高性能林業機械作業體系與實例分析

恭映璧

實現林業機械化不僅需要性能優良的機械設備等硬件設施，還需要一整套科學的軟件體系來支撐，包括作業體系的構建、生產目標的制定、林業機械的組合等。以高性能林業機械為核心的作業體系既是一項復雜的系統工程，同時還具有很強的實踐性和操作性。

日本高性能林業機械作業體系與生產目標

1991年9月，日本農林水產省發表了《促進高性能林業機械化的基本方針》，提出以高性能林業機械為核心的作業體系，制定了木材采運作業和造林育林作業的具體目標。此后近10年，因為林區路網建設滯后、大面積連片施工作業困難等原因，高性能林業機械的工作量并不飽滿，存在出勤率低、高效率優勢難以發揮等問題。為此，2000年4月，日本農林水產省發布了修定版《促進高性能林業機械化的基本方針》，重新修定了木材采運作業和造林育林作業中新型高性能林業機械作業體系的生產目標，主要包含兩方面的內容，一是按照作業條件的不同配備組合相應的林業機械，二是將作業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），依據作業類型制定具體的生產指標。

緩坡地分散作業類型：以拖運式伐木集材機、聯合伐木機為主實施采伐、歸堆、打枝、造材作業，以裝載式集運機等機械實施集材運材作業，由3～4名作業人員操作以上設備，一個工作日的木材生產量目標為27～36立方米，人均9立方米/日。

陡坡地分散作業類型：以適應于陡峭地形作業的小型伐木機為主實施采伐作業，以豎塔式索道集材機配合實施集材運材作業，以打枝造材機配合實施造材作業，由3～4名作業人員操作以上設備，一個工作日的木材生產量目標為16.5～22立方米，人均5.5立方米/日。

緩坡地集中作業類型：以聯合伐木機、伐木歸堆機等機械實施采伐作業，用抓具實施歸楞作業，根據集材距離和出材量以拖運式集材機、裝載式集運機等機械實施集材運材作業，由3～4名作業人員操作以上設備，一個工作日的木材生產量目標為30～40立方米，人均10立方米/日。

陡坡地集中作業類型：以適應于陡峭地形作業的聯合伐木機、伐木歸堆機等機械實施采伐作業，選擇與集材距離匹配的豎塔式索道集材機和分岔式單軌鐵道實施集材作業，以打枝造材機等機械實施造材作業，由3～4名作業人員操作以上設備，一個工作日的木材生產量目標為22.5～30立方米，人均7.5立方米/日。

為了充分發揮高性能林業機械在造林育林作業中的效能，作業對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機械構建新型造林育林作業體系，包括運用育林機械實現高效的撫育除草作業，運用整地機械抑制雜草灌木過快生長的營林作業，運用整地、種植多功能機械實現容器育苗等方面的一體化作業等，其中，整地作業的設備包括整地作業機械與采運育林車輛的組合；造林作業的設備包括整地、造林作業機械與采運育林車輛的組合，或使用自行式高速整地造林機械；除草作業的設備包括輕型除草撫育作業機械與采伐育林運輸車輛的組合；間伐撫育作業的設備包括重型除草除萌作業機械與采伐育林運輸車輛的組合；整枝作業的設備包括移動式自動整枝機械，或整枝機械與采伐育林運輸車輛的組合。

但是，對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機械作業體系難以實施造林育林作業，都只能是利用小型輕量化的高性能林業機械來完成除草撫育、整地造林、撫育間伐等工作了。

以高性能林業機械為核心的機械化作業范例

范例一：木材采伐運輸高效作業

本案例面積4.5公頃，坡度為10度以內的緩坡地，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。作業方法為帶狀作業（伐2留6），間伐強度（材積率）為25%。使用機械為聯合伐木機1臺（額定容量0.45立方米），裝載式集運機1臺（7.2噸荷載/7～8立方米容積）。最終5個工作日完成，出材273立方米。

實例分析：2臺高性能機械為1組作業體制，替代了以前需要 5臺傳統林業機械設備完成的伐倒、集材、打枝、造材、歸楞等5道作業工序，大幅減少了林業機械的配置，縮短了多臺機械待機時間，降低了機械的燃料費用。木材生產成本為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

高效率利用林業機械，通過實施采伐、運輸、整地、造林一體化作業，可以達到降低造林成本的目的。作業方法為利用采伐運輸木材作業中的高性能林業機械一并實施造林整地作業，實現從采伐到造林的一體化施工作業。使用機械為油鋸4臺，反鏟挖土機3臺，裝載式集運機2臺（3～4立方米容積），打枝造材機1臺。

實例分析：通過新作業體系的應用，包括作業道路的建設，生產效率為人均日生產木材5.09立方米，效率遠高于我國；原木生產成本為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，略高于我國整地費用；每公頃造林整地一個勞動力僅需4個勞動工作日，作業效率大大高于傳統的造林整地作業方式。

對我國的啟示

2018年日本木材出口創近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，價格為每立方米1000元人民幣左右（含運費）。日本的木材之所以能夠成功出口到我國，其中一個最關鍵的原因就是通過高性能林業機械作業體系的推廣應用，大幅降低了木材生產成本，提升了產品競爭力。為此，我國應加速高性能林業機械化發展。

一要以系統的思維推進林業機械化發展。日本林業機械化歷經了百年歷史，初期是以歐美為目標的追趕階段，現在已步入與歐美并進甚至在部分領域處于領跑的階段。日本在學習歐美的基礎上，結合自身的實際情況，進一步發展了適合山區地形作業的高性能林業機械。我國也是一個多山的國家，特別是南方集體林區更是以丘陵山區為主。在發展林業機械化的進程中要特別注意防止片面性，要用系統的思維注重全面推進和綜合發展。林業機械化不僅僅是要注重優良機械設備的引進與研發，還應構建適宜于我國林業生產實際的高性能林業機械作業體系，制定切合實際的生產目標，培養訓練有素的一線操作人員，出臺嚴格的安全生產操作規程。

二要以趕超的思維加速林業機械智能化進程。日本高性能林業機械的無人操作研發已開展多年，預計在不久的將來，日本的高性能林業機械將步入現場無人駕駛的智能化時代。我國林業機械的研發既要腳踏實地學習國外先進的技術和經驗，同時也不應亦步亦趨追隨國外發展的每一步。只要揚長避短，充分發揮我國機械制造和人工智能的優勢，在高性能林業機械智能化的研發和應用上完全可能實現彎道超車和跨越式趕超。

三要以改革的思維迎接林業機械智能化時代。林業機械智能化時代的來臨，不僅僅是一場技術的進步和林業生產力水平的提高，更是一場林業生產方式的革命，將倒逼我們的傳統生產方式發生根本性的變革。林業人要徹底轉變觀念，將生產方式由傳統的以人為中心向以智能機械為中心轉變，從造林技術規程上修改株行距密度以適應未來智能化林業機械的作業，從林區道路的設計上滿足智能化林業機械安全行駛的要求。總之要圍繞以充分發揮智能化機械的功能為目標重新設計，重構我們的生產方式和技術路徑。