Straipsnis Medienos ruošos medkirte ir motoriniu pjūklu eglynuose lyginamoji ekonominė analizė

Santrauka. Lietuvoje ruošiant medieną vis plačiau naudojamos medkirtės. 2010 m. valstybiniuose miškuose medkirtėmis iškirsta 784 tūkst. m³ medienos (22,2 % bendro kiekio). Svarbu išsiaiškinti, kas efektyviau: medkirtė ar motorinis pjūklas. Straipsnyje pateikta medkirtės ir motorinio pjūklo darbo eglynuose lyginamoji ekonominė analizė. Plynai kertant eglynus medkirtės Timberjack 1270D darbo našumas yra didesnis nei motorinio pjūklo. Kai kertamų medžių stiebo tūris mažas (0,1 m³), medienos ruošos išlaidos motoriniu pjūklu yra mažesnės nei dirbant medkirte. Didėjant stiebo tūriui, medienos ruošos išlaidos medkirte mažėja, palyginti su išlaidomis dirbant motoriniu pjūklu. Medkirtės darbo ekonominis efektyvumas didėja, kai intensyviau taikomos pamainos.

Pagrindiniai žodžiai: medkirtė, motorinis pjūklas, darbo našumas, tiesioginės išlaidos.

Įvadas

Lietuvos miškai dažniausiai kertami medžius nupjaunant motoriniais pjūklais. Mažėjant darbo jėgos pasiūlai tiek miškų urėdijos, tiek rangovai vis palankiau vertina medkirtes, jomis kerta mišką. Pagal kasmetinius miškų urėdijų veiklos rodiklius, 2005 m. medkirtėmis iškirsta 125,6 tūkst. m³ medienos (3,8 % bendro kiekio), 2007 m. – 516,8 tūkst. m³ (15,9 %), 2009 m. – 637,5 tūkst. m³ (18,7 %), 2010 m. – 784,0 tūkst. m³ (22,2 %).

