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Simulation forsttechnischer Arbeitsprozesse unter

1. Auswirkungen auf die Gesamtarbeitszeit GAZ Ausgangssituation z 2 ae 4 e Mit Ausnahme des Parameters Anzahl der Arbeiter bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Motormanuelle j N M Simulationsl ufen unver ndert Holzernte on A Es wird erwartet dass bei einer Erh hung der Arbeiterzahl auf bis zu drei Personen die ypothese Fi S Gesamtarbeitszeit Tage also die Dauer zur Durchf hrung des Hiebes abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 Gesamtarbeitszeit schrittweise zunimmt da sich mit zunehmendem Abstand die Anzahl der Ernteb ume erh ht 156 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 40 35 30 4 R ckegassenabstand 20 m 25 sa R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m 20 Durchs Anzahl Arbeitstage Stk 1 2 3 Anzahl Arbeiter Stk Abbildung 109 Auswirkung der Ver nderung der Anzahl von Arbeitern bei der Motormanuellen Holzernte auf die durchschnittliche Anzahl an Arbeitstagen bei einem Zeitgrad von 100 und gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die Versuchsergebnisse zeigen dass es einer gr eren Anzahl an Arbeitskr ften m glich ist die auszuf hrenden Arbeiten in wesentlich k rzerer Zeit fertig zu stellen als einem Arbeiter alleine s Abbildung 109 Bei einem
2. R ckegassenabstand 20 m 8 R ckegassenabstand 30 m 13 4 R ckegassenabstand 40 m HEREESEEEE ee 70 100 130 Auswertung N a Reine Arbeitszeit h Ko a Zeitgrad Abbildung 100 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhang Ill aufgef hrt Durch die Ver nderung des Zeitgrades ausgehend von einem Zeitgrad 100 treten die erwarteten Effekte hinsichtlich des Zeitverbrauches auf s Abbildung 100 Es ist zu erkennen dass die RAZ mit steigendem Zeitgrad abnimmt bzw bei abnehmendem Zeitgrad zunimmt Ein Zeitgrad von 130 bewirkt eine Leistungssteigerung des Maschinenf hrers um 30 bzw 145 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen ein Zeitgrad von 70 eine Minderung um 30 Dabei ist es wichtig zu beachten dass sich der Zeitgrad auf alle produktiven Arbeitsabschnitte auswirkt Bei diesem Arbeitssystem sind dies die Prozesse Positionieren des Aggregats F llen und Aufarbeiten Die Fahrgeschwindigkeit und das Fahrverhalten bleiben unbeeinflusst Auf der Basis dieser Erkenntnis l sst sich das nun folgende Ergebnis besser erl utern Bei erstem Hinsehen k nnte man annehmen eine Erh hung bzw Verringerung des Zeitgrades um 30 w rde automatisch ei
3. 230 bersicht ber die f r einen Leistungsvergleich ausgew hlten Zeitstudien eenn 231 Gegen berstellung der Forwarder Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation Sortiment LPZ 238 Gegen berstellung der Forwarder Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation Sortiment IS 238 Vergleich des von BRUCHNER 2004 entwickelten Basismodells mit den Eigenschaften des aktuell vorliegenden Modells X Eigenschaft im Modell vorhanden Eigenschaft nicht im Modell vorhanden 242 kegende zu AllgeMmein Xt 222 e 02er kegende zu Harvester tE fenerin een aE a NEN aaa EAE EAEAN ENEAN ARANEON E PAETE ENEA A A Eiaa au aa Legende Z Motormanyell Kir er enable Legende zu Forwarder Det iiaa a 2 a Era nn en skegendezu Schlepper Br Fer Ne E EN UEN A E kegende zu Schichten BE 2a ruere raaa uana RA enaar N e a Ea a PEO deren STEA a EAAS A AEE TUEA ren Legende zu St rungen txt uu n24uunsnssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnannnnnannnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Legende zu Harv_Gassenreihenfolge txt 2004424404nna0onannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Legende zu Forw_Gassenreihenfolge txt 0042240004nn40onnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnn Legende zu Baelume Kkt nn iniedi aa i ne
4. 2440422400nnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnann 39 Abbildung 28 Entity Relationship Diagramm f r die Baumdaten 24400422400nnsnnnnnnnnnonnnnnonnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 40 Abbildung 29 Darstellung des bergeordneten Ablaufs im Modell 24404444400422400nnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnn 42 Abbildung 30 Allgemeine bersicht der Benutzoberfl che des Frontends inkl Auswahl der Arbeitssysteme 44 Abbildung 31 Gesamtanzahl der Bestandesb ume Anzahl zu erntender B ume 440ss240usnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 45 Abbildung 32 Auswahl der angezeigten B ume Vergabe von Simulations und Experimentnamen nen 45 Abbildung 33 Ausf hrbare Aktionen Abbildung 34 Men leiste des Frontends 44us422400442n400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannannnn 46 Abbildung 35 Bedienelemente zum Starten der Simulation us4440ssnnnsnnsnnnonssnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 47 Abbildung 36 Baumliste des aktuell zugeordneten Bestandes 444444400n4snnnonnsnnnonsnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnn nn 47 Abbildung 37 Das St rzeiten Modul 444442440044nnn0nnnnnnonannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnn 48 Abbildung 38 Ablaufdiagramm f r das St rze
5. ueesnnnnnenesesnnnsnsnnnnnnnnennnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnsnnnennnnnennnsnann 42 5 AUFBAU EINER HOLZERNTESIMULATION 22224244444444444000B0Hnnnnnnn ann mann nn nn nnnnannnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnanannnnn nn 43 5 1 BENUTZERFREUNDLICHKEIE A424 amp 522 220 2085 rearea aeaee E ea Eae a a ea iep a EEE einen EE 43 5 2 MEN FUNKTIONEN 2 2 raie ina a a a e a a aA Er E a a a a a aaa aa aa 43 5 3 ALLGEMEINE BERSICHT BER DAS MODELL aeeeeeennnnnnnennnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnsnnnennnnnnnsnnnennannnn 52 5 3517Zeltarlen u vn a a En nn ee CA EEEE iaa aE A A EE EEE 52 9 3 2 Kufz berSicht essen san urn ATTAN ET AT TO GT 53 5 3 3 Klassendiagramm 22 2 num NEN HENRI ine a a e 56 5 3 4 Dei lllierte bersichten 2 222 ar EIER Eesti ltlisr 57 5 4 DER D TENFLUSS Net 2 Dr re el rn ea E E 65 5 5 ERZEUGUNG DES EAYOUTS 22 2 3ER RERIRERRLER LINE ERBE nd 69 5 6 DIE RBEITSSYSTEME nn 2242 EL HIERBEI ln 72 6 6 1 Der Harvester n 2 eu ER en En Nee nee Era EEE Een 73 5 6 1 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter sussssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 73 5 6 1 2 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformeln 4u44444snsennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 75 5 6 1 3 Festlegung der Gassenreihenfolge 2440u444400nnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnn
6. 37 35 B R ckegassenabstand 30 m A4 R ckegassenabstand 40 m 31 29 Produktivit t fm h 33 R ckegassenabstand 20 m 27 25 23 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 102 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters auf die Produktivit t bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die Produktivit t steigt mit zunehmendem Zeitgrad verursacht durch die reduzierten Zeiten f r das Positionieren F llen und Aufarbeiten ebenfalls an bzw f llt bei einem verringerten Zeitgrad ab s Abbildung 102 Ein konkreter Unterschied hinsichtlich der unterschiedlichen R ckegassenabst nde ist nicht direkt feststellbar Bei allen drei Varianten arbeitet das System nahezu mit der gleichen Produktivit t Der Wert der Produktivit t liegt bei einem Zeitgrad von 130 im Bereich von ca 38 7 fm h Dieser Wert erscheint recht hoch erkl rt sich aber dadurch dass hier die Reine Arbeitszeit f r den Harvester berechnet wird 148 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf die Kosten pro Festmeter Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass 1
7. Pferd_Kapazitaet 0 6 Zugkapazit t des Pferdes bei der Arbeit Zeitgrad 100 Zeitgrad f r die Simulation des Pferdef hrers Harv_Forw_Maschinenkosten 45 15 Systemkosten pro MAS15 Schichten txt ResourcePtr R_Harvester R Forwarder R_Pferd R_MM R_Schlepper LabelPtr Beginn Dauer Labels Harv_Label 0 660 Labels Forw_Labe l 2000 660 Labels Pferd_Label 0 660 Labels MM_Labe l 0 660 Labels Schlepper_Label O0 660 Abbildung 165 Textdatei Schichten txt Tabelle 91 Legende zu Schichten txt ResourcePtr Name der entsprechenden Ressource also des entsprechenden Arbeitssystems LabelPtr Name des zu einer Ressource dazugeh rigen Labels Beginn Startzeit der Schicht in Minuten nach Beginn der Simulation Dauer Dauer einer Schicht Pausen txt ResourcePtr LabelPtr Beginn Dauer R_Harvester Labels Harv_Label 300 30 R_Forwarder Labels Forw_Label 600 30 Abbildung 166 Textdatei Pausen txt Pausenzeiten sind nur f r die Arbeitssysteme Harvester und Forwarder einstellbar Den anderen drei Systemen hinterliegen Tarife mit integrierten Pausenzeiten 282 Anhang St rungen txt Resgurgeptr tabeletr Label Aus_min RuS_meankirs_max WUS_min WUS_meanwus_ max AFS_min AFS_meanAFS_max Schichtanfang SchichtLaenge ws Rus ws AFS Ra eter Labels Mabet io 9 reed 660 tn o Kae e E a E a O E E E E a S pmr g Abbildung 16
8. Um erste Informationen ber das Erschlie ungssystem zu erhalten sollten folgende Quellen abgefragt werden e Luftbildaufnahmen zur ersten Orientierung s Abbildung 3 e Forstbetriebskarten der entsprechenden Fl chen inkl Forststra en bevorzugt in digitaler Form e Besprechung und Begehung der Fl chen mit bzw unter Einweisung des zust ndigen Revierf rsters Informationen zu den Forststra en sind im Regelfall relativ problemlos zu erhalten Dagegen wird es erfahrungsgem schwieriger Datenmaterial ber das R ckegassensystem zu finden 7 Forststra en sind gut ausgebaute und befestigte Zufahrten und Transportwege f r die Forstwirtschaft notwendig f r die Pflege des Waldes und die Bringung des Holzes DIETZ KNIGGE L FFLER 1999 s R ckegassen sind unbefestigte Erschlie ungslinien die direkt durch einen Bestand verlaufen und im Regelfall in eine Forststra e m nden Sie dienen den Holzernte und R ckemaschinen w hrend ihrer Arbeit als Fahrweg DIETZ KNIGGE L FFLER 1999 i Polterpl tze sind Holzlagerpl tze die zumeist in unmittelbarer N he zum beernteten Bestand an einer Forststra e gelegen sind Hier werden die geernteten St mme oder Abschnitte bis zu ihrem Abtransport zwischengelagert DIETZ KNIGGE L FFLER 1999 17 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 2 1 Definition der Erschlie ungslinien Wie bereits erw hnt lassen sich die im Wald vorkommenden Erschlie ungslinien in so gen
