我国林业装备的发展现状及未来趋势

罗 梅， 刘延鹤， 蒋鹏飞， 傅万四*， 周建波，3， 张 彬，3

(1.中国林场集团有限公司，北京 100029；2.国家林业和草原局北京林业机械研究所，北京 100029；3.中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京 100091)

2019年，我国林业产业总产值达到7.56万亿元，林业产业发展极大地推动了我国生态文明建设，有力巩固了生态扶贫成效。林业作为关乎国计民生的重要行业，建设现代化林业成为满足人们日益增长物质文化需求的必由之路。现代林业建立在林业装备现代化的基础之上，装备的现代化成为林业现代化的重要基础和标志，也是推动林业由传统向现代迈进的关键因素[1-2]。林业装备支撑林业生态和产业体系建设，能大力提升林业的规模化经营水平。林业机械化将极大解放生产力，提高生产效率，保障生产安全，促进林业产业结构转型升级[3]。实现林业机械化是提升森林质量的重要举措，也是实现我国林业产业发展壮大的迫切需要。林业装备一般分为户外林业装备和室内林业装备两大类，主要包括苗木培育、森林保护与经营、木竹生产及加工利用、园林和非木质生物材料利用等环节的机械化设备和装置，涵盖了林业生产的各个方面[4-8]。林业全产业链的所有部分均涉及到林业装备的开发应用，林业装备的发展影响林业产业的兴衰，对实现林业现代化具有重要意义。

1 国内外林业装备发展现状

发达国家基本实现了林业机械化，多工序配合作业与集约化生产较为普遍，自动化和智能化设备应用全面铺开。由于林业生产劳动强度大、作业环境差，加之劳动力缺乏等因素，许多发达国家已着手进行智能水平更高的林业机器人的研究，日本、美国、德国、加拿大、瑞典和挪威等国家林业机器人发展较快，其中尤以日本的研发制造水平最高[9]。在林木采伐[10-12]、林果采收[13]、种苗作业[14]、林木整枝[15]、苗木嫁接[16]、林内清理[17]、森林消防[18-19]以及林产工业[20]等方面，这些国家都进行了较为深入的研究，林业机器人的应用范围不断拓展，即实现林业机械化后，发达国家的林业装备正全面迈向自动化和智能化。

整体而言，目前我国的林业装备制造产业已初具规模。据相关统计，全国林业装备制造企业已达5 000家左右，规模较大的企业也有1 100家之多，能够生产5大类13个子类2 400种装备，形成了集研发、生产、推广服务为一体的林业装备制造体系。我国近年来林业机械化率超过30%，已处于中级阶段发展水平[21]。我国林业装备发展进步明显，但技术装备整体水平还较低。木工与人造板装备相对发达，部分技术已达到国际先进水平；林产化工、森林消防与家具制造装备的研发制造，也初步完成了机械化与自动化，但仍与发达国家差距较大[22-23]。林业装备制造业整体较为完备，但核心创新能力欠缺，发展失衡。国外林业发达国家的经验表明，营林机械化程度达到 50%～70%，才能更好地发挥森林的经济、生态与社会效益[4，24]。林业发达国家普遍采用多功能联合采伐机，其是一种集采伐、造材、集材等多种功能于一体的大型营林装备，能显著提升森林采伐运输的效率，降低劳动强度，极大便利营林生产工作。然而，我国却很少采用这种高效率的多功能联合采伐机开展林业生产，营造林手工作业仍为主流，我国林业装备制造水平与林业机械化发展任重道远。

我国的林业机械化程度不高，但自动化、智能化机械的研究在持续推进之中，利用机器进行高水平制造的“机器换人”工程已于近年提出，这一举措促进了林业机器人行业的快速发展[25]，也极大提高了林业装备智能化水平。林业机器人的研发集中在苗木嫁接[26]、森林抚育[27]、林业采收[28-30]、林木攀爬[31]、伐根清理[32]、防风固沙[33]、森林消防[34]等方向，呈现方兴未艾之势。综合而言，我国林业机器人的研究正在起步，部分产品尚处于概念创作和实验室研究阶段，距高效自动化和智能化产品的推广应用还有较大距离。

