高性能林业机械作业体系与实例分析

恭映璧

实现林业机械化不仅需要性能优良的机械设备等硬件设施，还需要一整套科学的软件体系来支撑，包括作业体系的构建、生产目标的制定、林业机械的组合等。以高性能林业机械为核心的作业体系既是一项复杂的系统工程，同时还具有很强的实践性和操作性。

日本高性能林业机械作业体系与生产目标

1991年9月，日本农林水产省发表了《促进高性能林业机械化的基本方针》，提出以高性能林业机械为核心的作业体系，制定了木材采运作业和造林育林作业的具体目标。此后近10年，因为林区路网建设滞后、大面积连片施工作业困难等原因，高性能林业机械的工作量并不饱满，存在出勤率低、高效率优势难以发挥等问题。为此，2000年4月，日本农林水产省发布了修定版《促进高性能林业机械化的基本方针》，重新修定了木材采运作业和造林育林作业中新型高性能林业机械作业体系的生产目标，主要包含两方面的内容，一是按照作业条件的不同配备组合相应的林业机械，二是将作业类型划分为分散型与集中型、缓坡地类型（林地坡度≤20度）与陡坡地类型（林地坡度>20度），依据作业类型制定具体的生产指标。

缓坡地分散作业类型：以拖运式伐木集材机、联合伐木机为主实施采伐、归堆、打枝、造材作业，以装载式集运机等机械实施集材运材作业，由3～4名作业人员操作以上设备，一个工作日的木材生产量目标为27～36立方米，人均9立方米/日。

陡坡地分散作业类型：以适应于陡峭地形作业的小型伐木机为主实施采伐作业，以竖塔式索道集材机配合实施集材运材作业，以打枝造材机配合实施造材作业，由3～4名作业人员操作以上设备，一个工作日的木材生产量目标为16.5～22立方米，人均5.5立方米/日。

缓坡地集中作业类型：以联合伐木机、伐木归堆机等机械实施采伐作业，用抓具实施归楞作业，根据集材距离和出材量以拖运式集材机、装载式集运机等机械实施集材运材作业，由3～4名作业人员操作以上设备，一个工作日的木材生产量目标为30～40立方米，人均10立方米/日。

陡坡地集中作业类型：以适应于陡峭地形作业的联合伐木机、伐木归堆机等机械实施采伐作业，选择与集材距离匹配的竖塔式索道集材机和分岔式单轨铁道实施集材作业，以打枝造材机等机械实施造材作业，由3～4名作业人员操作以上设备，一个工作日的木材生产量目标为22.5～30立方米，人均7.5立方米/日。

为了充分发挥高性能林业机械在造林育林作业中的效能，作业对象原则上是选择坡度小于20度、造林行距大于2.5米的造林地。通过广泛使用高性能林业机械构建新型造林育林作业体系，包括运用育林机械实现高效的抚育除草作业，运用整地机械抑制杂草灌木过快生长的营林作业，运用整地、种植多功能机械实现容器育苗等方面的一体化作业等，其中，整地作业的设备包括整地作业机械与采运育林车辆的组合；造林作业的设备包括整地、造林作业机械与采运育林车辆的组合，或使用自行式高速整地造林机械；除草作业的设备包括轻型除草抚育作业机械与采伐育林运输车辆的组合；间伐抚育作业的设备包括重型除草除萌作业机械与采伐育林运输车辆的组合；整枝作业的设备包括移动式自动整枝机械，或整枝机械与采伐育林运输车辆的组合。

但是，对过去营造的以针叶林为主的人工林，由于其造林密度大、株行距窄，许多新型高性能林业机械作业体系难以实施造林育林作业，都只能是利用小型轻量化的高性能林业机械来完成除草抚育、整地造林、撫育间伐等工作了。

以高性能林业机械为核心的机械化作业范例

范例一：木材采伐运输高效作业

本案例面积4.5公顷，坡度为10度以内的缓坡地，林分为33年生的日本落叶松人工林，每公顷蓄积量370立方米。作业方法为带状作业（伐2留6），间伐强度（材积率）为25%。使用机械为联合伐木机1台（额定容量0.45立方米），装载式集运机1台（7.2吨荷载/7～8立方米容积）。最终5个工作日完成，出材273立方米。

实例分析：2台高性能机械为1组作业体制，替代了以前需要 5台传统林业机械设备完成的伐倒、集材、打枝、造材、归楞等5道作业工序，大幅减少了林业机械的配置，缩短了多台机械待机时间，降低了机械的燃料费用。木材生产成本为188～220元/立方米，约为日本伐木工人日均工资的四分之一。

范例二：采伐与更新造林一体化作业

高效率利用林业机械，通过实施采伐、运输、整地、造林一体化作业，可以达到降低造林成本的目的。作业方法为利用采伐运输木材作业中的高性能林业机械一并实施造林整地作业，实现从采伐到造林的一体化施工作业。使用机械为油锯4台，反铲挖土机3台，装载式集运机2台（3～4立方米容积），打枝造材机1台。

实例分析：通过新作业体系的应用，包括作业道路的建设，生产效率为人均日生产木材5.09立方米，效率远高于我国；原木生产成本为2627日元/立方米（约合人民币165元），与我国相差无已；造林整地成本为10620元/公顷，略高于我国整地费用；每公顷造林整地一个劳动力仅需4个劳动工作日，作业效率大大高于传统的造林整地作业方式。

对我国的启示

2018年日本木材出口创近41年来最高水平，而我国则是日本最大的木材出口国，约占其出口总量的45%。出口到我国的木材多为中低档杉树原木，价格为每立方米1000元人民币左右（含运费）。日本的木材之所以能够成功出口到我国，其中一个最关键的原因就是通过高性能林业机械作业体系的推广应用，大幅降低了木材生产成本，提升了产品竞争力。为此，我国应加速高性能林业机械化发展。

一要以系统的思维推进林业机械化发展。日本林业机械化历经了百年历史，初期是以欧美为目标的追赶阶段，现在已步入与欧美并进甚至在部分领域处于领跑的阶段。日本在学习欧美的基础上，结合自身的实际情况，进一步发展了适合山区地形作业的高性能林业机械。我国也是一个多山的国家，特别是南方集体林区更是以丘陵山区为主。在发展林业机械化的进程中要特别注意防止片面性，要用系统的思维注重全面推进和综合发展。林业机械化不仅仅是要注重优良机械设备的引进与研发，还应构建适宜于我国林业生产实际的高性能林业机械作业体系，制定切合实际的生产目标，培养训练有素的一线操作人员，出台严格的安全生产操作规程。

二要以赶超的思维加速林业机械智能化进程。日本高性能林业机械的无人操作研发已开展多年，预计在不久的将来，日本的高性能林业机械将步入现场无人驾驶的智能化时代。我国林业机械的研发既要脚踏实地学习国外先进的技术和经验，同时也不应亦步亦趋追随国外发展的每一步。只要扬长避短，充分发挥我国机械制造和人工智能的优势，在高性能林业机械智能化的研发和应用上完全可能实现弯道超车和跨越式赶超。

三要以改革的思维迎接林业机械智能化时代。林业机械智能化时代的来临，不仅仅是一场技术的进步和林业生产力水平的提高，更是一场林业生产方式的革命，将倒逼我们的传统生产方式发生根本性的变革。林业人要彻底转变观念，将生产方式由传统的以人为中心向以智能机械为中心转变，从造林技术规程上修改株行距密度以适应未来智能化林业机械的作业，从林区道路的设计上满足智能化林业机械安全行驶的要求。总之要围绕以充分发挥智能化机械的功能为目标重新设计，重构我们的生产方式和技术路径。