9. Pferd Holzernte Der Harvester erntet alle f r ihn erreichbaren B ume ELA GI Motormanuell Forwarder X Schlepper Der Harvester erntet alle f r ihn erreichbaren B ume Die Waldarbeiter bearbeiten alle B ume die f r den Harvester nicht erreichbar sind X X Der Harvester erntet alle f r ihn erreichbaren B ume Die Waldarbeiter erntet alle R ckung Der Forwarder r ckt alle Stammabschnitte Der Forwarder r ckt alle Stammabschnitte Der Schlepper r ckt alle Stammabschnitte Der Schlepper r ckt alle B ume Die Waldarbeiter erntet alle B ume Stammabschniti Das Pferd r ckt Stammabschniti e alle e vor Der Harvester erntet alle f r ihn erreichbaren B ume Die Waldarbeiter ernten alle B ume x x x Xx x x Der Forwarder r ckt alle Stammabschnitte Der Schlepper r ckt alle Stammabschnitte Das Pferd r ckt alle Stammabschnitte vor Im Folgenden werden nun die Funktionsweisen der einzelnen Systeme genauer erl utert Dabei werden allgemeine Informationen wichtige Systemparameter die eigentliche Arbeitsweise Logik zur Berechnung der Arbeitszeit notwendige Produktivit tsformeln oder Tarife die zu kalkulierenden Zielgr en und Bilder der graphischen Darstellung im aktuellen Modell vorgestellt 72 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 1 Der Harvester Mit Harvester bezeichnet man einen so genannten Vollernter der
10. Zeitanteil an der RAZ 70 69 68 7 8 9 10 N 2 8 Ladekapazit t fm Abbildung 118 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf das Verh ltnis des Zeitanteils f r das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Eine Ausweitung bzw Reduzierung der Ladekapazit t bewirkt dass der Forwarder entweder mehr bzw weniger Fuhren ben tigt um das geerntete Holz zu r cken Diesen Effekt erkennt man bei Betrachtung von Abbildung 118 Mit steigender Ladekapazit t sinken die Zeitanteile an der RAZ f r das Fahren auf Gassen und Wegen Auch Hypothese 2 hat sich bewahrheitet Die mit steigendem Abstand abnehmende Anzahl von R ckegassen f hrt zu einem immer geringeren Anteil der Fahrzeiten an der RAZ Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 1 Forwarder ber insgesamt sieben Stufen hinweg wurde die Ladekapazit t des Forwarders bei gleich bleibender zu r ckender Holzmasse von 7 fm auf 13 fm erh ht Das Ergebnis zeigt die erwarteten Effekte Die RAZ nimmt kontinuierlich ab die Produktivit t steigt an was wiederum die Kosten reduziert Gleichzeitig geht der Zeitanteil f r das Fahren im Bestand zur ck da die Maschine immer weniger Fuhren ben tigt um ihre Arbeit zu bew ltigen Der Einfluss der unterschiedlich breiten Abst nde zwischen den einzelnen R ckegassen wird ebenfalls deutlich da der Forwarder bei gr
11. 0 0 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ Abbildung 124 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Forwarders auf den Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Wie bereits im Versuch zuvor gezeigt f hrt auch in diesem Beispiel die Erh hung des Anteiles der MAS an der GAZ zu einer Reduktion des Anteils der AZ s Abbildung 124 Des Weiteren nimmt der Anteil der AZ an der GAZ mit zunehmendem Gassenabstand in sehr geringem Umfang ab da bei einem Abstand von 40 m die RAZ verglichen mit den Varianten 20 m und 30 m stellenweise am h chsten ausf llt und daher der Anteil der AZ zunehmend etwas weniger ins Gewicht f llt 174 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Wie schon bei den Versuchen zum AZ Anteil beim Harvester werden auch beim Forwarder die Unterbrechungen in nahezu allen F llen nicht so exakt simuliert dass die erwarteten Verh ltnisse von MAS zu AZ z B 80 20 eingehalten werden Auswirkungen auf die TAP fm MAS Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters MAS Anteil an der GAZ bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Anteils der MAS an der GAZ des Forwarders in Hypothese 1 diesem Fall dazu f hrt dass ausgehend von einem Anteil von 50 durch eine Erh h
12. 3 1 Waldarbeiter 0 1 Schlepper 0 5 und Forwarder 0 4 bei diesem Hieb ihre Produktivit t steigern k nnen Dies h ngt bei fast identischer Eingriffsst rke wie zehn Jahre zuvor mit dem Anstieg der durchschnittlichen St ckmasse bei den einzelnen Sortimenten zusammen s Abbildung 150 Das St ckmassegesetz wirkt sich also auch hier wieder positiv auf das Gesamtergebnis aus Der gleiche Effekt l sst sich auch zehn Jahre sp ter Bestandesalter 75 Jahre wieder beobachten Obwohl die Eingriffsst rke exakt gleich bleibt 7 4 steigt die TAP von Harvester 7 2 Motormanueller Holzernte 0 4 und Schlepper 2 2 an Erst im Alter von 85 Jahren gibt es trotz weiterhin zunehmender St ckmasse deutliche Ver nderungen bei den Kosten und der Produktivit t Die Umstellung bei der Aushaltung der Sortimente verursacht den Wegfall des Harvesters als Holzernte und des Forwarders als R ckesystem Die Waldarbeiter arbeiten zwar mit fast gleicher Produktivit t weiter 0 1 allerdings verursacht der nun auf alle Sortimente bezogene Einsatz des Schleppers eine Reduktion der TAP 10 5 da die Maschine die gesamte Erntemasse nicht nur vorr cken sondern auch erstmals bis zum Polter transportieren muss Die dabei entstehenden unproduktiven Fahrzeiten wirken sich negativ auf die TAP aus Trotzdem sinken die Kosten pro Festmeter bei diesem Holzernteeinsatz stark ab da nur noch zwei Arbeitssysteme im Einsatz sind 224 9 Simulation
13. Volumen mit Rinde der einzelnen Sortimentsabschnitte Volumen_oR Volumen ohne Rinde der einzelnen Sortimentsabschnitte 285 Anhang Wege txt gpath centerX centery centerZ rotationX rotationy rotationz scaleXx scaleY scalez forststrasse auptwegl 11 23749999 26 648 0 0 0 67 13477708 57 8410688 4 5 02 1 hauptweg2 26 21649999 61 386 0 0 0 65 18018795 17 8266006 4 5 0 02 T hauptweg3 38 55899999 87 089 0 0 0 63 97224033 39 20178414 4 5 0 02 1 rueckeG sse13 217 37899999 617 036 0 0 0 190 21969424 61 26600473 4 5 0 02 0 rueckeGassel4 174 24449999 607 6405 0 0 0 196 95893099 27 15589928 4 5 0 02 0 rueckeGassel5 150 09499999 600 417 0 0 0 196 29528427 23 25832435 4 5 0 02 0 Abbildung 172 Textdatei Wege txt Tabelle 97 Legende zu Wege txt gpath Klassifizierung der Forststra en bzw R ckegassen centerX X Y Z Koordinate des Mittelpunktes des Wegobjekts centerY centerZ rotationX X Y Z Rotation des Wegobjekts rotationY roationZ scaleX X Y Z Skalierung des Wegobjekts scaleY scaleZ forststra e Handelt es sich bei diesem Weg um eine Forststra e Polter txt Polternr Name atkiv 3 path_mov_dtl Holzlager_nordost 1 4 path_mov_dt1l Holzlager_nord 1 F path_mov_dt1l Holzlager_sued F 2 path_mov_dtl Holzlager_suedost O0 Abbildung 173 Textdatei Polter txt Tabelle 98 Legende zu Polter txt PolterNr Jedes im Modell platzierte Polter erh lt
14. en sind durch den speziellen Aufbau des zugrunde liegenden Tarifes f r die R ckung mit Pferd des Landes Nordrhein Westfalen nicht darstellbar Tabelle 15 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems R ckepferd Parameter Wert Einheit Bemerkungen Quelle Zeitgrad Frei w hlbarer Wert Kostensatz E PAS Frei w hlbarer Wert PAS Pferdearbeitsstunde a Im Hintergrund der Simulation fest eingestellter Wert nicht ver nderbar Zugkapazit t 0 6 fm SCHULZ 1987 dieser Wert entspricht der maximalen Zugkraft des Pferdes 5 6 5 2 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformel des Tarifes f r die R ckung mit Pferden Die Voreinstellungen der einzelnen Gr en im Men des Systems aber auch die Eigenschaften des Erschlie ungsnetzes und der zu r ckenden St mme und Stammabschnitte stellen Attribute dar die das Ergebnis einer R ckepferd Simulation entscheidend beeinflussen Um diese Effekte m glichst realit tsgetreu abzubilden wurde der Tarif zur R ckung mit Pferden des Landes Nordrhein Westfalen in das Modell integriert Die entsprechende Formel zur Berechnung der GAZ wird in Tabelle 16 aufgef hrt 112 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Tabelle 16 Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter Arbeitsabschnitt Formel Bemerkungen Quelle Formeln zur Berechnung der Vorr ckprozesse des R ckepferdes A 1 24 B 1057 Produktivit t fm h Z St ckmasse mitZ A
15. folgende Abl ufe f r die systemspezifischen Prozesse entwickelt und modelliert s Abbildung 54 77 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 1 4 Systemlogik und Ablaufdiagramm lt lt 001b gt gt STEUERUNGSYSTEM lt lt 004 gt gt Alle B ume an u den Gassen anmelden zur Entnahme y lt lt 005 gt gt OO B ume melden sich an Gasse an lt lt 007 gt gt Ist dieser Baum lt lt 17 gt gt NEIN Keine weiteren B ume und keine weiteren Gassen lt lt 010 gt gt Benutzen der Ressource Harvester f r den ben tigen Zeitraum Kran bewegen F llschnitt Trennschnitt etc lt lt 011 gt gt Erzeugen der Sortiments abschnitte lt lt 012 gt gt Zeiten intern protokollieren Abbildung 54 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Harvester 78 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001a 001b In AutoMod arbeiten bei der Simulation eines Holzernteeingriffs zwei unterschiedliche 002 003 004 005 Systeme Zum einen das Maschinensystem Harvester das s mtliche Aktionen der Maschine selbst ausf hrt zum anderen ein zus tzliches Steuerungssystem welches die Interaktionen der Maschine mit dem zu bearbeitenden Bestand koordiniert Zuerst beginnt das Maschinensystem mit der Initialisierung d h es werden s mtliche Voreinstellungen f r den Harvester aus dem Benutzermen bernommen Dazu geh ren auch die Gassenreihenfolge sowie
16. ursuusnssnsnnnnnnnnnnnnnanannnnnnn nn 130 7 1 VERSUCHE MIT DEM ARBEITSSYSTEM HARVESTER ueeernunnensnnnnnnnsnnnnnennnnnnnnnnnnnnrnnnnnn nennen ernennen nennen nnnnnnnnnnnner nn 134 7 1 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen der Kranreichweite des Harvesters auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 240 22200422400nnnnnnnnennennnnnnnnnn 136 7 1 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Harvesters auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes auf verschiedene Ergebnisgr en 145 7 1 3 Versuchsreihe 3 Auswirkungen von Ver nderungen des Anteils der Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ des Harvesters auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 2 en ae een nenne TAEAE ETA LEA Era Aiie 150 7 2 VERSUCHE MIT DEM A RBEITSSYSTEM MOTORMANUELLE HOLZERNTE eaeanennnenenensnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnenennn nennen 155 7 2 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen der Anzahl von Waldarbeitern auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 24 4 222404242000nnnnnonne nennen 156 7 2 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades von drei Waldarbeitern auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R
