Analiza czasu czynności pomiarowych dłużyc w procesie pozyskiwania drewna pilarkami

Transkrypt

1 Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk Wydział Nauk rolniczych i leśnych Forestry Letters dawniej Prace komisji nauk rolniczych i komisji nauk leśnych Tom Wł o d z i m i e r z St e m p s k i, Ze n o n Pi l a r e k, Krzysztof Jabłoński Analiza czasu czynności pomiarowych dłużyc w procesie pozyskiwania drewna pilarkami Time study analysis of long-wood measurements in wood harvesting with chain saws Abstract. The study was carried out during the final felling in an 85-year-old pine stand. Average times of specific operations in the productive time category and its structure were analysed. An analysis was carried out that focused on differences between times of measuring operations in groups of trees, from which the long-wood assortments of different lengths and diameters were harvested. Also, correlations between the measurement times and basic parameters of the harvested wood (total length and the length and diameter of the long-wood) were calculated. For comparative reasons, similar analyses were carried out for other operations within the wood harvesting productive time category. Both the longest time and the highest share in the productive time were found for the operation that comprised the diameter measurement of the long-wood piece and writing the result of the measurement on the cross section area of the wood assortment. This time category accounted for 20% of the productive time and its relation to the length of the long-wood assortment was statistically significant. The analysis of measurement times in tree groups from which long-wood pieces of different lengths and diameters were produced showed no significant differences between these times. Key words: wood harvesting, chain saw, clear cut area, long-wood assortment, measurement of longwood assortments Wstęp Mimo zauważalnego zwiększenia liczby maszyn wielooperacyjnych, pilarka jest nadal zdecydowanie najczęściej stosowaną maszyną w pozyskiwaniu drewna w Polsce. W stosunku do harwesterów, praca pilarką wykazuje właściwie same wady [Grzywiński, Tomczak 2008, Sowa, Kulak 1999, Sowa, Leszczyński 2000, 2007]. Należy do nich także dużo mniejsza wydajność, która wg Wójcika [2007a, b] zależy przede wszystkim od czasów wykonywania trzech podstawowych operacji pozyskaniowych, tj. ścinki, okrzesywania i wyrzynki sortymentów. Wpływ na nią mają również parametry pilarki, technika pracy oraz przyjęty wariant technologiczny (metoda pozyskiwania drewna).

2 28 Włodzimierz Stempski, Zenon Pilarek, Krzysztof Jabłoński Jak zauważa Porter [1992], znajomość czasów trwania kolejnych operacji procesu pozyskiwania drewna konieczna jest do właściwego zaplanowania i organizacji prac na danej pozycji cięć (określenie zapotrzebowania na silę roboczą i maszyny). Zapotrzebowanie to wynika z określonych norm czasu przewidzianych w Katalogu norm czasu dla prac leśnych wykonywanych w pozyskiwaniu drewna [ORWLP Bedoń 2004]. Pozyskiwanie drewna w użytkowaniu rębnym odbywa się obecnie najczęściej metodą sortymentową drewna długiego (dłużycową) [Suwała 2000], w której parametry drewna wielkowymiarowego (długość, średnica) mierzone są przed zrywką. Pomiar ten wymaga dużego zaangażowania przedstawicieli służby leśnej (leśniczych, podleśniczych), a jak pokazuje praktyka stosowana w niektórych nadleśnictwach, czynność ta może być wykonywana przez drwali-operatorów pilarek [Stempski 2012]. Celem badań była ocena zapotrzebowania na czas wykonywania czynności pomiarowych przez operatora pilarki podczas pozyskiwania drewna wielkowymiarowego w postaci dłużyc z rębnego drzewostanu sosnowego. Teren i metody badań Badania przeprowadzono podczas realizacji cięć rębnią Ib w 85-letnim drzewostanie sosnowym II bonitacji o przeciętnej pierśnicy 29 cm, wysokości 24 m, zadrzewieniu 0,8 i zapasie 296 m 3 ha -1. Drzewostan ten znajdował się w wydzieleniu 25a Nadleśnictwa Oborniki, należącego do RDLP w Poznaniu. Drwal, którego czasy pracy podlegały pomiarowi, posługiwał się pilarką Stihl MS 260, a pomiary długości i średnicy wykonywał miarą samozwijająca i średnicomierzem. Średnice dłużyc mierzone były bez kory, którą operator pilarki usuwał (ośnikiem) tylko w miejscach przyłożenia ramion średnicomierza. Na potrzeby badań ścięto 100 drzew, z których wyrobiono dłużyce i drewno średniowymiarowe w całej długości. Pomiary czasów trwania poszczególnych czynności ograniczono do czynności czasu operacyjnego. Zastosowano metodę chronometrażu ciągłego, a pomiary wykonano stoperem z dokładnością do 1 s. W oparciu o obserwacje procesu pracy wykonywanej przez operatora pilarki biorącego udział w badaniach, wyodrębniono następujące czynności czasu operacyjnego: przygotowanie stanowiska, ścinka, obalanie, zapięcie miary samozwijającej, wyrzynka dłużycy, wyrzynka drewna średniowymiarowego, wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy dłużycy, pomiar średnicy i zapisanie wyniku na czole, przejście do kolejnego ścinanego drzewa. Wyrzynka dłużyc i drewna średniowymiarowego obejmowała nie tylko samą przerzynkę na minimalnej średnicy 14 cm i 7 cm bez kory, ale także okrzesywanie i manipulację. Czynność pomiar średnicy i zapisanie wyniku na czole obejmowała także zapisanie długości dłużycy.