Diegiant naujas medienos ruošos sistemas, Lietuvoje trūksta ekonominės analizės, įvertinančios įvairių medienos ruošos technologijų naudojimo išlaidas. Į naują techniką investuojama daug lėšų, todėl aktualu, kad ji duotų kuo didesnę naudą. Tai lemia įvairūs technologiniai, ekonominiai, socialiniai bei ekologiniai veiksniai, todėl aktuali šių veiksnių analizė siekiant efektyviai naudoti medkirtes. Medkirčių darbo našumas yra plačiai tyrinėtas Skandinavijos šalyse Žr. Håkan Lageson, “Effects of Thinning Type on the Harvester Productivity and on the Residual Stand,” 1997; Dan Glöde, “Single- and Double-Grip Harvesters – Productivity Measurements in Final Cutting of Shelterwood,” 1999; R. Brandenberger, Productivity Analysis of Harvester Systems: A Case Study in Swedish Thinning Operations, 2000; Björn Hånell, Tomas Nordfjell, Lars Eliasson, “Productivity and Costs in Shelterwood Harvesting,” 2000; Heikki Ovaskainen, “Comparison of Harvester Work in Forest and Simulator Environments,” 2004; Tuomo Nurminen, Heikki Korpunen, Jori Uusitalo, “Time Consumption Analysis of Mechanized Cut to Length Harvesting System,” 2006; Yrjö Nuutinen, Kari Väätäinen, Jaakko Heinonen, Antti Asikainen, Dominik Röser, “The Accuracy of Manually Recorded Time Study Data for Harvester Operation Shown via Simulator Screen,” 2008; Juha Laitila, Jani Heikkilä, Perttu Anttila, “Harvesting Alternatives, Accumulation and Procurement Cost of Small-Diameter Thinning Wood for Fuel in Central Finland,” 2010; Markku Oikari, Kalle Kärhä, Teijo Palander, Heikki Pajuoja, Heikki Ovaskainen, “Analyzing the Views of Wood Harvesting Professionals Related to the Approaches for Increasing the Cost-Efficiency of Wood Harvesting from Young Stands,” 2010; Lars Sängstuvall, Dan Bergström, Tomas Lämås, Tomas Nordfjell, “Simulation of Harvester Productivity in Selective and Boom-Corridor Thinning of Young Forests,” 2011. , taip pat Šiaurės Amerikoje Žr. Robert A. Tufts, Richard W. Brinker, “Productivity of a Scandinavian Cut-To-Length System While Second Thinning Pine Plantations,” 1993; Bobby L. Lanford, Bryce J. Stokes, “Comparison of Two Thinning Systems. Part I: Stand and Site Impacts,” 1995; Robert A. Tufts, “Productivity and Cost of the Ponsse 15-Series, Cut-To-Length Harvesting System in Southern Pine Plantations,” 1997. . Darbo laiko tyrimai dažniausiai atlikti siekiant nustatyti pagrindinius veiksnius, turinčius įtakos darbo našumui, ir nustatyti darbo laiko sąnaudas, reikalingas skaičiuojant produkcijos gamybos išlaidas Žr. Tuomo Nurminen, Heikki Korpunen, Jori Uusitalo, “Time Consumption Analysis of Mechanized Cut to Length Harvesting System,” 2006. . Medkirčių darbo našumą lemia daug veiksnių: gamtiniai, gamybiniai, organizaciniai. Nustatyta, kad vienas iš didžiausią įtaką medkirčių darbo našumui turinčių veiksnių – vidutinis medžių stiebų tūris Žr. ten pat, 2006. . Ši priklausomybė nėra tiesinė – mažesnio galingumo medkirtėmis kertant didesnio negu nustatytas optimalus stiebo tūris medžius, darbo našumas mažėja Žr. Kalle Kärhä, Esa Rönkkö, Seppo-Ilmari Gumse, “Productivity and Cutting Costs of Thinning Harvesters,” 2004. . Antras pagal svarbą veiksnys yra operatorius Žr. ten pat, 2004; Tuomo Nurminen, Heikki Korpunen, Jori Uusitalo, “Time Consumption Analysis of Mechanized Cut to Length Harvesting System,” 2006. . Tos pačios mašinos darbo našumas, dirbant skirtingiems operatoriams, skiriasi net iki 40 %. Taip pat medkirčių našumas didėja didėjant kirtimo intensyvumui. Kiti veiksniai yra mažiau svarbūs, tačiau jie taip pat turi įtakos: kirtimo būdas, medžių rūšis, augavietė, reljefas Žr. Lars Eliasson, Jonas Bengtsson, Jonas Cedergren, Håkan Lageson, “Comparison of Single-Grip Harvester Productivity in Clear and Shelterwood Cutting,” 1999; Dan Glöde, Ulf Sikström, “Two Felling Methods in Final Cutting of Shelterwood, Single-Grip Harvester Productivity and Damage to the Regeneration,” 2001; Matti Sirén, Hannu Aaltio, “Productivity and Costs of Thinning Harvesters and Harvester-Forwarders,” 2003; Jiří Dvořák, Pavel Karnet, “Preliminary Technical Time Standards for Harvesters Working in a Premature and Mature Stands,” 2007. . Lenkijos pušynuose tiriant Žr. Tadeusz Moskalik, “Influence of Cutting Form on the Harvesting Productivity and Costs,” 2004. kirtimo būdo reikšmę medkirtės Timberjack 1270B darbo našumui nustatyta, kad našiausiai dirbama plynuose kirtimuose (32,6 m³/val). Atvejiniuose ir atrankiniuose kirtimuose medkirtės našumas buvo mažesnis atitinkamai 11,3 ir 27,0 %. Tiesioginės kirtimo išlaidos atrankiniuose kirtimuose buvo 13,5 Zl/m³, atvejiniuose – 11,1 Zl/m³ ir plynuose – 9,8 Zl/m³. Vertinant Australijos medynų ugdymo medkirtėmis scenarijus Žr. Mauricio A. Acuna, Loren D. Kellogg, “Evaluation of Alternative Cut-To-Length Harvesting Technology for Native Forest Thinning in Australia,” 2009. nustatyta, kad kertamų medžių skersmuo turi įtakos variantų kintamumui (daugiau nei 85 %) ir yra pagrindinis veiksnys, lemiantis medkirčių darbo našumą ir išlaidas. Japonijoje irgi konstatuota Žr. Masahiko Nakagawa, Jun Hamatsu, Tomohiro Saitou, Hideya Ishida, “Effect of Tree Size on Productivity and Time Required for Work Elements in Selective Thinning by a Harvester,” 2007. , kad medkirčių darbo našumas tiesiogiai priklauso nuo kertamų medžių tūrio.