17. wie bei den Systemen Harvester und Forwarder mit Einzelzeiten gerechnet werden Auswirkungen auf die Kosten pro Festmeter Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Schlepper Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Kosten pro Festmeter abnehmen Hypothese 1 Jd und dass durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Kosten pro Festmeter zunehmen en 5 Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die othese y Kosten pro Festmeter gleich bleiben Auswertung R ckegassenabstand 20 m a R ckegassenabstand 30 m R ckegassenabstand 40 m Kosten fm a 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 130 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte R cken aus dem Bestand Proportional zum beobachteten Verhalten der TAP sinken die Kosten pro Festmeter mit zunehmender Erh hung des Zeitgrades ab s Abbildung 130 Ebenso bewirkt die Ausdehnung der R ckegassenabst nde bedingt durch die dem S
18. Tabelle 31 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Forwarder Zeitart Vorgabezeit Tarif Min RAZ 11 21 Tats chlich verbrauchte Zeit Min 11 21 124 6 Verifizierung der Systemfunktionen Tabelle 32 Vergleich weiterer Parameter Forwarder Vorgabewert Simulationsergebnis Vorger ckte Masse fm 0 36 0 36 Vorger ckte St ckzahl Stk 3 3 Anzahl Zyklen 1 1 Gesamtkosten Voreinstellung 150 MAS 6 98 6 98 nderung Verbrauch funktioniert ordnungsgem nderung Dieselpreis funktioniert ordnungsgem nderung Schichtbeginn funktioniert ordnungsgem nderung R stzeit funktioniert ordnungsgem nderung Kranreichweite funktioniert ordnungsgem Vorgegebene Gassenreihenfolge wird eingehalten Tabelle 33 Verh ltnis RAZ AZ bei Simulation der Ernte im Gesamtbestand Forwarder Vorgabewert Simulationsergebnis 59 67 40 33 Verh ltnis RAZ AZ Simulation Gesamtbestand 60 40 Die beobachtete Abweichung beim Verh ltnis von RAZ zu AZ wird in Kapitel 7 1 3 n her erl utert 6 4 Schlepper Parameter System 1 Schlepper Baumnummer 490 Baumart Fichte BHD 24 6 H he 18 8 Sortimente HKS Sorte HKS KIlasse HKS G te Mdm L nge Vol o R STH L1b2 B 19 84866 6 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 4 0 082268 IL IL IN 12 05812 4 0 04567
19. eren Abst nden von 30 m und 40 m immer mehr Holz vorr cken muss 168 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 3 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Forwarders auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Auswirkungen auf die Reine Arbeitszeit RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass Hypothese 1 durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Reine Arbeitszeit h der Maschine abnimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Reine Arbeitszeit h zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Reine Arbeitszeit schrittweise zunimmt Hypothese 2 Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhang VII aufgef hrt Auswertung 43 41 39 37 t R ckegassenabstand 20 m 8a R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m 35 gt Reine Arbeitszeit h 31 29 27 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 119 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung
20. schematisch verlaufen Erschlie ungssystem Im Hinblick auf das Erschlie ungssystem w hlte BRUCHNER einen Bestand aus dessen Forststra en und R ckegassen in einem festen Abstand von 20 Metern ebenfalls sehr schematisiert verlaufen Auch in diesem Fall gilt Gassensysteme dieser Art existieren in der Praxis in vielen Best nden ist ihr Verlauf aber weit weniger mit einem Entwurf am Rei brett vergleichbar Der darzustellende Bestand soll demnach ber ein Erschlie ungssystem verf gen das weitl ufiger und variantenreicher gestaltet ist Ferner muss gew hrleistet sein dass ein potenzieller Nutzer wie in der Praxis auch problemlos in der Lage ist das Gassensystem frei zu ver ndern Das Hinzuf gen oder Entfernen einzelner Gassen oder kompletter Wegenetze muss durchf hrbar sein Polter Die Anzahl an Poltern im Modell soll f r den Nutzer selbst zu bestimmen sein Sie m ssen an jeder Position im Modell eingerichtet und je nach Notwendigkeit aktiviert oder deaktiviert werden k nnen Auf diese Weise lassen sich tats chlich auftretende Probleme wie die schlechte Erreichbarkeit oder die vor bergehende maximale Auslastung eines bestimmten Polterplatzes simulieren 2 2 2 Erweiterungen bei der Darstellung des aufstockenden und des zu erntenden Bestandes Der Einsatz des Waldwachstumssimulators SILVA zur Berechnung einzelbaumbezogener Informationen ber Position Baumart BHD und H he wurde von BRUCHNER erfolgreich f r die
21. zu einer v llig unrealistischen Routenwahl der Maschinen Es ist somit notwendig dem Nutzer des neuen Modells die M glichkeit einzur umen die Fahrtroute der Maschinen selbst festzulegen Unterbrechungen durch pers nlich und sachlich bedingte Verteilzeiten sind bei jedem praktischen Holzernteeingriff Normalit t BRUCHNER ber cksichtige diese Tatsache indem sie erneut Dreiecksfunktionen einsetzte die w hrend der Simulation eine Unterbrechung mit einer im Rahmen der maximalen und minimalen Richtwerte liegenden zuf llig bestimmten Dauer simulierte Im neuen Modell soll es aus Gr nden einer erh hten Pr zision bei der Simulation m glich sein durch den Nutzer eine bestimmte Gesamtl nge der auftretenden Unterbrechungen bezogen auf die Gesamtarbeitszeit GAZ festzulegen die dann in die Simulation in Form von dynamisch berechneten mehrfach auftretenden Pausen einflie t Beispielsweise lassen sich so unterschiedlich alte Maschinentypen simulieren ltere Maschinen h here St ranf lligkeit und umgekehrt F r das System Forwarder sollen dem Modell zus tzliche Fahrgeschwindigkeiten hinzugef gt werden BRUCHNER definierte in ihrem Modell zum einen eine Fahrgeschwindigkeit unbeladen und eine Fahrgeschwindigkeit beladen Im neuen Modell soll des Weiteren zwischen der Art des aktuell befahrenen Weges Forststra e oder R ckegasse und dem Beladezustand unterschieden werden Au erdem soll noch die Fahrgeschwindigkeit de
22. 0 36 0 36 Ger ckte St ckzahl Stk 3 3 Anzahl Zyklen 1 1 Gesamtkosten bei 150 MAS und 0 87 I 6 68 6 68 nderung Zuschl ge funktioniert ordnungsgem nderung Zeitgrad funktioniert ordnungsgem nderung Verbrauch Kosten Treibstoff funktioniert ordnungsgem Versuch 2 Strategie R cken Lage der Sortimente verstreut HKS Sorte HKS Klasse HKS G te Mdm L nge Vol o R STH L1b2 B 19 84866 6 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 4 0 082268 IL IL IN 12 05812 4 0 045678 126 6 Verifizierung der Systemfunktionen Tabelle 38 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper Sortimente Vorgabezeit GAZ Schlepper Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit GAZ Schlepper ohne Laufzeit Min L1b2 2 26 2 26 L1b1 1 27 1 27 IL 0 82 0 82 F r die Allgemeinen Zeiten wurde die Voreinstellung festgelegt dass sie 20 der GAZ Dauer betragen Dieser Wert wird mit einer tats chlichen Gr e von 20 00 eingehalten Tabelle 39 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Tabelle 40 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei Schlepper Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit ohne Laufzeit Min GAZ 4 35 4 35 RAZ 3 48 3 48 0 87
23. 1 N 1 1 1 1 1 1 Baumat J BHD Hoehe Volumen GE 20 1 af o BasmiD _ Baumsummer KKos tinate V Koordmme ZKoordinate Entnahme 188 141372 Tabelle mit Informationen ber den gesamten in SILVA Tabelle mit Informationen ber die aus den einzelnen erzeugten Bestand inkl Festlegung der zu Ernteb umen entstandenen Stammabschnitte entnehmenden B ume Abbildung 21 Verkn pfung der Bestandesdaten mit den Sortimentsinformationen Je nachdem ob es sich bei der Modellierung der B ume nur um eine oder aber um mehrere Bestandesfl chen handelt m ssen die B ume den jeweiligen Fl chen zugeteilt werden Dies geschieht durch eine berpr fung jeder einzelnen Baumposition Dabei werden die Koordinaten des Baumes mit denen der jeweiligen Abteilungsfl che abgeglichen Die Abteilungsfl che wird zuvor im Quellcode des Modells ber ihre Eckpunkte definiert Zum Teil ist es dabei notwendig die einzelnen Fl chen erneut in Dreiecksfl chen zu unterteilen da nicht alle Begrenzungslinien gerade verlaufen Kontrollpunkt der dem Baum zugeordnet wird Lotfu punkt des Baumes Kontrollpunkte lt Distanz Baum Kontrollpunkt eo K rzeste Distanz zum n chsten Kontrollpunkt Abbildung 22 Zuordnung eines Kontrollpunktes zu einem Baum Wichtig f r einen Einzelbaum ist neben den Informationen ber die eigene Position auch zu wissen
24. 1999 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 240u42240004snnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnennnnnnn 233 Abbildung 155 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Altdurchforstung von Fichte mit einem TJ 1270 A PAUSCH 1999 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 240us4244004snnnnnsnnnonnnnnnnnnnennnnnnennnnnnn 234 Abbildung 156 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Durchforstung von Fichte mit einem TJ 1270 A GUGLH R 1995 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 2240044244004snnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnennnnnnennnnnn 235 Abbildung 157 Efm m R MAS in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Durchforstung von Fichte mit einem TJ 1270 A BOLLIN 1998 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 224044240044snnnnnnsnnnonnnnnennnnnnonnnnnnennnnnn 235 Abbildung 158 Verzeichnisse Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Altdurchforstung von Fichte mit dem Starkholzharvester Hannibal FELLER WEIXLER PAUSCH Abbildung 159 Abbildung 160 Abbildung 161 Abbildung 162
25. 8a R ckegassenabstand 30 m e R ckegassenabstand 20 m 4 R ckegassenabstand 40 m D ee gt o Zur ckgelegte Wegstrecke km O o a n 9 10 1 2 8 Kranreichweite m Abbildung 95 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die zur ckgelegte Wegstrecke bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Eine Ver nderung der Kranreichweite hat zur Folge dass bis zu einer Reichweite von 11 m leichte Ver nderungen bei der L nge der zur ckgelegten Wegstrecke zu beobachten sind s Abbildung 95 Die gr te Steigerung betr gt 0 2 km Wie zuvor bereits dargestellt bewirkt die geringere Kranreichweite dass weniger Ernteb ume gegriffen werden k nnen Dies f hrt dazu dass bestimmte Gassenabschnitte nicht mehr von der Maschine befahren werden da es dort keine Ernteb ume in Reichweite mehr gibt Ab einer Greifdistanz von maximal 11 m bleiben dann aber alle zur ckgelegten Wegstrecken unver ndert Zu betonen ist hierbei dass die getroffenen Aussagen nur im Hinblick auf dieses spezielle Versuchsszenario g ltig sind W rden die Positionen der Ernteb ume ver ndert werden h tte dies ein anderes Ergebnis zur Folge da sich die Maschine automatisch andere Fahrwege suchen w rde Deutlich wird bei dieser Versuchsreihe auch dass sich durch die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m die zur ckgelegte Wegstrecke re
