高性能林業(yè)機(jī)械作業(yè)體系與實(shí)例分析

恭映璧

實(shí)現(xiàn)林業(yè)機(jī)械化不僅需要性能優(yōu)良的機(jī)械設(shè)備等硬件設(shè)施，還需要一整套科學(xué)的軟件體系來支撐，包括作業(yè)體系的構(gòu)建、生產(chǎn)目標(biāo)的制定、林業(yè)機(jī)械的組合等。以高性能林業(yè)機(jī)械為核心的作業(yè)體系既是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，同時(shí)還具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和操作性。

日本高性能林業(yè)機(jī)械作業(yè)體系與生產(chǎn)目標(biāo)

1991年9月，日本農(nóng)林水產(chǎn)省發(fā)表了《促進(jìn)高性能林業(yè)機(jī)械化的基本方針》，提出以高性能林業(yè)機(jī)械為核心的作業(yè)體系，制定了木材采運(yùn)作業(yè)和造林育林作業(yè)的具體目標(biāo)。此后近10年，因?yàn)榱謪^(qū)路網(wǎng)建設(shè)滯后、大面積連片施工作業(yè)困難等原因，高性能林業(yè)機(jī)械的工作量并不飽滿，存在出勤率低、高效率優(yōu)勢難以發(fā)揮等問題。為此，2000年4月，日本農(nóng)林水產(chǎn)省發(fā)布了修定版《促進(jìn)高性能林業(yè)機(jī)械化的基本方針》，重新修定了木材采運(yùn)作業(yè)和造林育林作業(yè)中新型高性能林業(yè)機(jī)械作業(yè)體系的生產(chǎn)目標(biāo)，主要包含兩方面的內(nèi)容，一是按照作業(yè)條件的不同配備組合相應(yīng)的林業(yè)機(jī)械，二是將作業(yè)類型劃分為分散型與集中型、緩坡地類型（林地坡度≤20度）與陡坡地類型（林地坡度>20度），依據(jù)作業(yè)類型制定具體的生產(chǎn)指標(biāo)。

緩坡地分散作業(yè)類型：以拖運(yùn)式伐木集材機(jī)、聯(lián)合伐木機(jī)為主實(shí)施采伐、歸堆、打枝、造材作業(yè)，以裝載式集運(yùn)機(jī)等機(jī)械實(shí)施集材運(yùn)材作業(yè)，由3～4名作業(yè)人員操作以上設(shè)備，一個(gè)工作日的木材生產(chǎn)量目標(biāo)為27～36立方米，人均9立方米/日。

陡坡地分散作業(yè)類型：以適應(yīng)于陡峭地形作業(yè)的小型伐木機(jī)為主實(shí)施采伐作業(yè)，以豎塔式索道集材機(jī)配合實(shí)施集材運(yùn)材作業(yè)，以打枝造材機(jī)配合實(shí)施造材作業(yè)，由3～4名作業(yè)人員操作以上設(shè)備，一個(gè)工作日的木材生產(chǎn)量目標(biāo)為16.5～22立方米，人均5.5立方米/日。

緩坡地集中作業(yè)類型：以聯(lián)合伐木機(jī)、伐木歸堆機(jī)等機(jī)械實(shí)施采伐作業(yè)，用抓具實(shí)施歸楞作業(yè)，根據(jù)集材距離和出材量以拖運(yùn)式集材機(jī)、裝載式集運(yùn)機(jī)等機(jī)械實(shí)施集材運(yùn)材作業(yè)，由3～4名作業(yè)人員操作以上設(shè)備，一個(gè)工作日的木材生產(chǎn)量目標(biāo)為30～40立方米，人均10立方米/日。

陡坡地集中作業(yè)類型：以適應(yīng)于陡峭地形作業(yè)的聯(lián)合伐木機(jī)、伐木歸堆機(jī)等機(jī)械實(shí)施采伐作業(yè)，選擇與集材距離匹配的豎塔式索道集材機(jī)和分岔式單軌鐵道實(shí)施集材作業(yè)，以打枝造材機(jī)等機(jī)械實(shí)施造材作業(yè)，由3～4名作業(yè)人員操作以上設(shè)備，一個(gè)工作日的木材生產(chǎn)量目標(biāo)為22.5～30立方米，人均7.5立方米/日。