3 Analiza czasu czynności pomiarowych dłużyc w procesie pozyskiwania drewna pilarkami 29 W ramach prac kameralnych policzono i poddano analizie: średnie czasy trwania czynności pomiarowych i pozostałych, strukturę operacyjnego czasu pracy, różnicowanie się średnich czasów czynności pomiarowych i pozostałych czynności (bez przejść) w grupach drzew o różnych średnicach i długościach wyrabianych z nich dłużyc, różnicowanie się struktury czasu operacyjnego w zależności od długości i średnicy wyrabianych dłużyc, korelacje między podstawowymi parametrami pozyskanego drewna i czasami czynności pomiarowych oraz czasami ścinki i wyrzynki drewna wielko- i średniowymiarowego. Grupy drzew, w których badano różnicowanie się średnich czasów czynności pomiarowych i pozostałych oraz struktury czasu operacyjnego obejmowały drzewa, z których wyrobiono dłużyce o średnicy do i powyżej 22 cm oraz o długości do i powyżej 11 m. Wartości graniczne średnicy i długości przyjęto w oparciu o kryterium zbliżonej liczby drzew w grupach. Dla czasów trwania analizowanych czynności czasu operacyjnego określono podstawowe statystyki pozycyjne oraz zbadano zgodność rozkładów tych czasów z rozkładem normalnym. W ocenie normalności posłużono się testem Shapiro-Wilka oraz histogramami i wykresami normalności. Istotność różnic czasów trwania czynności w grupach drzew o różnych średnicach i długościach wyrabianych z nich dłużyc badano za pomocą testu t Studenta bądź U Manna-Whitneya (w zależności od wyniku oceny normalności rozkładu). Korelacje między czasami czynności i parametrami pozyskanego surowca drzewnego mierzono współczynnikiem r Pearsona, bądź Spearmana, natomiast istotność korelacji współczynnikiem istotności p dla wyniku testu. Parametry surowca drzewnego, które brano pod uwagę przy ocenie korelacji, obejmowały poza średnicą i długością dłużyc także długość całkowitą pozyskanego drewna. Analizy statystyczne przeprowadzono z wykorzystaniem pakietu Statistica Wyniki Podstawowe statystyki pozycyjne analizowanych czasów czynności pozyskiwania drewna zawarto w tab. 1. Najdłuższym średnim czasem charakteryzowała się czynność pomiaru średnicy i zapisu na czole wyniósł on prawie 75 s. Biorąc pod uwagę wszystkie czynności pomiarowe, które poza samym pomiarem średnicy i zapisem obejmowały zapięcie taśmy i wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy, czas ten uległ wydłużeniu do ponad 105 s. Wśród pozostałych czynności zdecydowanie dłuższe średnie wartości czasów odnotowano dla ścinki i wyrzynek, w tym głównie dla wyrzynki dłużyc, a w dalszej kolejności dla wyrzynki drewna średniowymiarowego. Najkrócej w grupie czynności niezwiązanych z pomiarem trwało przygotowanie stanowiska, a następnie przejście do kolejnego ścinanego drzewa. Dane zawarte w tab. 1 wskazują, że czasy czynności pomiarowych cechowały się mniejszą zmiennością od pozostałych. Generalnie zróżni