26. Abbildung 163 Abbildung 164 1997 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 236 Textdatei Allgemein i n 2 2 2212 su lehnen 278 Textdatei Harvester Axt Miniere iy 2a ran ea 278 T xtdat i Motorman ell D innnan a iaaa aa a a a aa apie aaa 279 Textdatei Forwarder DA heikh itasihi aA A A A h a esa 280 Textdatei Schlepper B en naeh EAEE AAE EE ERATE NT EEEIEE 281 Textdatei Pferd Axi zn lie A a ses ae E eaa R ae aaa 282 Textdater Schichten 0th iov aae em e Ae a a e a p r a aade oa aS 282 Abbildung 165 Abbildung 166 Abbildung 167 Abbildung 168 Abbildung 169 Abbildung 170 Abbildung 171 Abbildung 172 Abbildung 173 Abbildung 174 Abbildung 175 Abbildung 176 Abbildung 177 Daten nach HOLZERNTE Abbildung 178 Abbildung 179 Abbildung 180 Abbildung 181 Abbildung 182 Abbildung 183 Abbildung 184 Textdatei Pausen txt Textdatei St rungen gt voed adaa e edana inte ehe ses Leibe 283 Textdatei Harv_Gassenreihenfolge txt 220044444004nnnannnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 283 Textdatei Forw_Gassenreihenfolge txt 2440444440nsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnn nn 284 Textdatei Baeumeikt n eesen ara ana ak mn air io np thin 284 Textdatei Sortimente gt us een ra herren AEA Eiaa 285 Textdatei Wegerkt ae aaa ee ee leher
27. Aufgearbeitetes Vol Baum Efm m R Abbildung 156 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Durchforstung von Fichte mit einem TJ 1270 A GUGLH R 1995 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 Beim diesem Vergleich des Timberjack 1270 A in einer Durchforstung mit dem Modell fallen die etwas h here Produktivit t im unteren Volumenbereich 0 1 0 3 Efm Baum sowie der Abfall der Leistung im Bereich gt 0 9 Efm Baum auf Allerdings liegen bei diesem Versuch auch zahlreiche Leistungswerte im st rkeren Holz in einer dem Modell hnlichen Gr enordnung s Abbildung 156 Es best tigt sich aber dennoch dass die in der Simulation verwendeten Formeln durchaus plausible Werte berechnen 80 00 70 00 60 00 Efm mR h Durchforstung TJ 1270A 30 00 Efm m R h gt o 3 EfmmR h Modell 20 00 10 00 0 0 5 1 15 Aufgearbeitetes Vol Baum Efm m R Abbildung 157 Efm m R MAS in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Durchforstung von Fichte mit einem TJ 1270 A BOLLIN 1998 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 Den Anmerkungen die bereits zuvor zu den Studien des Timberjack 1270 A gemacht worden sind ist nichts weiter hinzuzuf gen Der Verlauf der Kurve weich
28. B C E a KWF 1990 E Vorr ckentfernung m Aussagen zur Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en im Modell finden sich in Anhang IX Die hier errechneten Werte beziehen sich auf die GAZ pro Sortimentsabschnitt Auf diese GAZ Werte werden im Anschluss die entsprechenden Zeitgrad Werte angewendet Um die RAZ zu ermitteln und die TAP fm PAS berechnen zu k nnen muss der Wert um die Allgemeinen Zeiten reduziert werden in diesem Fall um 20 Dies bedeutet dass man den errechneten fm h Wert wie folgt aufschl sseln kann e GAZ Zeitgrad Gesamtdauer des Vorr ckprozesses e RAZ errechnet sich durch die Subtraktion von 20 des GAZ Wertes also durch Subtraktion der AZ e AZ 20 des GAZ Wertes Beispiel St ckmasse 0 37 fm Vorr ckentfernung 54 m Z 1 24 1057 33 35 54 m 13 341 fm h Z 0 37 fm 13 341 0 37 fm 4 94 fm h 4 94 fm h 4 94 fm 60 Minuten 0 0823 fm Min 0 37 fm 0 0823 fm 4 50 Minuten Das Pferd ben tigt also 4 50 Minuten um einen Stammabschnitt mit einem Volumen von 0 37 fm vorzuliefern Diese GAZ Werte m ssen f r jeden einzelnen Abschnitt aufsummiert werden um die Gesamtarbeitszeit der Vorr ck Aktion zu berechnen In den Einzelzeiten pro Stammabschnitt sind aber noch 20 Allgemeine Zeiten enthalten Die Reine Arbeitszeit betr gt also f r den Stammabschnitt mit einem Volumen von 0 37 fm 3 6 Minuten
29. Dezimalstellenanzeige Automatisch Eingabeformat Beschriftung Standardwert 0 G ltigkeitsregel G ltigkeitsmeldung Eingabe erforderlich Nein Indiziert Nein Feld Feld Feldd Baumat BHD Long Integer Double Double Double Double Double Long Integer Long Integer H he SI 32 5 30 8 17 5 37 2 24 2 25 1 30 25 4 24 2 20 26 4 22 9 23 5 23 8 1 1 1 1 1 1 1 Abbildung 177 Formatierung der Tabelle des ausscheidenden Bestandes in MS Access f r die berf hrung der SILVA Daten nach HOLZERNTE 3 Diese Tabelle in MS Access mit der rechten Maustaste anklicken Exportieren in die Access Datenbank Baum unter Laufwerk Ernte exportieren ACHTUNG Keine Leerzeichen in den Dateinamen verwenden Die Spalten m ssen alle als Zahl formatiert sein Das Programm HOLZERNTE ffnen In HOLZERNTE Datei Vorkalkulation Neu Hier Modell anklicken und eine neue Variante ausw hlen 302 Anhan 7 Das Men M1 ausf llen s Abbildung 178 Holzernte M1 Hiebskennung Vorkalkulation Nordrhein Westfalen L st Hilfe n a Abbildung 178 Das HOLZERNTE Men M1 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 8 Weiter Das Men M2 ffnet sich s Abbildung 179 Einstellungen vornehmen mit 1000 B umen arbeiten Abbildung 179 Das HOLZERNTE Men M2 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 303 Anhang 9 In M3 G
30. Die Produktionsfl che wird demnach vergr ert Tabelle 50 Anzahl der Ernteb ume und der B ume auf Forststra en und R ckegassen 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anzahl zu entnehmender B ume Stk 1085 1190 1245 Anzahl B ume auf den Forststra en und 2501 1767 1454 R ckegassen Stk Die Behauptung dass die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m dazu f hren w rde dass insgesamt gesehen immer weniger B ume von der Maschine gegriffen werden k nnen best tigt sich ebenfalls Wurden zum Beispiel bei 20 m Gassenabstand und 11 m Kranreichweite noch alle zu erntenden B ume von der Maschine erreicht sind es bei einem Abstand von 30 m bereits 352 die nicht in Reichweite liegen bei einer Distanz von 40 m zwischen den Gassen sogar 556 Auch dieser Effekt ist ber die gesamte Versuchsreihe hinweg zu beobachten Auswirkungen auf die tats chlich geerntete Holzmenge Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m die tats chlich geerntete Hypothese 1 i Holzmenge zunimmt und dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m die
31. Generierung des auf der 1 ha gro en Fl che stockenden Bestandes eingesetzt Bisher war SILVA nur in der Lage Baumkollektive mit einer Gr e von wenigen Hektar zu erzeugen F r einen in dieser Arbeit zu modellierenden Bestand muss also ein Weg gefunden werden die Daten einzelner B ume f r eine Bestandesfl che die gr er als 1 ha ist zu ermitteln Die Auswahl der zu erntenden B ume erfolgt in BRUCHNERS Modell ber die Angabe eines Prozentanteils der insgesamt aufstockenden Baummenge Werden beispielsweise 30 dieser B ume f r die Ernte bestimmt geschieht dies lediglich anhand einer Zufallsauswahl Waldbauliche Richtlinien und Aspekte spielen dabei keine Rolle eine Vorgehensweise die es in der forstlichen Praxis in dieser Form nicht gibt Allerdings ist es im Programm SILVA m glich eine waldbaulich begr ndete und somit forstwirtschaftlich sinnvolle Auswahl der Ernteb ume zu simulieren In diesem Fall werden aus dem 2 Ziele der Arbeit generierten Baumkollektiv bestimmte B ume aufgrund ihrer Position und ihrer Wuchsleistung f r eine Entnahme markiert Da die SILVA Daten bereits f r die Modellierung des Bestandes in AutoMod verwendet werden muss ein Weg gefunden werden die Information ber Entnahme oder Verbleib f r jeden einzelnen Baum ebenfalls in das Modell zu berf hren Auf diese Weise k nnten verschiedene Pflege bzw Endnutzungseingriffe simuliert werden Jeder Baum wird im Zuge der Holzernte entaste
32. H ufigkeit und St rke der anthropogenen Eingriffe m ssen spezifiziert sein Dann startet die Prognose die sich ber eine festgelegte Zahl von Simulationsperioden erstreckt z B 20 Perioden mit jeweils 5 Jahren pro Periode Am Ende des Prognosezeitraumes liegen f r jeden Baum alle forstwirtschaftlich relevanten Daten vor etwa zur Durchmesser und H henentwicklung Neben diesen vielf ltigen numerischen Informationen wird dem Benutzer f r jeden Simulationszeitpunkt eine einfache graphische Darstellung des simulierten Waldbestandes zur Verf gung gestellt s Abbildung 12 Abbildung 12 Graphische Darstellung der simulierten Best nde in SILVA und TreeView Quelle http www wwk forst tu muenchen del info vis 3D_htm 27 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Da es sich bei B umen um dreidimensionale Objekte handelt wurde eine dreidimensionale Darstellungsm glichkeit ber das Programm TreeView geschaffen s Abbildung 12 Aus den vorhandenen Daten werden f r jeden einzelnen Baum dreidimensionale K rper erzeugt Diese werden entsprechend der Baumkoordinaten auf einen Boden gestellt und mit Hilfe der Zentralprojektion auf dem Bildschirm abgebildet Durch verschiedenste Optimierungen ist es dem Benutzer m glich sich in Echtzeit durch einen solchen virtuellen Wald zu bewegen und ihn dabei aus jeder beliebigen Position zu betrachten Durch die Interaktionsm glichkeiten im virtuellen Bestand ist diese Darstellungsvarian
33. I gt 10 15 gt 15 20 gt 20 25 gt 25 30 Durch den Nutzer einzugeben Abbildung 76 Struktur der Zu und Abschl ge f r Bestandessch den 5 6 4 4 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformeln des Schleppertarifs NRW Die Voreinstellungen der einzelnen Gr en im Men des Systems aber auch die Eigenschaften des Erschlie ungsnetzes und der zu r ckenden St mme und Stammabschnitte stellen Attribute dar die das Ergebnis einer Schlepper Simulation entscheidend beeinflussen Um diese Effekte m glichst realit tsgetreu abzubilden wird der Schleppertarif des Landes Nordrhein Westfalen in das Modell integriert Die entsprechenden Formeln zur Berechnung der GAZ werden in Tabelle 13 aufgef hrt 106 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Tabelle 13 Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter Arbeitsabschnitt Formel Bemerkungen Quelle Formeln zur Berechnung der Vorr ck und R ckeprozesse des Schleppers Sortimente im Formel f r den kompletten R ckeprozess Y Min fm o R JACKE Schlag verstreut Y 28 49 x 24 22 28 X St ckvolumen in fm o R 2003 Sortimente an G Formel f r den kompletten R ckeprozess Y Min fm o R JACKE asse Y 10 38 X 6 221 X St ckvolumen in fm o R 2003 vorkonzentriert Vorr cken Bestand Formel f r den Teilprozess Vorr cken Y Min fm o R JACKE gt R ckegasse Y 28 49 x 10 38 X 18 1 16 059 X St ckvolumen i
