenkla jämförelsen.
Höj och sänkbar hytt
Detta förenklar lossningen och underlättar vid
flytt av maskin mellan avverkningstrakter
Systemkostnaderna har sedan multiplicerats med tidsåtgången för de olika systemen, vilket ger en skattad kostnad
per m3. Terrängtransportavståndet antas vara 300 m i samtliga fall.
Kommentarer till diagrammen
Skyttelsystemen
kunde inte konkurrera i klen skog med avseende på kostnad per m3. Orsaken är en låg
prestationsnivå i kombination med överkapacitet i systemet (för transportenheterna). I grövre skog finns en större
potential. Skyttelsystem 2 hade i analysen samma kostnadsnivå som tvåmaskinsystemet och drivaren, förutsatt att
väntetiderna minimeras i systemet (att transport och lossning tar lika lång tid som avverkning av ett lass).
Drivaren stod sig väl i konkurrensen med tvåmaskinsystemet, förutsatt att andelen transport/lossning inte blir för stor.
Bränsleförbrukningen blev lägre i direktlastningssystemen eftersom drivningen effektiviseras då arbetsmoment rationaliseras
bort. För skyttelsystemen kompenseras det större antalet maskiner i systemet av att dessa står en stor andel av tiden på tomgång.
Det minskar den momentana förbrukningen för varje maskinenhet.
Arbetskraftsutnyttjandet var bra i drivarsystemet, då både avverkning och transport sköts av en maskin och en förare, vilket
t.ex. minimerar andelen flyttid. Dessutom ger den lägre tidsåtgången per m3 ytterligare fördelar jämfört med tvåmaskinsystemet.
När det gäller arbetskraftsutnyttjande har Skyttelsystem 2 en mycket stor potential, eftersom transport och lossning antas
utföras helt autonomt.
Skyttelsystem 2
Konceptuellt
system: bemannad
skördare
Skyttelsystem
2
Konceptuellt
system: bemannad
skördare
och fjärrstyrda/autonoma skyttlar.
och fjärrstyrda/autonoma skyttlar.
Systemkostnad: 2100 kr/h
Systemkostnad:
2 100 kr/h
TU:
75 %
TU: 75 %
Lastkapacitet:
16 m3fub
Lastkapacitet:
16 m3fub
Relativ
avverkningsprestation*:
100 %
Relativ avverkningstid*: 100 %
Direktlastning i praktisk drift - resultat
Utvärdering
Våra tester av direktlastningssystemen kan
kort sammanfattas med nedanstående
punkter. Där ingår även förarnas kommentarer utifrån deras perspektiv.
Fördelar
Effektivare drivning.
•
•
•
•
•
•
•
•
Arbetsväxling kan ge roligare och mer utmanande/inspirerande avverkning.
Föraren hanterar hela kedjan från stubbe till avlägg.
Systemen är alltid i balans mellan avverkning och skotning.
Inget virke på marken, vilket innebär att föroreningar på virket undviks och inget virke glöms under snö.
Inget förstört skogslager under värmeperioder.
Bra och tillförlitliga uppgifter om vilka volymer och sortiment som finns i väglager.
Låg bränsleförbrukning.
Nackdelar
Skyttelsystem 1 ger en del svårighet med sikten vid positionering av avverkningsenheten, tillgänglighet till maximalt antal stammar från samma uppställningsplats och bra åtkomst till
lastutrymmet. Problemen ökar i små bestånd (och bestånd med mycket naturhänsyn) där
kanthuggning utgör en stor andel av avverkningen.
•
•
•
Skyttelsystem innebär även dyrare och mera komplicerad flytt av flera maskinenheter.
Det finns en betydande risk att TU blir lågt för de olika skyttelsystemen eftersom det saknas
buffert i systemet. Avverkningsenheten behövs alltid tillsammans med minst en skyttel.
Skyttlarna kan dock användas som (dyra) skotare.
•
Prestationen i direktlastningen sjunker vid högre lassfyllnad, eftersom kvistningsarbetet måste ske snett uppåt, vilket ger mer påfrestning på kran och aggregat samt försämrad sikt.
•
Stort behov av stora avlägg med bra intern logistik eftersom alla sortiment måste kunna
transporteras ut till avlägg samtidigt.