4 30 Włodzimierz Stempski, Zenon Pilarek, Krzysztof Jabłoński Tab. 1. Podstawowe charakterystyki statystyczne czasów czynności pomiarowych i pozostałych czasu operacyjnego Tab. 1. Basic statistical characteristics of measurement and other time categories of the productive time Czynność Minimum Średnia Mediana Maksimum Współczynnik zmienności [%] Zapięcie miary 5 9,2 9, ,5 Wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy 13 21,2 21, ,6 Pomiar średnicy, zapis 53 74,8 73, ,3 Razem czynności pomiarowe ,3 102, ,4 Ścinka, obalanie 29 68,8 68, ,5 Wyrzynka dłużyc 21 70,8 66, ,8 Wyrzynka drewna średniowymiarowego 13 59,2 57, ,9 Przygotowanie stanowiska 5 21,0 16, ,2 Przejście 9 28,6 27, ,9 cowanie było w tej grupie czasów małe, podczas gdy dla ścinki i wyrzynek przeciętne, a dla przygotowania stanowiska i przejść zróżnicowanie duże. W strukturze czasu operacyjnego pozyskiwania drewna największy, przekraczający 20%, udział czasu stwierdzono dla czynności pomiaru i zapisu wyniku na czole dłużycy (ryc. 1). Podobnymi udziałami cechowały się także czynności ścinki i obalania oraz wyrzynki dłużyc. Nieco mniejszy udział czasu stwierdzono dla wyrzynki drewna śre- Ryc. 1. Struktura operacyjnego czasu pracy (%) Fig. 1. Structure of the productive time (%)