34. Maschinenkosten ermitteln Abbildung 68 Men des Arbeitssystems Harvester zur Einstellung der verschiedenen Parameter 96 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Tabelle 10 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Forwarder Parameter Wert Einheit Bemerkungen Quelle Treibstoffverbrauch 18 00 V hr Der Verbrauch kann je nach Maschinentyp variieren FELDK TTER 2004 Treibstoffpreis Frei w hlbarer Wert i A Frei w hlbarer Wert Die R stzeit dient der Vorbereitung der Ruestzeit Min Maschine vor dem eigentlichen Arbeitbeginn Die Beschleunigung ist aufgrund mangelnder Daten nicht ber cksichtigt Fahrgeschwindigkeit beladen f i VON BODELSCHWINGH 6 8 km h In einer erweiterten Version des Modells ist der Einbau eines auf der Forststra e 2004 Gel ndefaktors zur Darstellung der Gel ndeeinwirkungen f r alle Fahrgeschwindigkeiten vorgesehen Fahrgeschwindigkeit Die Beschleunigung ist aufgrund mangelnder Daten nicht VON BODELSCHWINGH unbeladen auf der 7 8 km h ber cksichtigt 2004 Forststra e Fahrgeschwindigkeit beladen 3 9 km h Die Beschleunigung ist aufgrund mangelnder Daten nicht VON BODELSCHWINGH 9 km auf der R ckegasse ber cksichtigt 2004 Fahrgeschwindigkeit Die Beschleunigung ist aufgrund mangelnder Daten nicht VON BODELSCHWINGH unbeladen auf der 4 1 km h a ber cksichtigt 2004 R ckegasse Fahrgeschwindigkeit w
35. Sie alle waren auch in schwierigen Momenten immer f r mich da und haben mir dadurch das erfolgreiche Abschlie en dieses Lebensabschnitts erm glicht Summary Within the scope of her dissertation BRUCHNER 2004 managed to employ the simulation software AutoMod which has been used in different sectors of industry e g automobile industry so far within the domain of forestry for the first time By modelling a schematic designed 1 ha stand of spruce and simulating the two forestal working systems harvester and forwarder she was able to calculate different specific values duration productivity and costs on an especially set up harvesting operation These values were computed by the software with regard to the direct influence of various stand attributes like extraction line system tree species tree position and dimension of every single tree and its logs The objective of BRUCHNER s research has been defined as the simulation of really existing forestal structures at a single tree based level and various commonly used working systems depending on the characteristics of each certain stand to calculate detailed values which then can be used to support decision makers in today s forestry BRUCHNER just reached that ambitious target partly but her first model was the basis for the work presented here With regard to the modelling of forestal structures and working systems her model still left lots of potential for further developments wh
36. ckegassenabst nde und damit verbunden in Unabh ngigkeit der Anzahl der geernteten Holzmenge und der zu transportierenden Abschnitte stets die gleiche Produktivit t TAP bzw die gleichen Festmeter Kosten berechnet So wird beispielsweise das Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte bei einem Zeitgrad 100 ber alle Erschlie ungsszenarien hinweg mit einer TAP von 17 4 und daraus resultierend mit einem Kostensatz von 3 35 fm simuliert Diese Beobachtung zeigt dass den in Abbildung 127 dargestellten Produktivit tsformeln des Schleppertarifs eine Grundproduktivit t hinterlieg die zwar durch Variation der Arbeitsstrategie und des Zeitgrades aber nicht durch den Einfluss unterschiedlicher Erschlie ungssysteme ver ndert werden kann Die weiteren Auswertungen werden nun durch Graphiken unterst tzt dargestellt 179 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 4 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Schleppers auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Auswirkungen auf die Reine Arbeitszeit RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Schlepper Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass Hypothese 1 durch eine Erh hung des Z
37. ckegassenabstandes 22044222004224000nnnnnnnnennennnennnnnn 158 7 3 VERSUCHE MIT DEM RBEITSSYSTEM FORWARDER uauanesssssssnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnn 162 7 3 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen der Ladekapazit t des Forwarders auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 22042222004222000nennnennennennnennnnnn 163 7 3 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Forwarders auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 4 422200422400nennnnnnennennnnnnnnnn 169 7 3 3 Versuchsreihe 3 Auswirkungen von Ver nderungen des Anteils der Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ des Forwarders auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des RUCKegassehabstandes men enoa ne ST a En EINE O a SEE OS Va E Tea SUN aE 173 7 4 VERSUCHE MIT DEM RBEITSSYSTEM SCHLEPPER aneananenennnnnsnnnnnnnnnnnensnnnnnnnnnnnennnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnsnsennnnnnenenen nennen 176 7 4 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Schleppers auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 2 22200422n00nnnnnennennennnennnnnn 180 7 4 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen der Arbeitsstrategie des Schlep
38. ckgelegte Wegstrecke km Gassenreihenfolge Produktivit t fm h RAZ MAS fm Kosten Einstellungen Interface Ergebnisqr en Zeitgrad Transportierte Holzmenge fm Strategien Zur ckgelegte Wegstrecke km Schlepper TAP fmiMAS Einstellungen Interface fm Kosten Ergebnisgr en Zeitgrad Vorgelieferte Abschnitte Stk Vorgelieferte Holzmenge fm TAP fm MAS fm Kosten Abbildung 88 Versuchs Anordnung f r die f nf Arbeitssysteme inkl untersuchter Parameter 130 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen F r jedes der f nf Arbeitssysteme werden mit einer Auswahl der ver nderbaren Parameter Versuche durchgef hrt deren Auswirkungen im Anschluss durch die Kontrolle von ebenfalls zuvor ausgew hlten Ergebnisgr en bestimmt werden k nnen Um welche Parameter bzw Ergebnisgr en es sich dabei handelt zeigt Abbildung 88 Die Tatsache dass sich die Versuche nicht auf alle ver nderbaren Parameter beziehen wird damit begr ndet dass es nicht f r alle dieser Gr en notwendig ist sie im Einzelnen zu untersuchen Beispielsweise ist es nicht unbedingt erforderlich unterschiedliche Verbrauchswerte des Forwarders zu simulieren da sich die Ergebnisse auch relativ leicht manuell berechnen lassen Dagegen erscheint es weitaus interessanter die Folgen einer Ver nderung der Ladekapazit t derselben Maschine zu beobachten Die Erschlie ungss
39. dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 der Zeitanteil f r das Positionieren und F llen Aufarbeiten abnimmt wobei gleichzeitig der Zeitanteil f r das Befahren der Hypothese 1 Gassen proportional zunimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 der Zeitanteil f r das Positionieren und F llen Aufarbeiten zunimmt wobei gleichzeitig der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen proportional abnimmt 146 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung Zeitanteil f r das 30 Positionieren und F llen Aufarbeiten bei R ckegassenabstand 20 m w Ww 28 Zeitanteil f r das Positionieren und F llen Aufarbeiten bei R ckegassenabstand 30 m w S 26 Zeitanteil f r das Positionieren und F llen Aufarbeiten bei R ckegassenabstand 40 m W e gt 24 22 Zeitanteil f r das Fahren bei R ckegassenabstand 20 m Ww A 20 u unb m q ye4 1n ZVY op ue leyueylez w e 4 Zeitanteil f r das Fahren bei R ckegassenabstand 30 m w N e Zeitanteil an der RAZ f r Positionieren F llen Aufarbeiten w oa E Zeitanteil f r das Fahren bei 70 100 130 R ckegassenabstand 4
40. dem durchschnittlichen BHD der durchschnittlichen H he des aufstockenden und des ausscheidenden Bestandes und der Eingriffsst rke wurden auch die Auswirkungen auf die Aushaltung der Sortimente sowie die Holzerntekosten deutlich Die Anzahl der B ume des aufstockenden und des zu erntenden Bestandes nehmen im Verlauf des Alterungsprozesses naturgem ab s Abbildung 147 Insgesamt kommt es zu einer Reduktion um 3924 B ume auf der Fl che die Anzahl der Ernteb ume verringert sich proportional zur Anzahl der aufstockenden B ume immer weiter Wurden bei der Ernte im Durchschnittsalter von 45 Jahren noch 1169 B ume gef llt sind es im Alter von 85 Jahren nur noch 299 St ck Die Eingriffsst rke bleibt bis auf den ersten Hieb 45 Jahre 15 Entnahme fast unver ndert und liegt im Mittel bei etwa 7 5 8000 7000 6000 e Anzahl B ume des 5000 aufstockenden Bestand 4000 a Anzahl Ernteb ume des 3000 aufstockenden Bestandes 2000 1000 B 45a 15 55a 7 3 65a 7 4 75a 7 4 85a 7 7 Anzahl B ume Stk Bestandesalter a und Eingriffsst rke Abbildung 147 Vergleich der Anzahl an B umen des aufstockenden Bestandes und an Ernteb umen unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre und der Variation der Eingriffsst rke Hinsichtlich des Dicken und H henwachstums entwickeln sich die B ume des gesamten aufstockenden
41. ht dann noch einmal die RAZ und senkt gleichzeitig die TAP des Forwarders Wie bereits erw hnt sind die zeitlichen Schwankungen relativ gering m ssen aber ber cksichtigt werden Mit zunehmendem Gassenabstand nimmt ber die gesamte Versuchsreihe betrachtet auch die RAZ zu da eine gr ere Anzahl an Abschnitten ger ckt werden muss In zus tzlich durchgef hrten Versuchen wird nun berpr ft ob sich der in dieser Versuchsreihe beobachtete Trend fortsetzt bzw sogar verst rkt auftritt wenn die Anzahl der Ernteb ume wie folgt erh ht wird s Tabelle 53 Tabelle 53 Erweiterte Anzahl an Ernteb umen zum Vergleich mit den Ergebnissen der urspr nglichen Best nde 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anzahl zu entnehmender B ume bisher Stk 1085 1190 1245 Erweiterte Anzahl zu entnehmender B ume Stk 2232 3437 3750 Zunahme an Ernteb umen 99 9 188 9 201 2 Die Erh hung der Erntebaumzahlen f hrt zu einer verst rkten Auspr gung der beobachteten Trends Die RAZ nimmt durch die Erh hung der Ladekapazit t bei allen drei Szenarien ab Bei einem Gassenabstand von 20 m wird durch die Erh hung der Ladekapazit t von sieben auf dreizehn Festmeter eine Reduktion der RAZ um 1 9 h erreicht s Abbildung 115 Ausrei er sind nicht mehr zu beobachten da bei der gro en Anzahl zu r ckender Abschnitte eine zus tzliche Fuhre nicht mehr so stark ins Gewicht f llt wie bei der zuvor untersuchten Ver
