日本高性能林業機械的發展進程

恭映璧

林業機械化是林業現代化的基礎和重要標志，是降低林業生產成本、提高林業生產率和減輕勞動強度、增強生產安全性最有效的途徑。日本是林業發達國家，現代林業機械支撐著日本林業的不斷發展，特別是高性能林業機械為日本林業實現高質量發展發揮了重要作用。日本的高性能林業機械自20世紀90年代起呈高速發展態勢，至2016年總數達8202臺，當年全國原木生產量的70%由高性能林業機械完成，它的發展進程對我國林業發展可提供一定的借鑒和啟發。

機種與主要功能

所謂高性能林業機械是指與油鋸和割灌機等機械相比，作業效率高、勞動強度輕、功能明顯提高的林業機械。日本的高性能林業機械主要分為以下7種：

1、伐木歸堆機：伐倒立木，并將切斷的木材抓起搬運到方便的集材場所歸堆的自行式機械。它替代油鋸，承擔最危險的伐木作業工作。

2、林業收割機（伐木造材集材機）：將過去需用油鋸完成的伐木、打枝、造材等多種作業和原木搬運歸堆作業一體化完成的自行式機械。

3、打枝造材機：在林間道路或臨時集材場等場所，將伐倒木打枝、量尺、造材等作業連續完成的自行式機械。

4、牽引式集材機：專用于將原木的一端吊起、以拖地集材方式把原木拖到臨時集材場地的自行式機械。主要是在采伐林地內使用。

5、自裝式集材機：把切段的木材用抓鉤裝載到車廂內運輸的一種集材專用的自行式機械。

6、豎塔式索道集材機：裝備了能夠簡便架線集材的人工支柱、可移動的集材機械。適用于在陡峭陡地形作業。

7、懸臂式索道集材機：適用于不安裝主索的簡易架設索道方式，裝備了作業過程中可回旋的起重臂的集材機。在相當于基建基礎的機動車輛上搭載集材用的卷揚機，把懸臂當作豎塔使用。

發展進程

日本的林業機械發展大體上經歷了3個階段。一是1911～1945年的初級階段：以鐵道運材開始，發展到采用集材機、簡易架空索道等技術進行集材，國產集材機等設備得到開發。二是1945～1990年以傳統林業機械為核心的機械化作業體系建立與實踐階段：戰后日本經濟的高速發展導致木材需求急劇增長，帶動了林業機械的開發與引進，促進了林業機械化的發展，確立了“油鋸伐木造材——集材機或拖拉機集材——拖拉機運材”的生產作業方式。三是從1991年開始以高性能林業機械為核心和以高效作業體系為目標的發展階段：80年代末和90年代初，日本林業機械化進程的明顯趨勢是大量引進國外高性能林業機械和國產高性能林業機械的開發，以及隨之而來的以高性能林業機械為核心的高效作業體系的構建。

國家出臺《促進高性能林業機械化的基本方針》。作為應對木材價格低迷、經濟效益下滑、林業生產積極性下降、高齡化導致的林業從業人員減少等一系列問題的對策，1991年9月，以日本農林水產省發布的《促進高性能林業機械化的基本方針》（以下簡稱“基本方針”）為標志，日本高性能林業機械的發展步入了快速發展時期?；痉结樚岢鲆愿咝阅芰謽I機械為核心的作業體系，稱之為“高性能林業機械作業體系”，制定了木材采運作業、營林作業的具體目標，提出了開發高性能林業機械具體指南，明確了推進高性能林業機械作業體系的要求。2000年4月，以日本農林水產省發布的修定版《促進高性能林業機械化的基本方針》（以下簡稱“新基本方針”）為標志，日本高性能林業機械的發展進程進入了2.0時代?！靶禄痉结槨贬槍Χ盖蜕絽^高性能林業機械無法推進、林區路網欠發達和成片開發滯后的地區高性能機械難以普及等問題，從木材采運、森林培育等方面提出了“新的高性能林業機械作業體系”的目標，從運用先進技術等方面提出了開發和改良高性能林業機械的指南，從組織協調、路網建設、環境保護和技術人員培訓等方面提出了強化“新的高性能林業機械作業體系”普及推廣的條件和要求，等等。

高性能林業機械保有數量的急劇增長。上世紀九十年代以來，日本高性能機械呈現出井噴式增長，2016年總數量達到了8202臺，其中裝載式集材運輸車達到2328臺，打枝造材機、林業收割機分別為1572和1851臺，豎塔式索道集材機、懸臂式索道集材機也分別超過了1000臺。與高性能林業機械保有數量呈現出急劇式增長的態勢相反，傳統的普通型林業機械則表現出持續的下降趨勢。保有數量由1988年的783002臺下降到2016年的349849臺，減少了55%（上圖）。