5 Analiza czasu czynności pomiarowych dłużyc w procesie pozyskiwania drewna pilarkami 31 dniowymiarowego, natomiast pozostałe czynności cechowały się kilkuprocentowymi udziałami czasów, przy najniższym dla zapięcia taśmy, który nie przekroczył 3%. Uwzględniając wszystkie czynności związane z pomiarem, a więc także zapięcie taśmy i wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy, ich łączny udział wyniósł prawie 30%. O ile w przypadku średnich czasów trwania czynności wyliczonych na podstawiewyników dla wszystkich 100 drzew największą wartość stwierdzono dla pomiaru i zapisu, to w przypadku grup drzew o różnych średnicach i długościach wyrabianych z nich dłużyc prawidłowość ta dotyczyła drzew o mniejszej średnicy i mniejszej długości wyrabianych z nich dłużyc (tab. 2, 3). W pozostałych dwóch grupach najdłuższym średnim czasem trwania charakteryzowała się wyrzynka dłużyc, przy czym na drugim miejscu w przypadku długości był pomiar i zapis na czole, natomiast w przypadku średnicy ścinka, obalanie. Średnie czasy czynności pomiaru i zapisu oraz wyznaczenia miejsca pomiaru średnicy dłużycy przyjmowały większe wartości dla drzew, z których pozyskano grubsze i dłuższe dłużyce, natomiast w przypadku zapięcia taśmy sytuacja była odwrotna. Dla wszystkich pozostałych czynności większe wartości średnich czasów stwierdzono dla drzew grubszych, przy czym gdy chodzi o długość, dotyczyło to tylko ścinki i wyrzynki dłużyc, gdy chodzi o wyrzynkę drewna średniowymiarowego, zaobserwowano dłuższy średni czas w grupie drzew o długości dłużyc do 11 m. Średnie czasy trwania analizowanych czynności były generalnie większe w przypadku drzew o większych średnicach i długościach wyrabianych z nich dłużyc, natomiast w przypadku struktury czasu operacyjnego sytuacja była odwrotna (ryc. 2). Dane zawarte na ryc. 2 wskazują, że drzewa, z których wyrabiano cieńsze i krótsze dłużyce, cechowały się większymi udziałami czasu czynności pomiarowych. Udziały te wyniosły odpowiednio 31,7% i 30%, podczas gdy w dwóch pozostałych grupach 28% i 29,5% (odpowiednio dla średnicy i długości). Tab. 2. Podstawowe charakterystyki statystyczne czasów czynności pomiarowych i pozostałych (bez przejść) w grupach drzew o średnicach dłużyc do i powyżej 22 cm Tab. 2. Basic statistical characteristics of measurement and other time categories (without walk-to-next-tree times) in tree groups with diameters below and above 22 cm Czynność Minimum Średnia Mediana Maksimum Współcz. zmienności [%] 22 > > > > > 22 Zapięcie miary 5 5 9,5 8,9 9,0 8, ,3 26,6 Wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy ,6 22,0 20,0 22, ,4 16,1 Pomiar średnicy, zapis ,8 75,9 73,0 74, ,3 18,4 Razem czynności pomiarowe ,9 106,9 102,0 102, ,8 14,1 Ścinka, obalanie ,2 77,4 60,0 74, ,0 27,1 Wyrzynka dłużyc ,9 78,7 60,0 79, ,5 36,6 Wyrzynka drewna średniowym ,4 66,8 54,0 62, ,9 29,4 Przygotowanie stanowiska ,4 23,9 15,0 20, ,5 63,4

6 32 Włodzimierz Stempski, Zenon Pilarek, Krzysztof Jabłoński Tab. 3. Podstawowe charakterystyki statystyczne czasów czynności pomiarowych i pozostałych (bez przejść) w grupach drzew o długościach dłużyc do i powyżej 11 m Tab. 3. Basic statistical characteristics of measurement and other time categories (without walk-to-next-tree times) in tree groups with long-wood assortment lengths below and above 11m Czynność Minimum Średnia Mediana Maksimum Współcz. zmienności [%] 11 > > > > > 11 Zapięcie miary 5 6 9,4 9,01 9,0 9, ,5 23,0 Wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy ,6 21,9 20,0 23, ,4 16,2 Pomiar średnicy, zapis ,3 76,5 71,5 76, ,4 19,9 Razem czynności pomiarowe ,2 107,5 99,5 106, ,1 14,6 Ścinka, obalanie ,6 70,2 64,5 70, ,6 28,4 Wyrzynka dłużyc ,0 79,3 59,5 78, ,0 36,2 Wyrzynka drewna średniowym ,4 55,6 59,0 54, ,8 30,1 Przygotowanie stanowiska ,7 22,4 14,5 18, ,7 61,9 Ryc. 2. Udział czasu czynności pomiarowych i pozostałych w grupach drzew o różnej średnicy i długości dłużyc (%) Fig. 2. Participation of measurement and other times in tree groups with different diameters and lengths of long-wood assortments (%) Statystycznie istotne różnice między czasami trwania analizowanych czynności, zarówno w grupach drzew o różnych średnicach jak i długościach wyrabianych z nich dłużyc, nie dotyczyły czynności pomiarowych (tab. 4). Różnice takie stwierdzono dla czasów ścinki, obalania i wyrzynek między grupami drzew o różnych średnicach dłu-