42. indem es die Ressource Harvester f r die zuvor berechnete Aufarbeitungszeit nutzt Diese Zeit wird bereits w hrend der Kompilierung des Modells mit Hilfe der entsprechenden Produktivit tsformeln f r das Positionieren des Aggregats und das F llen und Aufarbeiten anhand der Einzelbaum und Sortimentsinformationen f r jeden einzelnen Baum berechnet Nach Ablauf der vorgegebenen Arbeitszeit erzeugt das System dann die Sortimente die aus dem zuvor aufgearbeiteten Baum entstanden sind Diese Sortimente an der Gasse entstammen den Berechnungen des Programms HOLZERNTE und werden w hrend der Layouterzeugung inklusive ihrer Ablageposition den Ernteb umen zugeordnet Sie verbleiben dann zum einen nach der Ablage durch den Harvester im Bestand zum anderen laufen sie in einem anderen Prozess weiter der sp ter f r ihre Abholung durch ein R ckesystem sorgt Die Zeiten f r die komplette Aufarbeitung des Erntebaumes werden intern protokolliert und flie en am Ende der Simulation in das finale Ergebnis ein 013 014 Im Anschluss an die Aufarbeitung berpr ft das Maschinensystem ob noch weitere B ume auf der zurzeit befahrenen R ckegasse vorhanden sind Werden zus tzliche B ume lokalisiert beginnt der Prozess wie ab 006 beschrieben erneut 79 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 015 016 Werden keine weiteren Ernteb ume auf der R ckegasse entdeckt w hlt der Harvester aus der Gassenreihenfolge die n chste
43. lediglich das Erschlie ungssystem wird variiert 3 PZ Profilzerspaner Sortimentsbezeichnung 200 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 8 Versuchsergebnisse als Entscheidungsunterst tzung Die Voraussetzungen f r einen System Vergleich sind in Kapitel 7 7 erl utert worden Die folgenden Tabellen zeigen die Ergebnisse dieser Vergleiche sowohl im Bezug auf die zur Auswahl stehenden Systemkombinationen als auch hinsichtlich der unterschiedlichen Erschlie ungssysteme s Tabelle 61 bis Tabelle 64 Tabelle 61 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante Original Arbeitssystem Arbeitsaufgabe 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand gt Erschlie ungssystem Ernte der B ume in Reichweite von 10 m 5 47 5 53 5 46 5 60 fm Bearbeitete Holzmenge Harvester fm und Anteil an der 508 7 100 353 7 63 3 296 6 50 8 410 7 73 0 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 1956 0 1619 4 2299 9 Ernte der B ume 0 au erhalb der Harvester alle B ume Reichweite durch drei wurden durch den 10 13 10 98 in Waldarbeiter fm Harvester geerntet ee lle Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 204 7 36 7 287 4 49 2 151 6 27 0 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Bearbeitete Holzmenge fm und Antei
44. ttingen JACKE H 2003 Holzernteverfahren und Holztransport Kosten des Skidderns und Vorr cken mit Pferden Informationen zum Projekt Analyse eines forstlichen Eingriffs Institut f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Verfahrenstechnologie der Georg August Universit t G ttingen JOOSTEN R 2005 M ndliche berlieferung K MPF R GIENKE H 2002 Servicedenken schl gt Kostendenken www ebz beratungszentrum de KENNEL E 2001 Unterlagen zur Vorlesung Forsteinrichtung des Lehrstuhls f r Waldbau und Forsteinrichtung an der Technischen Universit t M nchen 264 Verzeichnisse KRAMER H AK A A 1995 Leitfaden zur Waldmesslehre J D Sauerl nder s Verlag 3 erweiterte Auflage KUDLICH T 2000 Optimierung von Materialflusssystemen mit Hilfe der Ablaufsimulation Dissertation der Fakult t f r Maschinenwesen Lehrstuhl f r F rdertechnik Materialfluss und Logistik der TU M nchen KULUSIC B 1971 Untersuchung ber das R cken von Nadelholz unter besonderer Ber cksichtigung der Belieferung von Holzh fen Institut f r Forstbenutzung und Forstliche Arbeitswissenschaft der Universit t Freiburg KWF 2004 Kuratorium f r Waldarbeit und Forsttechnik URL www kwf online de KWF 1990 Holzr cken mit Pferden KWF Merkblatt L FFLER H 1990 Arbeitswissenschaft Leitfaden zu den Lehrveranstaltungen f r Studierende der Forstwissenschaften Lehrstuhl f r Forstliiche Arbeitswis
45. und Schlepper Einbau einer Maschinendatenbank in der vorgefertigte Einstellungen zu bestimmten Maschinentypen definiert und durch Knopfdruck abgerufen werden k nnen x XI x X Xx Einbau eines Schichtmodells zur Definition bestimmter Schichtl ngen und Pausenzeiten Darstellung der Ergebnisse nach Baumart Sortimenten und Sortengruppen f r die Arbeitssysteme Einbau detailgetreuer Maschinen Abbildungen in die graphische Darstellung der Simulation M glichkeit zur Auswahl der Anzeige aller B ume des aufstockenden Bestandes oder nur der f r die Ernte ausgew hlten Individuen Darstellung der realen Proportionen Durchmesser H he der einzelnen B ume und Abschnitte Farbliche Unterscheidung der verschiedenen Sortimentsabschnitte x x XI xx Anzeige des tats chlichen Inhaltes der einzelnen Holzpolter w hrend der Simulation 243 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick 11 2 Kritische W rdigung der methodischen Vorgehensweise Ausgangspunkt f r den Beginn dieser wissenschaftlichen Arbeit war das Basismodell von BRUCHNER 2004 Ihr war mit diesem Modell erstmals der Einsatz einer industriell genutzten Software zur Modellierung und Simulation forstlicher Strukturen und Arbeitsprozesse gelungen Damit hatte sie den Nachweise gef hrt dass es technisch m glich ist mit Hilfe von Simulation systemspezifische Kennzahlen forstlicher Produktionsprozesse berechnen zu las
46. ungslinieN a ne een een AASA EARE engeren 18 4 2 2 Gewinnung GIS tauglicher Koordinaten von Start End und Schnittpunkten der Erschlie ungslinien sowie der Polterpl tze 2 2 2 2 2 Rn SER anal Brand nie mini like Din 19 4 2 3 Implementierung der Wegenetzdaten in das Modell 220u0222200422n00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 22 4 3 GEWINNUNG UND AUFBEREITUNG DER DATEN DES AUFSTOCKENDEN UND AUSSCHEIDENDEN BESTANDES 4 3 1 Das Forsteinrichtungswerk als Informationsquelle 200u 22204024220nnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 25 4 3 2 Modellierung des aufstockenden und ausscheidenden Bestandes 2 4 422444222200nnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 26 4 3 2 1 Der Waldwachstumssimulator SILVA uuruuussssnsennssnnssnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen nennen 27 4 3 2 2 Zusammenf hrung der Daten unterschiedlicher Best nde 2444444400nssnnonnsnnnonnnnnonannnnnnnnnnnnnnnnnnn 29 4 3 2 3 DasProgramm HOLZERNTE 2 24 a Ha le en a O N Terre a aa a N A 32 4 3 3 Zusammenf hrung der gewonnen Informationen in einer zentralen Datenbank 220us422200nnnnennnnennnnnnnn 34 4 3 4 Entity Relationship Diagramme 220us22220n22nanunnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnsnnnrnnnnnnnsnnnnnnnnn 39 4 3 5 bersicht Gesamtablauf
47. was sowohl die Anzahl an B umen insgesamt sowie auch an Ernteb umen erh ht Dass dabei auch weitere B ume auf der Fl che platziert werden k nnen aus denen dann Abschnitte mit einer Masse gt 0 6 fm gewonnen werden ist normal kommt aber nicht unbedingt immer vor wie bei einem Gassenabstand von 40 m auf der linken Seite von Abbildung 136 zu sehen ist Hinzu kommt dass durch die immer geringer werdende Zahl von R ckegassen auch immer weniger Ernteb ume bzw ihre Stammabschnitte in den Zonen zwischen Gassen und Ablagepunkten positioniert sind Das Pferd muss also wie zuvor auch schon der Schlepper bei einem Gassenabstand von 40 m deutlich mehr Abschnitte vorr cken als bei einer Distanz von 20 m 7 5 1 Versuchsreihe Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Pferdes auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Auswirkungen auf die Reine Arbeitszeit RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Pferd Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass Hypothese 1 durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Reine Arbeitszeit h des Pferdes abnimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Reine Arbeitszeit h zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegasse
48. 0 87 nderung des Zeitgrades auf 50 Schlepper Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 6 53 6 53 RAZ 5 22 5 22 AZ 1 31 1 31 Tabelle 41 Vergleich weiterer Parameter Schlepper Vorgabewert Simulationsergebnis Ger ckte Masse fm 0 36 0 36 Ger ckte St ckzahl Stk 3 3 Anzahl Zyklen 1 1 Gesamtkosten bei 150 MAS und 0 87 I 9 33 9 33 Versuch 3 Strategie Vorr cken Lage der Sortimente verstreut HKS Sorte HKS Klasse HKS G te Mdm L nge Vol o R STH L1b2 B 19 84866 6 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 4 0 082268 IL IL IN 12 05812 4 0 045678 6 Verifizierung der Systemfunktionen Tabelle 42 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper Sortimente Vorgabezeit GAZ Schlepper Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit GAZ Schlepper ohne Laufzeit Min L1b2 0 8 0 8 L1b1 0 44 0 44 IL 0 28 0 28 F r die Allgemeinen Zeiten wurde die Voreinstellung festgelegt dass sie 20 der GAZ Dauer betragen Dieser Wert wird mit einer tats chlichen Gr e von 19 87 eingehalten Tabelle 43 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit ohne Laufzeit Min GAZ 1 52
49. 1 39 11 Sal a l l l I I en an am nn nn an an an a a a m m nn an a a a a an nn a a nn m m an an a a a a a a m an m am ann an a a a a m m m a m m m m an a m an mamma nenn nenn nenn nnen STH l 92 l 91 12 94 il a u En Bel E nn Da TE STERBEN N I l l l l l I 17 IL W0 IN l 71 1 Sna 23278 DIa 1 5 54 100 amp ou an a an nn m nn a nn nn nn a a a a a nn nn a a a a a a nn m an aeaaaee IL l 711 l 5 54 aa i I l l l l I I Verwertetes Derbholz 96 66 99 u Restderbholz I gt l 0 57 1 100 1 1 Abbildung 183 Ergebnisse der Berechnungen in HOLZERNTE Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 12 Im Anschluss an die Berechnung kann das Programm ber Datei Beenden verlassen werden 13 HOLZERNTE jetzt neu starten und unter Datei Serienberechnung mit Datenimport Modelle zuordnen ffnen 14 Neue Seriennummer festlegen 15 Unter Datenquelle die aktuelle Tabelle mit dem gesamten Bestand aus der Datei Baum ffnen 16 Unter Zuordnen den aktuellen Bestand ausw hlen 306 Anhang 17 Unter bersicht Modellhiebe die entsprechende Variante ausw hlen und nun Zuweisen anklicken s Abbildung 184 18 Nun auf berechnen gehen und die Sorten in Datei berechnen lassen Holzernte Berechnen von Hiebsserien mit Datenimport Datei L schen Hilfe Seriennummer 1 Beschreibung Aufnahmeart Yollerhebung Externe Datenquelle oJ bersich