Užsienio šalių medkirčių darbo efektyvumo tyrimai dažniausiai buvo vykdomi atsižvelgiant į šalies miškų ūkio poreikius, esamus medynus, turimą arba naujai kuriamą techniką. Tyrimų objektas labai platus, priklausantis nuo gamtinių miškų sąlygų, nuo technikos bei kirtimų būdų įvairovės. Dažniausiai buvo atliekami atvejų tyrimai (case study). Lietuvos LAMMC Miškų institute ir Aleksandro Stulginskio universitete buvo atlikta įvairių medkirčių, praktikuojamų Lietuvoje, naudojimo analizė Žr. Stasys Mizaras, Liana Sadauskienė, Diana Mizaraitė, “Productivity of Harvesting Machines and Costs of Mechanised Wood Harvesting: Lithuanian Case Study,” 2008; Liana Sadauskienė, Stasys Mizaras, Diana Mizaraitė, „Medkirčių darbo našumo Lietuvos sąlygomis lyginamoji analizė“, 2008; Stasys Mizaras, Liana Sadauskienė, Diana Mizaraitė, Gintautas Činga, Dalius Vitunskas, Vitas Marozas, „Mašininio miško kirtimo kompleksinis vertinimas“, 2010. . Nustatyta, kad svarbiausi veiksniai, lemiantys medienos ruošos medkirtėmis išlaidas, yra darbo našumas, darbo jėgos ir technikos kaina bei technikos naudojimo intensyvumas.

Visose šalyse, naudojančiose medkirtes, jos buvo diegiamos keičiant medienos ruošą motoriniais pjūklais. Tyrimų, lyginančių medienos ruošos medkirtėmis ir motoriniais pjūklais efektyvumą, nėra daug. A. Karpan ir T. Poršinsky Žr. Ante P. B. Krpan, Tomislav Poršinsky, "Proizvodnost harvestera Timberjack 1070 pri proredikulture običnoga bora", 2002. , lygindami medkirtės Timberjack 1210 darbo našumą ir medienos ruošos išlaidas spygliuočių medynų retinimo kirtimuose su motorinio pjūklo darbo našumu ir išlaidomis, nustatė, kad motorinio pjūklo darbo našumas yra 22 % mažesnis (kai kertamų medžių skersmuo 10 cm) ir 16 % mažesnis (kai skersmuo 30 cm), palyginti su medkirtės našumu. Medienos ruošos m³ išlaidos buvo mažesnės 4,8 karto kertant motoriniu pjūklu (kertamų medžių skersmuo 10 cm) ir 3,6 karto (skersmuo 30 cm). R. Spinelli ir kt. Žr. Raffaele Spinelli, Natascia Magagnotti, Carla Nati, “Options for the Mechanised Processing of Hardwood Trees in Mediterranean Forests,” 2009. , tirdami medkirčių ir motorinių pjūklų darbą kertant buko medynus Italijos Apeninų kalnuose, nustatė, kad medienos ruoša medkirtėmis yra pigesnė nuo 27 iki 38 % (atsižvelgiant į medkirtės tipą). Islandijoje Žr. Christoph Wöll, Loftur Þór Jónsson, “Productivity and Cost Analysis of a Harvester Operation in Hallormsstaður, East Iceland,” 2009. lyginta medkirtės Menai Muck 191 (104 kW) ir motorinio pjūklo darbo našumas bei medienos ruošos išlaidos retinant maumedyną. Nustatyta, kad 25 metų amžiaus medyne medkirtė dirbo truputį našiau nei darbininkas su motoriniu pjūklu ir 2,7 karto našiau 45 metų medyne. Išlaidos kertant smulkius medžius medkirte buvo 2 kartus didesnės nei kertant motoriniu pjūklu ir 20 % mažesnės kertant stambius medžius. Lietuvoje dažniausiai mediena ruošiama motoriniais pjūklais, o medkirtėmis dar tik pradedama darbuotis. Todėl svarbu išsiaiškinti, ką derėtų rinktis, kas efektyviau: medkirtė ar motorinis pjūklas?