7 Analiza czasu czynności pomiarowych dłużyc w procesie pozyskiwania drewna pilarkami 33 Tab. 4. Wyniki testów różnic między czasami czynności pomiarowych i pozostałych (bez przejść) w grupach drzew o różnych średnicach i długościach dłużyc (obliczony poziom istotności dla α = 0,05) Tab. 4. Test results for differences between measurement and other time categories (without walk-to-nexttree time) in tree groups of different diameters and lengths of long-wood ( calculated significance level for α = 0,05) Czynność Średnica dłużyc Długość dłużyc Zapięcie miary 0,1509 0,5299 Wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy 0,0667 0,0601 Pomiar średnicy, zapis 0,4271 0,2864 Razem czynności pomiarowe 0,3388 0,1362 Ścinka, obalanie 0,0001 0,4479 Wyrzynka dłużyc 0,0064 0,0014* Wyrzynka drewna średniowymiarowego 0,0006 0,0964 Przygotowanie stanowiska 0,0642 0,2018 * wynik testu t Studenta, pozostałe testu U Manna-Whitneya; wartości pogrubione różnice statystycznie istotne * t-student test results, other for U Mann-Whitney test; Values in bold mean statistically significant differences życ, natomiast między grupami drzew o różnych długościach dłużyc dotyczyły one tylko wyrzynki drewna wielkowymiarowego. Analiza zależności między czasem czynności pomiarowych i parametrami pozyskanego drewna wykazała jej brak w odniesieniu do średnicy dłużyc oraz długości całkowitej drewna (tab. 5). Statystycznie istotną korelację stwierdzono natomiast między długością dłużyc a czasem pomiaru i zapisu, czasem wyznaczenia miejsca pomiaru średnicy oraz łącznym czasem wszystkich czynności pomiarowych. W odniesieniu do ścinki, Tab. 5. Współczynniki korelacji między czasami czynności pomiarowych, ścinki i wyrzynek i parametrami pozyskanego drewna Tab. 5. Correlation coefficients between the measurement, felling, cross-cutting times and parameters of the harvested wood Czynność Długość całkowita Długość dłużyc Średnica dłużyc Zapięcie miary -0,1449-0,0960-0,0095 Wyznaczenie miejsca pomiaru średnicy 0,1682 0,2925 0,0853 Pomiar średnicy, zapis 0,0944 0,2078 0,0742 Razem czynności pomiarowe 0,0937 0,2359 0,0699 Ścinka, obalanie 0,1520* 0,0485* 0,4121 Wyrzynka dłużyc 0,1786 0,3819 0,2731 Wyrzynka drewna średniowymiarowego 0,2757-0,2442 0,5036 Razem ścinka, wyrzynki 0,2714 0,1424 0,5674 * współczynnik Pearsona, pozostałe Spearmana; wartości pogrubione współczynnik korelacji istotny statystycznie dla α = 0,05 * Pearson s coefficient, other values are Spearman s coefficients; Values in bold mean statistically significant correlation coefficients for α = 0,05