50. 20 ha bzw von etwa 20 000 B umen ausgegangen Das Modell w re auch zum heutigen Zeitpunkt schon in der Lage mit einer noch gr eren Anzahl an Informationen zu arbeiten allerdings begrenzen die Rechnerleistungen die Ausdehnung ber die genannten Grenzen hinaus da es sonst zu einer benutzerunfreundlichen Rechendauer kommen w rde 4 Implementierung aktueller Holzpreise Um dem Benutzer der Software nicht nur die voraussichtlichen Kosten des bevorstehenden Holzernteeingriffs zu berechnen sondern ihm gleichzeitig die M glichkeit zu geben den monet ren Erfolg einer simulierten Arbeitsvariante zu pr sentieren sollte die M glichkeit geschaffen werden nach Abschluss der Definition der einzelnen Lose f r jedes Los einen aktuellen Holzpreis im Frontend der Software festzulegen Im Verlauf eines Simulationslaufes k nnte dann der erntenkostenfreie Erl s direkt ermittelt werden 5 Validierung der Modellfunktionen Zu diesem Punkt wurde bereits zuvor einiges gesagt Klar ist dass erst eine umfassende Validierung der Funktionsweisen aller f nf Arbeitssysteme mindestens aber der Systeme Harvester und Forwarder durchgef hrt werden muss um die w hrend der Simulation berechneten Ergebnisse in ihrer Qualit t auch entsprechend bewerten zu k nnen Diese Aufgabe sollte in Form einer separaten Dissertation umgesetzt werden 259 12 Zusammenfassung 12 Zusammenfassung Im Rahmen ihrer Dissertation gelang es BRUCHNER 2004 die bis
51. 4 22440422400nsnnnnnnnnnnnnnnnneenn 22 Auszug aus dem Quellcode f r das Erschlie ungssystem der Software AutoMod in MS Excel 23 Fertig gestelltes Erschlie ungssystem des Testbestandes im AutoMod Modell 4222004222200s2 0000 24 Auszug aus einem Forsteinrichtungswerk des zu simulierenden Testbestandes s nenn 26 Abbildung 10 Weg zur Herleitung und Integration der Bestandes und Sortimentsdaten mit Hilfe der Programme SILVA und HOLZERNTE nyun 222 ie moida oki va a aan Emsland anaiai a aand 26 Abbildung 11 Benutzeroberfl che zur Eingabe der Kennzahlen bei der Bestandesgenerierung in SILVA SILVA 2006 27 Abbildung 12 Graphische Darstellung der simulierten Best nde in SILVA und TreeView Quelle http www wwk forst tu muenchen de info vis 3D_html Abbildung 13 Verteilung der Quadranten ber die Abteilungsfl chen rs2444400mnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 29 Abbildung 14 Klonung der Quadranten mit Hilfe spezieller Abfragen in MS Access uurssunnnennennsnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnn 30 Abbildung 15 Zusammenf hrung der Daten einzelner Best nde in einer Tabelle 40sns400nnnnsnnnnnennnnnnnnnnnnnnnn 30 Abbildung 16 Testbestand mit geklonten SILVA Best nden oben und nach Entfernung der berstehenden B ume unten enthielten ben eh Be ee ns le Ihe da 31 Abbildung 17
52. 50 59 cm L5 50 59 cm L6 60 cm und mehr L6 60 cm und mehr Abbildung 87 Auszug aus der Ergebnis bersicht f r die einzelnen Polter 119 6 Verifizierung der Systemfunktionen 6 Verifizierung der Systemfunktionen Das Forstmodell konnte nach dem in Kapitel 5 beschriebenen Bauplan entwickelt werden wobei es in Zusammenarbeit mit der Firma SimPlan gelang alle gew nschten Funktionalit ten hinsichtlich Erschlie ungssystem Bestand und Arbeitssystemen zu integrieren Doch welche M glichkeiten besitzt das Modell in seinem aktuellen Zustand Ist es tats chlich in der Lage forstliche Strukturen und Abl ufe der Holzernte realit tsgetreu darzustellen Welche Optionen stehen dem potenziellen Anwender zur Verf gung Die oben aufgef hrten Fragestellungen skizzieren im Wesentlichen den Wunsch sicher zu stellen dass die abgebildeten Arbeitssysteme ordnungsgem funktionieren Man kann diesen Arbeitsschritt auch als Verifizierung bezeichnen Zum anderen aber gilt es zu pr fen wie das Modell insgesamt arbeitet und wie das Zusammenspiel aus Wegenetz Baumbestand und simulierter Holzernte abl uft Diesen Fragen wird in Kapitel 7 ff nachgegangen Bei der Verifizierung der Modellfunktionen werden meist einfache Experimente durchgef hrt die zeigen sollen ob sich das Modell plausibel verh lt Dabei geht es um die berpr fung des Systemverhaltens wie z B der Routenwahl der Maschinen oder die korrekte Berechnung der Modellze
53. 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 4 Versuche mit dem Arbeitssystem Schlepper F r das Arbeitssystem Schlepper sind bei der Auswertung der einzelnen Simulationsl ufe diejenigen Einfluss und Ergebnisgr en die in Abbildung 126 aufgef hrt sind sowie ihre Beziehungen zueinander von besonderer Bedeutung Einfluss und Ergebnisgr en System Schlepper Gassenabstand Durchschnittlicher Abstand zwischen den Gassen Zangenkapazit t Maximale F llmenge der Zange Sorti me nte Art und Anzahl der ausgehaltenen Sortimente oo 2 Ger ckte Ladezeiten 777 Holzmenge Tats chlich ger ckte Masse Zeiten f r An und Abh ngen der Abschnitte an das Seil und Be und Entladen der Zange N gt fm kosten Reine Arbeitszeit h Technische Arbeitsproduktivit t fm MAS Kosten pro Festmeter Arbeitsstrategie Zeitgrad R cken im Bestand verteilter oder Simulation unterschiedlicher an den Gassen vorkonzentrierter Maschinenf hrer Abschnitte Vorr cken im Bestand verstreuter er e Holzerntesystem Holzernte durch den Harvester und oder Mol Abbildung 126 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Schlepper Reine Arbeitszeit RAZ Technische Arbeitsproduktivit t TAP und Kosten pro Festmeter sind auch hier wieder die entscheidenden Einfluss und Ergebnisgr en die man bei der Auswertung einer Simulation des Schleppers besonders beachten muss Wichtig f
54. 81 Wertholzhiebe 0 55 aus Nh Lbh und Sondersorten ber 55 bi 3 m e s 52 Windwurf ohne 4 82 Fixl ngen berma in a H 20 Enizeren 16bis51 T ns o A i ii i Eis pult E ea 52bis86 T w Uher eSt EJ 54 Verstreuter 0 ber 8 6 0 m Piae 83 Firl ngen T ea aufschreiben Besondere Baummerkmale 61 Traufb ume To 14 Besondere dena N 91 Soweit nicht 0 62 Gegenh nger 0 abgegolten Abbildung 62 Einstellung der EST Zuschl ge im Modell 5 6 2 4 Einbeziehung des Zeitgrades Im Anschluss erh lt man die Gesamtarbeitszeit GAZ inklusive Zuschl ge Auf diese Zeit muss der entsprechende Zeitgrad angewendet werden Dieser Zeitgrad ist im Allgemeinen gt 100 und schwankt z B bei Holzernte St cklohnarbeiten zwischen etwa 130 und 140 Das bedeutet dass im Durchschnitt der tats chliche Zeitbedarf nur etwa 60 bis 70 der Vorgabezeit GAZ betr gt Auf diese Weise ist z B der unterschiedliche Ausbildungsstand von Waldarbeitern zu simulieren 88 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Aufteilung der Gesamtarbeitszeit auf Reine Arbeitszeit und Allgemeine Zeiten GAZ Gesamtdauer des Holzernteprozesses f r die Motors ge RAZ errechnet sich durch die Subtraktion von 24 5 bzw 26 3 des GAZ Wertes also durch Subtraktion der AZ AZ betr gt 24 5 bzw 26 3 der GAZ Der Anteil der Allgemeinen Zeiten liegt bei insgesamt 35 6 im Laubholz und 32 4 im Nadelholz Das bedeutet das von der Tabellen Vorgab
55. 86 7 der zu erntenden Holzmasse aus Dementsprechend bewirkt das St ckmassegesetz einen sehr rentablen Einsatz der beiden Arbeitssysteme Tabelle 77 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Motormanuelle Holzernte Schlepper im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 85 Jahren Kosten TAP Kosten gesamt Erl s gesamt Erntekostenfreier Arbeitssystem Arbeitsaufgabe fm fmM MAS Erl s Ernte der B ume au erhalb der Harvester P Motormanuelle Reichweite durch 8 39 2 4 ee einen Waldarbeiter Gesamtkosten nn Gesamterl s 5 sortenweise SNS 299 B ume 278 5 des abz glich der PES berechnet fm Holzernteeingriffs Holzerntekosten Holzpreise vom Vorr cken und A Juli 2006 IHB Schlepper Pucker 04 5 10 11 5 Abschnitte bzw St mme 278 5 fm 2 13 49 fm En 3757 15911 12154 221 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 6 Zusammenfassung der Ergebnisse der Alterungsversuche F nf Perioden der Entwicklung des Testbestandes aus dem Forstamt Paderborn wurden modelliert Der aufstockende Bestand wurde dabei ausgehend von seinem aktuellen Durchschnittsalter 45 Jahre mit Hilfe des Waldwachstumssimulators SILVA durch Simulation einer m igen Hochdurchforstung um vierzig Jahre in die Zukunft versetzt Neben Ver nderungen bei der Baumanzahl
56. ABGRENZUNG ZU DEN ZIELEN VORANGEGANGENER RBEITEN auanessnnuneeesnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnner nennen nnnnen nen Ennen nn 4 PPTA SUB 29 21212111 HRSPSFERSTERERE RNELEPERLTEPERSHRFEEREF RPEREFELFEERLFFRFELTSEHPURTESTEFENITRFHETSTERFLRRTEREFSERFSLOLERIFERFFERFHRIRTERSFELTIRSERLTILFERE 6 2 2 1 Erweiterungen bei der Darstellung der Bestandesfl che der Erschlie ungssysteme und der Polter 6 2 2 2 Erweiterungen bei der Darstellung des aufstockenden und des zu erntenden Bestandes 2 u nn 7 2 2 3 Erweiterungen bei der Darstellung der Arbeitssysteme 2 2220044222000n2200nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnn 9 2 2 4 Erweiterungen bei der Ergebnis Pr sentation und der graphischen Darstellung der Simulation 3 DIE PROJEKTE UND DIE SOFTWARE 4s00000400 000er enandn nun sa nnnnnenh nennen nam nannten dicesi riii idaneiiie 13 SAMDI EA PROJEKTE nn ana er EE A AS are her eher 13 3 2 DIE SIMULATIONSSOFTWARE AUTOMOD zuunuueesennanssunenensnnnnnnnnnnnensnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnenensnnnennnenn 14 4 DATENGEWINNUNG UND DATENAUFBEREITUNG 2 02222200000000002000000000000nnnnnnnnnnnn nn nnnnnnnnnn ann nnnnnnnnnnnn 16 41 DIE BEST NDESFL CHE seh ai Nah a a a e a e ieh i aaeei an seite 16 4 2 GEWINNUNG UND AUFBEREITUNG DER DATEN DES ERSCHLIERUNGSSYSTEMS INKL POLTERPL TZE ueeeeannnnnenenennenn 17 4 2 1 Definition der ErschlieB
57. Anstieg der Produktivit t und eine entsprechende Kostensenkung 144 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 1 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades des Harvesters auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes auf verschiedene Ergebnisgr en Zeitgrad Das in Prozent ausgedr ckte Verh ltnis zwischen Vorgabezeit und tats chlich verbrauchter Zeit Durch Ver nderung dieser Gr e l sst sich f r das System Harvester eine unterschiedliche Leistungsf higkeit von Maschinenf hrern simulieren Auswirkungen auf die Reine Arbeitszeit RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass Hypothese 1 1 durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Reine Arbeitszeit h der Maschine abnimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Reine Arbeitszeit h zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 Reine Arbeitszeit schrittweise abnimmt Diese Vermutung ergibt sich aus der Betrachtung der bereits durchgef hrten Versuchsreihe mit dem Parameter Kranreichweite vgl Kapitel 7 1 1 177 5