為了充分發(fā)揮高性能林業(yè)機(jī)械在造林育林作業(yè)中的效能，作業(yè)對(duì)象原則上是選擇坡度小于20度、造林行距大于2.5米的造林地。通過廣泛使用高性能林業(yè)機(jī)械構(gòu)建新型造林育林作業(yè)體系，包括運(yùn)用育林機(jī)械實(shí)現(xiàn)高效的撫育除草作業(yè)，運(yùn)用整地機(jī)械抑制雜草灌木過快生長的營林作業(yè)，運(yùn)用整地、種植多功能機(jī)械實(shí)現(xiàn)容器育苗等方面的一體化作業(yè)等，其中，整地作業(yè)的設(shè)備包括整地作業(yè)機(jī)械與采運(yùn)育林車輛的組合；造林作業(yè)的設(shè)備包括整地、造林作業(yè)機(jī)械與采運(yùn)育林車輛的組合，或使用自行式高速整地造林機(jī)械；除草作業(yè)的設(shè)備包括輕型除草撫育作業(yè)機(jī)械與采伐育林運(yùn)輸車輛的組合；間伐撫育作業(yè)的設(shè)備包括重型除草除萌作業(yè)機(jī)械與采伐育林運(yùn)輸車輛的組合；整枝作業(yè)的設(shè)備包括移動(dòng)式自動(dòng)整枝機(jī)械，或整枝機(jī)械與采伐育林運(yùn)輸車輛的組合。

但是，對(duì)過去營造的以針葉林為主的人工林，由于其造林密度大、株行距窄，許多新型高性能林業(yè)機(jī)械作業(yè)體系難以實(shí)施造林育林作業(yè)，都只能是利用小型輕量化的高性能林業(yè)機(jī)械來完成除草撫育、整地造林、撫育間伐等工作了。

以高性能林業(yè)機(jī)械為核心的機(jī)械化作業(yè)范例

范例一：木材采伐運(yùn)輸高效作業(yè)

本案例面積4.5公頃，坡度為10度以內(nèi)的緩坡地，林分為33年生的日本落葉松人工林，每公頃蓄積量370立方米。作業(yè)方法為帶狀作業(yè)（伐2留6），間伐強(qiáng)度（材積率）為25%。使用機(jī)械為聯(lián)合伐木機(jī)1臺(tái)（額定容量0.45立方米），裝載式集運(yùn)機(jī)1臺(tái)（7.2噸荷載/7～8立方米容積）。最終5個(gè)工作日完成，出材273立方米。

實(shí)例分析：2臺(tái)高性能機(jī)械為1組作業(yè)體制，替代了以前需要 5臺(tái)傳統(tǒng)林業(yè)機(jī)械設(shè)備完成的伐倒、集材、打枝、造材、歸楞等5道作業(yè)工序，大幅減少了林業(yè)機(jī)械的配置，縮短了多臺(tái)機(jī)械待機(jī)時(shí)間，降低了機(jī)械的燃料費(fèi)用。木材生產(chǎn)成本為188～220元/立方米，約為日本伐木工人日均工資的四分之一。

范例二：采伐與更新造林一體化作業(yè)

高效率利用林業(yè)機(jī)械，通過實(shí)施采伐、運(yùn)輸、整地、造林一體化作業(yè)，可以達(dá)到降低造林成本的目的。作業(yè)方法為利用采伐運(yùn)輸木材作業(yè)中的高性能林業(yè)機(jī)械一并實(shí)施造林整地作業(yè)，實(shí)現(xiàn)從采伐到造林的一體化施工作業(yè)。使用機(jī)械為油鋸4臺(tái)，反鏟挖土機(jī)3臺(tái)，裝載式集運(yùn)機(jī)2臺(tái)（3～4立方米容積），打枝造材機(jī)1臺(tái)。