Tyrimų objektas – medkirtės ir motorinio pjūklo darbo našumas ir išlaidos. Tyrimų tikslas – palyginti medkirtės Timberjack 1270D ir motorinio pjūklo darbo našumą bei išlaidas kertant eglynus. Uždaviniai:

• stebėti medkirtės ir motorinio pjūklo darbą;
• nustatyti medkirtės ir motorinio pjūklo darbo našumą;
• įvertinti medkirtės ir motorinio pjūklo darbo išlaidas;
• įvertinti medkirtės pamainų reikšmę darbo išlaidoms.

Tyrimų metodai ir sąlygos

Darbo našumo nustatymo metodika

Tyrimo metodai: technikos darbo stebėjimas, darbo našumo bei išlaidų nustatymo metodai ir duomenų statistinio apdorojimo metodai, duomenų analizė ir apibendrinimas, loginė mokslinės literatūros analizė.

Medkirtės darbo našumo ir kaštų nustatymui darbe taikyta LAMMC Miškų institute parengta metodika Žr. Stasys Mizaras, Liana Sadauskienė, Diana Mizaraitė (sud.), Rekomendacijos medkirčių darbo našumui ir kaštams nustatyti, 2011. . Medkirčių darbo našumas matuojamas paruoštos medienos kiekiu per laiko vienetą (h). Medkirčių darbo našumas skirstomas į operatyvinį (pagamintas medienos kiekis per faktiškai dirbtą laiką) ir bendrąjį (pagamintas medienos kiekis per darbo valandą, įskaitant pertraukas, technikos aptarnavimo bei poilsio laiką).

Medkirtės darbas stebėtas filmuojant vaizdo kamera ir vėliau operacijų laikas fiksuotas pagal filmuotą medžiagą.

Medkirtės darbas skirstomas į darbo ciklus ir elementus. Visi veiksmai, susiję su vieno medžio kirtimu, sudaro kirtimo darbo ciklą. Darbo ciklas skaidomas į elementus.

Kirtimo darbo elementai Žr. Tuomo Nurminen, Heikki Korpunen, Jori Uusitalo, “Time Consumption Analysis of Mechanized Cut to Length Harvesting System,” 2006; Liana Sadauskienė, Stasys Mizaras, Diana Mizaraitė, „Medkirčių darbo našumo Lietuvos sąlygomis lyginamoji analizė“, 2008. :

• važiavimas – prasideda, kai medkirtė pradeda judėti, ir baigiasi, kai medkirtė sustoja ir pereina prie kito elemento;
• pasiruošimas pjovimui – prasideda, kai strėlė pradeda judėti link medžio, ir baigiasi, kai pjovimo galvutė atsiremia į medį, ir prasideda pjovimas;
• pjovimas – prasideda, kai medis pradedamas pjauti, ir baigiasi, kai padavimo velenai pradeda suktis ant stiebo;
• apdorojimas (genėjimas, skersavimas, sukrovimas, pažymėjimas) – prasideda, kai padavimo velenai pradeda veikti, ir baigiasi, kai paskutinis sortimentas yra padedamas į krūvą;
• trako ir pomiškio kirtimas – trukdančio darbui trako ir nesaugomo pomiškio sutvarkymas;
• šakų sukrovimas – viršūnių, šakų krovimas į valksmus ar krūvas (procesas vyksta ne apdorojimo metu);
• sortimentų sukrovimas – rąstų krovimas į krūvas (ne apdorojimo metu);
• įvairus laikas – kitas laikas, įtrauktas į kirtimo laiką, taip pat darbo planavimas, pasiruošimas. Šis laikas priskiriamas tam elementui, kurio metu jis vyksta;
• prastova – laikas, kuris nėra priskiriamas efektyviam darbui, pvz.: priežiūra, taisymas, kalbėjimas telefonu ir pan.

Vaizdo medžiaga analizuota laikrodžio sustabdymo principu naudojant vaizdo kameros laikrodį. Kiekvienam medžiui nustatytas kiekvieno darbo elemento laikas.