2 林业装备发展存在的问题

我国林业装备发展较快，基本构建了门类齐全的林业装备制造体系，机械化率逐年增长，有力支撑了林业现代化建设。林业装备发展过程中，也出现了一些问题，束缚了林业装备的发展速度，影响了装备质量，主要表现为以下几点：

(1)对林业装备重视不够，政策与资金扶持力度不足。我国对林业装备行业常年不够重视，林业装备产业一直处在市场建设不完备、政府管理不到位的状态，很多大型林业装备研发没有列入发展计划。传统粗放式的经营方式无法得到根本转变，林业生产延续效率低、强度大、安全性能差的手工劳作。国家有关部门对林业装备制造业的扶持和管理工作还较为薄弱，对其支持力度不够，投入不足，协调服务不周。科研单位立项林业装备领域国家级科研项目几乎处于空白，林业装备企业融资困难的问题没有得到根本缓解，林机购置补贴有待施行。

(2)吸引人才困难，人员流失严重。我国几十年来全力发展高等教育，取得了丰硕成果，培养了一大批人才，有力保障了我国经济社会的快速发展。现今每年大学毕业生约有700万之多，使我国具备了较好的研发人力资源优势。但是，由于农林行业相对弱势，林业装备领域对人才吸引力有限，现有人员流失严重的现象一直无法遏止。林业装备方面的研发人员、管理人员和工程技术人员长期缺乏，不足以支撑林业装备研发、制造和推广的全面发展。

(3)产品缺乏创新性，科研成果转化水平低。我国林业装备虽然品类较为完备，但大部分产品是对国外同类产品的模仿复制，主要为中低端产品。由于没有对产品技术的应用原理和设计理念进行深入分析，缺乏创新性，无法掌握核心技术，高端制造产品依赖进口的局面长期没有转变。我国不少林业类高校都设置了机械专业，也有一些专注林业装备的科研院所。经过数十年的培育发展，相关科研单位取得了丰硕成果，但产学研几方联系不够紧密，部分成果与生产需求不对口，科研成果转化率低。

(4)林业基础设施建设差，机械化推行受限。我国林业基础设施建设落后，现有的道路、电力和供水不足以支撑装备的大范围推广应用。林业基础设施建设落后的主要表现之一为林道密度低，部分地区林道平均密度能达到10 m/hm2，但全国林道平均密度仅为4.8 m/hm2，与林业发达国家有很大差距[35]。部分林区处在装备难以到达的地方，严重制约了机械化造林、抚育、砍伐、集材和运输。近些年依靠国家的基础设施建设，林区道路状况有所改善，但林道密度依旧偏低，林业装备新技术难以推广。据测算，林道平均密度不少于18 m/hm2时，可以有效降低营林成本，林地的生产潜力也能得到充分发挥。

3 林业装备的发展趋势

随着近年来我国人口老龄化现象和劳动力成本的上升，催生了对林业机械化强烈的需求。国民经济的发展使林业装备迎来了契机，但也面临着较大的挑战。林业装备现代化发展离不开国家的政策扶持和资金支持，亟需解决行业人才不足的弊端，加强装备产品的自主创新和科研成果转化。同时，改善林业基础设施建设，加速推动林业机械化的推广应用。自动化、智能化时代的到来，将快速提高我国林业机械化水平，推动林业装备制造产业升级，林业装备也将进一步朝着实用化、智能化、标准化、绿色环保等趋势发展和壮大。

(1)营林采运装备向实用化和便携式方向发展。我国营造林生产作业仍旧严重依赖人工，但目前劳动力市场的变化和生产者对劳动效率的较高要求，已经使单纯的手工操作无法完全适应未来的林业发展。因此，利用营林装备进行规模化营造林及林木采伐运输，成为取代传统森林人工经营的必然方式。我国森林立地环境复杂多样，对营林采运装备的实用化需求较为强烈，各类机械装备需要适应我国森林立地条件和使用习惯。在大型装备难以开展工作的林地环境，多功能便携式的作业装备因其具有灵活性强、质量轻等特点，有了较大的应用空间。营林采运装备朝着实用化和便携式方向推行，符合我国林业发展的趋势，也必将促进林业经济效益的进一步提升。