8 34 Włodzimierz Stempski, Zenon Pilarek, Krzysztof Jabłoński obalania i wyrzynek korelacje stwierdzono między czasem wszystkich tych czynności a średnicą dłużyc, między czasem wyrzynek a długością dłużyc, natomiast zależność od długości całkowitej wyrabianego drewna wykazywał czas wyrzynki drewna średniowymiarowego i łączny czas ścinki, obalania i wyrzynek. Mimo że powyższe zależności były statystycznie istotne, w większości przypadków miały one charakter korelacji słabej. Korelację przeciętną stwierdzono między długością dłużyc a czasem ich wyrzynki oraz między średnicą dłużyc a czasem ścinki, obalania. Najsilniejsze związki, o charakterze wysokiej korelacji, występowały jedynie między średnicą dłużyc a łącznym czasem ścinki, obalania i wyrzynek oraz czasem wyrzynki drewna średniowymiarowego. Podsumowanie Pomiar średnicy dłużycy i zapis wyniku na czole zajmował średnio 1 min i 15 s, a razem z zapięciem miary i wyznaczeniem miejsca pomiaru średnicy 1 min 45 s. Czynność pomiaru średnicy dłużycy i zapisu wyniku na czole stanowiła około 20% operacyjnego czasu pracy, a razem z zapięciem miary i wyznaczeniem miejsca pomiaru prawie 30%. Zarówno średnica, jak i długość wyrabianych dłużyc różnicowały czasy czynności pomiarowych, przy czym nie były to różnice statystycznie istotne. Różnice statystycznie istotne dotyczyły ścinki i wyrzynki w przypadku średnicy stwierdzono je dla ścinki i wyrzynki (zarówno drewna wielko- jak i średniowymiarowego), natomiast w przypadku długości tylko w odniesieniu do wyrzynki dłużyc. Stwierdzono słabą, aczkolwiek statystycznie istotną, korelację między czasami czynności pomiarowych a długością wyrabianych dłużyc. Zależności takiej nie stwierdzono w przypadku średnicy, która była skorelowana z czasami ścinki, wyrzynki dłużyc i drewna średniowymiarowego oraz z łącznym czasem tych czynności. Długość dłużyc wpływała na czasy wyrzynki drewna wielko- i średniowymiarowego, natomiast długość całkowita pozyskanego drewna tylko na czasy wyrzynki drewna średniowymiarowego. Literatura Grzywiński W., Tomczak A. (2008): Analiza ergonomiczna maszynowego procesu pozyskiwania drewna. [w:] Tendencje i problemy techniki leśnej w warunkach leśnictwa wielofunkcyjnego. Red. H. Różański, K. Jabłoński. Kat. Tech. Les., Poznań: ORWLP Bedoń (2004): Katalog norm czasu dla prac leśnych wykonywanych w pozyskiwaniu drewna. bedon.lasy.gov.pl/pliki/119_1.pdf Porter B. (1992): Pracochłonność ścinki i okrzesywania drzew w rębnym drzewostanie sosnowym. Sylwan 4: Sowa J.M., Kulak D. (1999): Analiza wydatku energetycznego pilarza przy wykonywaniu czynności obróbczych związanych ze ścinką i wyróbką drzew. [w:]tendencje i problemy mechanizacji prac leśnych w warunkach leśnictwa wielofunkcyjnego. Red. H. Różański. Kat. Mech. Prac Les. AR, Poznań: Sowa J.M., Leszczyński K. (2000): Zmiany w poziomie zagrożeń operatorów maszyn przy pozyskiwaniu drewna. [w:] Stan i perspektywy badań z zakresu użytkowania lasu. Red. M. Suwała, S. Rzadkowski. IBL, Warszawa:

9 Analiza czasu czynności pomiarowych dłużyc w procesie pozyskiwania drewna pilarkami 35 Sowa J., M., Leszczyński K. (2007): Zagrożenie akustyczne operatorów maszyn podczas pozyskiwania drewna. PTPN. Prace Kom. Nauk Roln. Kom. Nauk Leśn.: 101, Stempski W. (2012): Analysis of timber harvesting process by means of the long-timber method in the technological variant with measurements of the length and diameter of logs by the chainsaw operator. Acta Sci. Pol., Silv. Colendar. Rat. Ind. Lignar. 11(1): Suwała M. (2000): Systemy, metody i poziomy techniczne pozyskiwania drewna. [w:] Poradnik użytkowania lasu. Red. M. Suwała. Wydawnictwo Świat, Warszawa: Wójcik K. (2007 a): Wpływ parametrów drzewa na czas wykonywania operacji obróbczych przy pozyskiwaniu drewna pilarką spalinową. Prace Komisji Nauk Rolniczych, Leśnych i Weterynaryjnych. Polska Akademia Umiejętności. Użytkowanie Maszyn Rolniczych i Leśnych, Kraków 2007:9, , 329. Wójcik K. (2007 b): Analysis of processing operations time and its percent share in timber harvesting with the chain saws. Ann. Warsaw Agricult. Univ. SGGW, Agricult. 50: Adres do korespondencji Corresponding address: Włodzimierz Stempski, Zenon Pilarek, Krzysztof Jabłoński Katedra Techniki Leśnej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu ul. Wojska Polskiego 71 c Poznań stempski@up.poznan.pl

10