Från forskning till tillämpning
Drivarna har stor potential
I dagsläget finns flera projekt i samarbete
mellan tillverkare, brukare och forskning
där nytillverkade slutavverkningsdrivare
ska testas, bl.a. med avseende på nyckelfaktorerna i detta resultatnummer.
Skogforsk följer och medverkar i denna
utveckling. Drivaren har en fortsatt stor
potential att kunna konkurrera med
tvåmaskinsystemet på stora andelar av
avverkningsarealerna.
Skyttelsystemen kan utvecklas
Skyttelsystemen tillverkas i dagsläget
inte. Arbetet med Bestensystemet (Skyttelsystem 1) har dock avkastat ny kunskap
om automation och fjärrstyrning, samt
vidgat teknik- och metodutvecklingen
i svenskt skogsbruk. Det är viktigt att
komma ihåg att systemet är nytt och att
utvecklingspotentialen är betydande.
I framtidens skogsbruk kommer stort
fokus läggas på hög energieffektivitet,
vilket uppfylls i skyttelsystemet i och
med direktlastning, effektiv drivning och
låg bränsleförbrukning. För att skyttelsystemet ska kunna konkurrera kostnadsmässigt krävs dock högre prestation och
effektivare maskinutnyttjande.
Skyttelsystem 2 hade stor potential i
effektiv produktion och lågt arbetskraftsbehov. Systemets konkurrenskraft är dock
beroende av att kostnaden kan bli lägre än
tvåmaskinsystemet. Skyttelsystemen öppnar
för nya lösningar, där bränslehantering och
vidaretransport kan integreras i drivningssystemet.
Ansvarig utgivare: Jan Fryk
Redaktion: BITZER MEDIA AB
Foto: Skogforsk om inte annat anges
ISSN: 1103-4173
Tryck: Gävle Offset AB
© Skogforsk
www.skogforsk.se
Direct-loading
systems
– an evaluation
The two-machine system – single-grip
harvester and forwarder – can now be regarded as a mature system, and developing
solutions to increase productivity is expensive. Interest in new systems is growing, with
the aim of improving efficiency, reducing
environmental impact and improving quality.
One way of improving logging efficiency is
through direct loading. The wood is placed
directly in the bunk instead of being stored
on the ground, thereby saving time and
energy.
Recently, two direct-loading systems
have been tested and evaluated. The first
was a system for final felling using the
harwarder (Fiberdrive 1750) and the Besten
with couriers shuttle system (called Shuttle
System 1 in this report). The second system
tested involved a harvester directly loading
the couriers. The aim was to simulate a system where the harvester was manned and
the two shuttles were autonomous (Shuttle
System 2).
In this Resultat, we present the test and
study results of these direct-loading systems
in practical operation. The advantages and
disadvantages, and the potential, of the
direct-loading systems are compared with
the traditional two-machine system, for
example from the operator’s perspective.
The conclusions of the evaluation are that
the final-felling harwarder already has the
potential to compete with the two-machine
system on much of the logging area, while
the comparatively new shuttle systems must
be developed further before they can reach
their full potential.
Läs mer
Bergkvist, I,. Lundström, H,. Nordén, B. 2006.
Besten med två virkeskurirer- studier av prestation
och bränsleförbrukning. Arbetsrapport nr 616,
Skogforsk, Uppsala.
Bergkvist I, Thor M & Hallonborg U. 2004. Drivare
och flerträdshantering sänker kostnaderna. I:
Utvecklingskonferens 2004. Redogörelse 1:127-132.
Skogforsk, Uppsala.
Bergkvist, I. 2007. Drivare i slutavverkning- direktlastning och låg bränsleförbrukning är starka kort.
Resultat nr 15, Skogforsk, Uppsala.
Bergkvist, I. 2008. Direktlastande uppstickare kan
bryta skördar-/skotarsystemets dominans. Resultat
nr 9, Skogforsk, Uppsala.
Bergkvist,I. 2010. Drivare i svenskt skogsbruk.
Redogörelse nr.1, Skogforsk, Uppsala.
Ringdahl, Hellström & Lindroos (Canadian Journal of
Forest Research, 2012, 42(5): 970-985).
UPPSALAUppsala Science Park, SE-751 83 Uppsala
Tel. 018-18 85 00
EKEBO Ekebo 2250, SE-268 90 Svalöv
Tel. 0418-47 13 00
UMEÅ Box 3, SE-918 21 Sävar
Tel. 090-203 33 50