Medkirčių operatyvinis darbo našumas (N_op m³/h) apskaičiuotas pagal formulę:

\( V \) – medžio stiebo tūris m³;
\( t_{vaz} \) – važiavimo biržėje laikas, tenkantis vienam medžiui h;
\( t_{p} \) – medžio pjovimo trukmė h;
\( t_{ap} \) – medžio apdorojimo trukmė h;
\( t_{pas} \) – pasiruošimo pjovimui laikas, tenkantis vienam medžiui h;
\( t_{s} \) – šakų sukrovimo laikas, tenkantis vienam medžiui h;
\( t_{sort} \) – sortimentų sukrovimo laikas, tenkantis vienam medžiui h.

Operatyvinio darbo laiko sąnaudos (t h/m³) apskaičiuotos pagal formulę:

Regresinės analizės metodu (naudojant kiekvieno stebėto medžio duomenis) sudaryti medkirčių operatyvinio darbo našumo priklausomybės nuo vidutinio stiebo tūrio skaičiavimo modeliai.

Perskaičiuojant iš operatyvinio darbo laiko į bendrą, įvertinamas papildomas laikas, reikalingas medkirtę paruošti darbui, operatoriui pailsėti ir pan. Jis gali būti nustatomas stebėjimo metu arba taikomi ankstesniais tyrimais apskaičiuoti koeficientai. Šiame tyrime priimtas siūlymas Žr. R. Brandenberger, Productivity Analysis of Harvester Systems: A Case Study in Swedish Thinning Operations, 2000. taikyti 1,4 koeficientą.

Vertinant motorinių pjūklų darbą stebėjimų lape užrašomi medžių duomenys: rūšis, medžio skersmuo, aukštis. Stebėtos medienos ruošos operatyvinio darbo operacijos: pasiruošimas pjovimui, medžio nupjovimas, šakų genėjimas, stiebo skersavimas, sortimentų ir šakų tvarkymas. Taikytas chronometravimo metodas. Operatyvinio darbo našumas perskaičiuojamas į bendrą pagal 1,2 koeficientą Žr. Miško ruošos darbų išdirbio normos ir įkainiai, 1988. .

Išlaidų skaičiavimo metodika

Medienos ruošos tiesioginės išlaidos (S Lt/m³) apskaičiuojamos pagal formulę:

\( t \) – darbo laiko sąnaudos h/m³; \( d \) – darbo kaina, įskaitant socialinį draudimą (31 %) ir papildomą darbo užmokestį (atostogos ir kt.; 12 %) Lt/h; \( z \) – technikos eksploatavimo išlaidos Lt/h.

Technikos valandos darbo išlaidos yra apskaičiuotos pagal formulę:

\( Z \) – technikos darbo valandos išlaidos Lt/h;
\( P_{v} \) – technikos pradinė vertė Lt;
\( L_{v} \) – technikos likvidacinė vertė Lt;
\( D_{ln} \) – darbo valandų skaičius per visą technikos naudojimo laiką h;
\( D_{lm} \) – darbo valandų skaičius per metus;
\( p \) – palūkanų norma dalimis;
\( E \) – išlaidos einamajam remontui ir techninėms priežiūroms per visą technikos naudojimo laiką Lt;
\( R_{v} \) – padangų vertė Lt;
\( D_{lp} \) – padangų naudojimo laikas h;
\( D_{d} \) – degalų ir tepalų sąnaudos l/h;
\( k_{d} \) – degalų ir tepalų kaina Lt/l;
\( K \) – kitos išlaidos Lt/h.

Valandos darbo išlaidos, medkirtei dirbant dviem pamainom, sudarė 192,6 Lt. Darbo apmokėjimo išlaidoms apskaičiuoti taikytas 3 000 Lt medkirtės operatoriaus darbo užmokestis ir 1 500 Lt – motorinio pjūklo darbininko.