實(shí)例分析：通過新作業(yè)體系的應(yīng)用，包括作業(yè)道路的建設(shè)，生產(chǎn)效率為人均日生產(chǎn)木材5.09立方米，效率遠(yuǎn)高于我國；原木生產(chǎn)成本為2627日元/立方米（約合人民幣165元），與我國相差無已；造林整地成本為10620元/公頃，略高于我國整地費(fèi)用；每公頃造林整地一個(gè)勞動(dòng)力僅需4個(gè)勞動(dòng)工作日，作業(yè)效率大大高于傳統(tǒng)的造林整地作業(yè)方式。

對(duì)我國的啟示

2018年日本木材出口創(chuàng)近41年來最高水平，而我國則是日本最大的木材出口國，約占其出口總量的45%。出口到我國的木材多為中低檔杉樹原木，價(jià)格為每立方米1000元人民幣左右（含運(yùn)費(fèi)）。日本的木材之所以能夠成功出口到我國，其中一個(gè)最關(guān)鍵的原因就是通過高性能林業(yè)機(jī)械作業(yè)體系的推廣應(yīng)用，大幅降低了木材生產(chǎn)成本，提升了產(chǎn)品競爭力。為此，我國應(yīng)加速高性能林業(yè)機(jī)械化發(fā)展。

一要以系統(tǒng)的思維推進(jìn)林業(yè)機(jī)械化發(fā)展。日本林業(yè)機(jī)械化歷經(jīng)了百年歷史，初期是以歐美為目標(biāo)的追趕階段，現(xiàn)在已步入與歐美并進(jìn)甚至在部分領(lǐng)域處于領(lǐng)跑的階段。日本在學(xué)習(xí)歐美的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的實(shí)際情況，進(jìn)一步發(fā)展了適合山區(qū)地形作業(yè)的高性能林業(yè)機(jī)械。我國也是一個(gè)多山的國家，特別是南方集體林區(qū)更是以丘陵山區(qū)為主。在發(fā)展林業(yè)機(jī)械化的進(jìn)程中要特別注意防止片面性，要用系統(tǒng)的思維注重全面推進(jìn)和綜合發(fā)展。林業(yè)機(jī)械化不僅僅是要注重優(yōu)良機(jī)械設(shè)備的引進(jìn)與研發(fā)，還應(yīng)構(gòu)建適宜于我國林業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的高性能林業(yè)機(jī)械作業(yè)體系，制定切合實(shí)際的生產(chǎn)目標(biāo)，培養(yǎng)訓(xùn)練有素的一線操作人員，出臺(tái)嚴(yán)格的安全生產(chǎn)操作規(guī)程。

二要以趕超的思維加速林業(yè)機(jī)械智能化進(jìn)程。日本高性能林業(yè)機(jī)械的無人操作研發(fā)已開展多年，預(yù)計(jì)在不久的將來，日本的高性能林業(yè)機(jī)械將步入現(xiàn)場無人駕駛的智能化時(shí)代。我國林業(yè)機(jī)械的研發(fā)既要腳踏實(shí)地學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也不應(yīng)亦步亦趨追隨國外發(fā)展的每一步。只要揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮我國機(jī)械制造和人工智能的優(yōu)勢，在高性能林業(yè)機(jī)械智能化的研發(fā)和應(yīng)用上完全可能實(shí)現(xiàn)彎道超車和跨越式趕超。

三要以改革的思維迎接林業(yè)機(jī)械智能化時(shí)代。林業(yè)機(jī)械智能化時(shí)代的來臨，不僅僅是一場技術(shù)的進(jìn)步和林業(yè)生產(chǎn)力水平的提高，更是一場林業(yè)生產(chǎn)方式的革命，將倒逼我們的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式發(fā)生根本性的變革。林業(yè)人要徹底轉(zhuǎn)變觀念，將生產(chǎn)方式由傳統(tǒng)的以人為中心向以智能機(jī)械為中心轉(zhuǎn)變，從造林技術(shù)規(guī)程上修改株行距密度以適應(yīng)未來智能化林業(yè)機(jī)械的作業(yè)，從林區(qū)道路的設(shè)計(jì)上滿足智能化林業(yè)機(jī)械安全行駛的要求?？傊獓@以充分發(fā)揮智能化機(jī)械的功能為目標(biāo)重新設(shè)計(jì)，重構(gòu)我們的生產(chǎn)方式和技術(shù)路徑。