高性能林業機械作業體系的構建。以高性能林業機械為核心的森林采伐運輸作業體系分為車輛作業體系和架線作業體系（索道作業體系）兩類。林業專用車輛利用林區道路將伐倒的樹木歸堆、除去側枝、切段造材、搬運到集材場地的作業場地稱之為車輛作業體系。利用林內架設的鋼纜（索道）將伐倒的木材吊起、運送到集材場地再打枝造材的作業稱之為架線作業體系。車輛作業體系適合于坡度平緩的地形，但需要道路網絡基礎建設。架線作業體系即使在不能修建高密度道路網絡的陡峭山坡地形也能實施作業。由于日本的森林多分布于陡峭的深山地區，日本林野廳正在組織開發能夠適用于陡峭坡地等地形的高性能林業機械，為構建下一代高效架線作業體系奠定基礎。

新一輪高性能林業機械的開發。2.0時代的日本高性能林業機械開發是圍繞構建、完善和推進“新的高性能林業機械作業體系”而展開的。在引用尖端技術開發高性能林業機械方面，圍繞自動化、高效化、智能化作業來推進和完善采運作業體系和營林作業體系。重點開發的采運作業體系和高性能林業機械有：能在陡峭復雜地形對大徑級木材開展集材作業的高效架線作業體系，能夠判讀木材質量的智能型伐木造材集材機械，半自動化懸臂起重機械，無人駕駛的裝載式集材機械，等等。重點開發的營林機械有：自動化整地覆土機械，小型自行式耕地植樹機械，智能化作業的營林機械，等等。此外，能夠增強人體力量、降低勞動強度的用于林業的外骨骼機器人也正在開發之中。

高性能林業機械作業體系的技術人員培訓。2011年4月起，日本農林省實施了對林業從業人員開展全國統一的學歷教育培訓計劃。達到了規定工作年限、并經過培訓合格的工人，頒發現場施工員（初級）、現場管理員（中級）和現場管理總負責人（高級）證書，并實施了農林水產省登錄備案制度。截至2017年11月，在農林水產省登錄備案的現場管理總負責人（高級）401名，現場管理員（中級）1323名，現場施工員7933名（初級）。

對我國的啟示

林業的根本出路在于林業現代化，而林業機械化是實現林業現代化的基礎。與日本的林業機械化水平相比，我國的整體水平、特別是南方丘陵山區的林業機械化水平還很低。但只要我們重視差距，科學規劃，奮起直追，完全有可能實現彎道超車、跨躍式發展。

一是頂層設計，科學規劃。林業機械化是一個涉及林區道路體系、研發制造體系、生產作業體系、教育培訓體系、推廣應用體系等方面的系統工程，關鍵是要在《全國林業機械發展規劃（2011-2020年）》的指導下，制定體系更詳細的、可操作的實施計劃，腳踏實地的逐一落實，統籌兼顧，整體推進。

二是引進高性能林業機械。我國林機械化發展水平較落后的南方集體林區，可以考慮直接從日本、瑞典等林業發達國家引進適合于丘陵山區陡峭地形作業的高性能林業機械，實現跨躍式發展。

三是高起點研發林業機械。在消化吸收國外先進林業機械的基礎上，根據我國林區特別是南方丘陵山區的地形地貌、立地條件、樹種林分和樹齡徑級等實際情況，開發以應用于采運作業和營林作業體系為主導的高性能林業機械。只要產品在研發過程中與生產實踐緊密結合，依靠我國不斷提升的裝備制造技術，國產設備有可能更加貼近生產實際、符合國情。

四是培養高素質的技術工人。作為一名高性能林業機械時代的高級技術工人，需要具備熟練開展生產作業體系的現場組織、策劃指揮的能力，需要具備簡單機械故障的現場維修技能，需要掌握作業過程中盡量降低對環境破壞程度的環保知識，等等。因此，構建專門的職業培訓體系，編制專門的培訓教材，進行系統的專業學習，組織專門的考核評級等等都是十分必要的。必須通過培訓教育，保證各等級的作業工人掌握現場組織、采伐、集材、架線、造材、撫育、安全生產、簡易維修、環境保護等專業知識和專門技能。

五是財政資金要全方位支持林業機械化發展。林業機械化是加快實現森林資源的數量增長和質量提升的重要保障。以森林的公益性和屬地性來考量，林業機械所享受的財政支持力度應大于農業機械。林業機械化的全過程，從產品研發，到作業體系的構建，從高效率林業作業體系的推廣應用，到高素質技術工人的教育培訓，都應得到財政資金的扶持。