Stebėjimų skaičiaus nustatymas

Tyrimu nesiekta aprėpti visos Lietuvos eglynų bei kitų veiksnių, lemiančių medienos ruošos technikos naudojimo efektyvumą, įvairovės. Tyrimų objektas yra medkirtės ir motorinio pjūklo darbo našumas bei jų skirtumai, kuriuos siekta išaiškinti lyginant konkrečiomis medienos ruošos sąlygomis. Medkirtės darbas stebėtas Radviliškio miškų urėdijos Baisogalos girininkijos 48 kv. plyno kirtimo biržėje, plotas – 1,9 ha. Motorinis pjūklas dirbo Pakruojo miškų urėdijos Gedžiūnų girininkijos plyno kirtimo biržėse: 48 kv., plotas – 3,6 ha ir 36 kv., plotas – 1,6 ha. Stebėjimai vyko eglynų biržių dalyse. Boniteto klasė – II, augavietė – Lc, skalsumas – 0,8. Stebėta vasarą. Stebėjimų skaičius ir tikslumas nustatyti pagal formules Žr. Константин Евлвмпиевич Никитин, Анатолий Зиновьевич Швиденко, Методы и техника обработки лесоводственной информации, 1978. :

\( n \) – stebėjimų skaičius;
\( v \) – variacijos koeficientas;
\( p \) – tikslumas.

\( S \) – imties dispersija;
\( \vec{x} \) – vidurkis.

Stebėjimų duomenys

Medkirtės darbas stebėtas kertant 331 eglę. Pateiktas pasiskirstymas pagal medžių skersmenis ir atrankinio stebėjimo tikslumas (1 lentelė). Stebėjimų tikslumas – 2,6–5,0 %.

Motorinio pjūklo darbas stebėtas kertant 142 egles. Pateiktas stebėjimų skaičiaus pasiskirstymas pagal medžių skersmenis ir atrankinio stebėjimo tikslumas (2 lentelė). Stebėjimų tikslumas – 1,1–2,5 %.

Tyrimų rezultatai ir jų aptarimas

Medienos ruošos medkirte operatyvinis darbo našumas (1 pav.) išreikštas lygtimi:

čia \( y \) – medkirtės darbo operatyvinis našumas m³/h; \( x \) – kertamų medžių stiebo tūris m³.

Pateiktos pagal 7-ą lygtį išlygintos operatyvinio darbo našumo reikšmės (3 lentelė). Jos kinta nuo 9,0 m³/h, kai kertami 0,1 m³ stiebo tūrio medžiai, iki 49,6 m³/h, kai kertami 1,0 m³ stiebo tūrio medžiai.

Medienos ruošos motoriniu pjūklu operatyvinis darbo našumas (2 pav.) išreikštas lygtimi:

\( y \) – motorinio pjūklo operatyvinis darbo našumas m³/h;
\( x \) – kertamų medžių stiebo tūris m³.

Pateiktos pagal 8-ą lygtį išlygintos operatyvinio darbo našumo reikšmės (3 lentelė). Jos kinta nuo 1,2 m³/h, kai kertami 0,1 m³ stiebo tūrio medžiai, iki 2,0, kai kertami 1,0 m³ stiebo tūrio medžiai.

2,0, kai kertami 1,0 m³ stiebo tūrio medžiai. Visais tirtais atvejais medkirčių darbo našumas buvo didesnis nei motorinio pjūklo. Šis skirtumas kito nuo 7,8 karto (kertant 0,1 m³ stiebo tūrio medžius) iki 24,7 karto (kertant 1,0 m³ stiebo tūrio medžius) (3 pav., 3 lentelė).

Medienos ruošos medkirte tiesioginės išlaidos dirbant dviem pamainomis kinta nuo 34,0 Lt/m³, kai kertami 0,1 m³ stiebo tūrio medžiai, iki 6,2 Lt/m³, kai kertami 1,0 m³ stiebo tūrio medžiai. Medienos ruošos motoriniais pjūklais tiesioginės išlaidos kinta nuo 27,6 Lt/m³, kai kertami 0,1 m³ stiebo tūrio medžiai, iki 15,7 Lt/m³, kai kertami 1,0 m³ stiebo tūrio medžiai. Kai stiebo tūris mažas (0,1 m³), medienos ruošos išlaidos motoriniu pjūklu yra mažesnės negu medkirtės. Didėjant stiebo tūriui iki 0,2 m³, išlaidos susilygina. Dar didėjant stiebo tūriui, medienos ruošos medkirte išlaidos tampa mažesnės nei motoriniu pjūklu (4 pav., 4 lentelė).