(2)林木(果)采收装备向标准化方向发展。林业发达国家种植采收多采用标准化程序，适宜机械化运作。我国森林类型多，林业地理地形条件相对较为恶劣，增大了机械应用的难度。借鉴林业装备发达国家的成功经验，我国的部分林木(果)也将必然走上标准化种植的道路，因此需要加强林地宜机化改造。林地实现宜机化改造是我国林业实现机械化和现代化的重要环节[36-37]，是装备大规模应用的前提条件，由此配套的林业装备也能得到较大的改善，大大提高生产作业效率。随着我国劳动力成本逐步上升，将会导致人工种植采收费用高昂，降低林业生产的效益，影响农民从事林业活动的积极性。推广标准化种植，也将带动标准化采收，极大提高作业效率，改善生产条件，提高林业生产效益。标准化的林业装备发展道路，是促使我国走上林业装备制造强国的必然选择。

(3)木竹加工利用装备向精密化和高效化方向发展。在目前市场经济快速发展的态势下，要求林业改变生产经营方式以提高木竹材的利用率，生产模式需由传统依靠规模生产逐渐向木竹深加工利用方向转变。高端设备将被广泛地应用在木竹精深加工和综合利用领域；全自动数控技术大量应用在木竹和人造板成套化设备开发；精密度更高的木竹加工机械不断普及；废弃木竹回收再利用加工装备研发前景广阔；生物质材料和能源生产装备发展潜力大；大量林副产品加工利用成套装备急需开发；高强度耐磨刀具的研究开发势在必行。装备的精密化和高效化提高了木竹材的综合利用率，是木竹加工利用装备发展的必然趋势。

(4)林业装备向系统化和成套技术化发展。林业装备整体技术水平的大幅度提升，离不开产品成套技术的大力发展。我国林业装备的成套化发展进度缓慢，营林采运、森林保护和竹材加工装备等的成套技术基本没有实现，林业装备系统化建设落后。大部分作业停留在单工序阶段，各工序间衔接困难，配套装备发展较差，离林业生产的全程机械化目标还有较长的距离。木材加工与人造板加工装备虽可部分实现成套技术发展，加工水平在林业行业内相对较高，但较全球领先技术仍差距显著。因此，装备的系统化与技术成套化开发将成为林业装备技术发展的未来趋势。

(5)林业装备向绿色、环保、节能方向发展。绿色、环保与节能是时代进步的体现。林业是我国生态文明建设的主力军，对环境保护具有重要影响。在环保意识不断增强的当下，促使林业装备在满足人们日益增长林产品需求的同时，也需重视装备的节能环保，在林业生产过程中担负起保护环境的责任。林业装备的研发重点应落在追求绿色环保上，开发一系列节能产品，注重改善装备能耗、噪声、辐射等性能指标。林业装备的绿色制造能较大程度减少对环境的影响，极大提升能源和材料的利用率，有利于林业装备的可持续发展。

4 展望

我国城市化稳步推进，林业劳动力短缺加剧，林业机械化程度低导致了林业生产的效率不高，影响林产工业发展和生态文明建设，因此需要加强林业机械化进程，以提高我国林业发展水平。由于近几十年教育的普及，人口素质得到了较快提升，人口红利逐年递减的同时工程师红利逐渐凸显，为我国工业制造奠定了坚实基础。按照联合国对全球工业产业分类的标准，在全世界所有国家中，唯有我国拥有完整的工业体系，制造业基础雄厚。我国的林业装备制造工业水平与林业发达国家还有不小差距，但有足够的动力和条件追赶先进水平，上升空间很大。“中国制造2025”的提出，也使高端制造迎来了巨大的发展机遇。我国林业装备发展不平衡使得林业装备技术水平在各个地方、不同行业上有所差异。因此，应根据地方特色和林业生产实际状况，探索并建立相应的林业技术装备体系，施行机械化、自动化和智能化不同层次的林业机械建设方案。经过若干年的发展，我国的林业装备一定能超越发达国家，做到既大且强，作为重要的支撑力量更好地服务现代林业建设。