58. Bezeichnung des ausgew hlten Kontrollpunktes wenn der entsprechende Baum zur Ernte ansteht CPX CPY CPZ X Y und Z Koordinate des ausgew hlten Kontrollpunktes 284 Anhang ZuordnungErfolgt Aussage dar ber ob der Baum im Erntefall einem Kontrollpunkt zugeordnet wurde AblageX X Y und Z Koordinate des Ablagepunktes der Sortimente nach der Ernte an der entsprechenden AblageY Forststra e oder R ckegasse AblageZ Rotationswinkel der notwendig ist um die Sortimente in der graphischen Darstellung senkrecht zur AblageRotation jeweiligen Forststra e oder R ckegasse zu platzieren Sortimente txt Baum_Nr Ausdr1 Abteilung SortenGruppenr Volumenfaktor Los_Nr HKS_Sorte_Nr HKS_Sorte HKS_Klasse 9 A2 1 70 STH L3a 9 1 A2 1 70 1 1 STH L2b 9 1 A2 T 70 T STH L2a HKS_Guete_Nr HKS_Guete BHD Hoehe Mdm Laenge Volum_mR Volum_oR 4 B 43 27 34 89844512 6 0 637 36176 0 57392257 4 B 43 27 29 47252655 6 0 4598751 0 40933215 4 B 43 27 23 48393249 6 0 29344025 0 25988593 Abbildung 171 Textdatei Sortimente txt Tabelle 96 Legende zu Sortimente txt Nummer des jeweiligen Baumes dem diese drei Sortimente zugeordnet werden In diesem Fall wurden Baum_Nr jedem Baum mit der Nummer 9 den es ja in jedem Quadranten einmal gibt diese Sortimente zugeordnet Ausdr1 Baumart Abteilung Bezeichnung derjenigen Abteilung in der sich diese B ume befinden Nummer der Sortengruppe der d
59. Dimensionen deutlich Es wurde also notwendig eine Methode zu entwickeln die es erlaubt die in SILVA erzeugten Einzelbauminformationen die in ihren Werten Baumartenanteile Alter Durchmesser H he Bestockungsgrad Eingriffsat den realen Gegebenheiten sehr nahe kommen f r die Abbildung gro fl chigerer Best nde einzusetzen Der daraufhin notwendige Wechsel von der Software MS Excel die bis dahin f r die Datenverwaltung des Modells genutzt wurde hin zur Software MS Access erm glichte durch Definition spezieller Abfrage Algorithmen eine Klonung der jeweils knapp 1 ha gro en Ausgangs Quadranten bei gleichzeitiger Verteilung ber die gesamte Bestandesfl che Auf diese Weise kann der Nutzer nun durch Variation der entsprechenden Abfragen alle Formen und Gr en von Bestandesfl chen mit B umen bestocken 246 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Als weiterer Punkt der Weiterentwicklung des Basismodells ist die Auswahl der zu erntenden B ume zu nennen die bei BRUCHNER noch in Form eines prozentualen Anteils der Gesamtanzahl aller B ume des aufstockenden Bestandes vollzogen wird Im neuen Modell werden nun aber direkt die Informationen ber die Entnahme die der Waldwachstumssimulator SILVA im Zuge einer Eingriffssimulation jedem einzelnen Baum des erzeugten Bestandes zuordnet ber cksichtigt Dadurch kann der Nutzer in SILVA jede Form eines nach waldbaulichen Kriterien begr ndeten Eingriffs s
60. Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Schlepper Auch f r den Schlepper wurde bei der graphischen Umsetzung ein spezielles 3D Modell entwickelt das der Nutzer w hrend der gesamten Simulation in der Bestandesumgebung beobachten kann s Abbildung 80 L A I VE r Y nl 1P NIN J je ji br Abbildung 80 Darstellung des Schleppers im Modell 111 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 5 Das R ckepferd Als R ckepferde bezeichnet man Pferde die zum Holzr cken also zum Transport im Wald gef llter und entasteter Stammabschnitte zum n chsten befahrbaren Weg verwendet werden Im Zuge einer naturnahen Forstwirtschaft kommen R ckepferde heute wieder h ufiger zum Einsatz da sie im Gegensatz zu Maschinen kaum Bodensch den verursachen und keine R ckegassen ben tigen sondern die St mme auch quer durch den Bestand ziehen k nnen OVER 1996 5 6 5 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter Im Frontend des R ckepferdes besteht die M glichkeit den Zeitgrad und einen Kostensatz festzulegen s Abbildung 81 und Tabelle 15 Forstmodell u ann Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih Schlepper Pferd schichten 4 gt Name Pferd mittel EEE 100 Standardwerte Kostensatz amp PAS 45 15 gross mittel klein Abbildung 81 Men des Arbeitssystems Schlepper zur Einstellung der verschiedenen Parameter Weitere Einstellgr
61. Ergebnisse der Simulation des Pferdes bei Erh hung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 gleichen denen der anderen vier Systeme Die RAZ nimmt ab die TAP steigt entsprechend an und die St ckkosten sinken Die Auswirkungen der drei unterschiedlichen Erschlie ungsnetze auf anfallende Holzmengen und Dauer der Arbeiten sind ebenfalls nachweisbar 194 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 6 Zusammenfassung der Versuchsergebnisse aller f nf untersuchten Arbeitssysteme Harvester Ein deutlicher Vorteil des Systems Harvester ist der Einsatz spezieller Produktivit tsformeln f r die Teilarbeitsprozesse Positionieren des Aggregats F llschnitt F llen und Vorliefern Vorschub und Trennschnitt sowie die individuelle Berechnung von Fahrzeiten durch Definition einzelner Fahrgeschwindigkeiten Auf diese Weise lassen sich u erst pr zise Kennzahlen berechnen da tats chlich jeder neu positionierte Erntebaum jeder hinzugekommene Abschnitt und jede in ihrem Verlauf abge nderte R ckegasse oder Forststra e direkte Auswirkungen auf den Arbeitsprozess der Maschine haben Die durchgef hrten Versuche zu den Systemparametern Kranreichweite Zeitgrad und Anteil der MAS an der GAZ liefern durchweg sehr gute Ergebnisse Oberfl chlich betrachtete Ungenauigkeiten wie beispielsweise die Gr e Zur ckgelegte Wegstrecke die sich trotz der deutlichen Variation der Kranreichw
62. Harvester einen Vorsprung von einer R ckegasse erarbeitet hat frei w hlbare vordefinierte Distanz aktiviert und f hrt die ersten vom Harvester abgelegten Stammabschnitte an Die R ckestrategie ist im Frontend durch den Benutzer in Form der so genannten Sorten Gruppen Nummer einstellbar s Abbildung 69 Es ist m glich alle Lose einzeln zu r cken indem man jedem Los eine Nummer zuordnet Beginnend bei 1 entspricht die hier eingestellte Reihenfolge genau der Reihenfolge in der die Maschine die Abschnitte der einzelnen Lose r cken wird M chte der Nutzer aber die Abschnitte unterschiedlicher Lose z B CGW und Palette gemeinsam r cken lassen so ordnet er diesen Losen dieselbe Sorten Gruppen Nummer zu Dadurch erkennt das System dass diese Lose beim R ckeprozess gemeinsam ger ckt werden sollen Der Forwarder hat den Auftrag so lange Stammabschnitte zu laden bis sein maximales Ladevolumen erreicht ist Unterschiedliche Sortimente z B LPZ und Papierholz verbrauchen auf dem Rungenkorb aber naturgem unterschiedlich viel Platz da bei einem kleinen Durchmesser der einzelnen Abschnitte und entsprechend hohen St ckzahlen die es ja z B beim Papierholz gibt weitaus mehr Hohlr ume Kavernen zwischen den einzelnen St cken entstehen als beispielsweise bei weitaus dickeren LPZ Abschnitten Dieser Tatsache wird durch den Einbau eines Volumenfaktors f r jedes Sortiment Rechnung getragen s Abbildung 69 Sort
63. Informationen ber Schichtdauer und Unterbrechungen Im Anschluss aktiviert das Maschinensystem alle zu erntenden B ume und ruft damit automatisch das externe Steuerungssystem auf Dieses sorgt nun daf r dass sich alle Ernteb ume an den ihnen zugeteilten Forststra en bzw R ckegassen anmelden Den einzelnen B umen wird schon w hrend der Layouterzeugung nach dem Prinzip der k rzesten Distanz zu einem Kontrollpunkt ein Gassenabschnitt zugeordnet von dem aus dieser Baum geerntet werden kann s Kapitel 4 3 3 Die B ume selbst melden sich nun an den entsprechenden Forststra en oder R ckegassen an 006 007 008 Der Harvester beginnt auf der in der Gassenreihenfolge an Position eins stehenden 009 010 011 012 Forststra e oder R ckegasse seine Arbeitsfahrt Dabei berpr ft er in der Baumliste des Kollektivs der Entnahmeb ume nacheinander jeden einzelnen Baum darauf ob er seiner aktuell aktivierten R ckegasse zugeordnet ist oder nicht Ist dies der Fall begibt er sich auf der Gasse unter Anwendung der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit zu dem entsprechenden Baum Dabei wird seine Parkposition mit einem Kontrollpunkt definiert Diese Kontrollpunkte werden bereits w hrend der Layouterzeugung automatisch in 1 Meter Abst nden ber das Erschlie ungssystem verteilt Der Harvester h lt dann immer an dem dem Erntebaum am n chsten liegenden Kontrollpunkt an Ab hier bernimmt erneut das externe Steuerungssystem
64. Kontrollpunkte erzeugt s Kapitel 4 3 3 Sie dienen den Arbeitssystemen Harvester Forwarder und Schlepper w hrend der Simulation als Haltepunkte und sind gleichzeitig Bezugspunkte bei der automatischen Ablage der Sortimentsabschnitte an den Forststra en und R ckegassen Es folgt die Implementierung der B ume in das Modell Dieser Vorgang ist in folgende Prozesse unterteilt 003 1 Zuerst wird berpr ft ob die B ume sich mit ihrer Position innerhalb der definierten Bestandesfl che befinden Dies geschieht durch einen Vergleich der Positionskoordinaten mit den Koordinaten der Fl chenbegrenzung Liegt ein Baum au erhalb der Bestandesfl che wird er weder in der graphischen Darstellung angezeigt noch in der rechnerischen Auswertung ber cksichtigt 003 2 Als n chstes muss untersucht werden ob sich der jeweilige Baum mit seiner Position auf einer Forststra e oder R ckegasse befindet Diese Kontrolle ist notwendig da im aktuell vorliegenden Modell vorerst keine Ersterschlie ungssituation simuliert werden soll Dies bedeutet dass s mtliche Stra en und Gassen im fertigen Layout bereits frei geschnitten sind Will man eine Ersterschlie ung simulieren kann diese berpr fung manuell vor Beginn der Simulation au er Kraft gesetzt werden In der Mitte der ihm zugeordneten Forststra e oder R ckegasse wird der Lotfu punkt des entsprechenden Baumes berechnet s Abbildung 50 Lotfu punkt des Baumes
65. Men zur Polteraktivierung und Vergabe der Polternummer 224404422400snnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnann 99 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Forwarder 24004224400444400nnnnnnennnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnennnnnnnn 100 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Forwarder 102 Darstellung des Forwarders im Modell Men des Arbeitssystems Schlepper zur Einstellung der verschiedenen Parameter u 104 Struktur der verschiedenen Arbeitsstrategien des Schleppers 22400s424404442200snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 106 Struktur der Zu und Abschl ge f r Bestandessch den 2444442440044snnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnn 106 Prozentwerte zur Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau und Aufteilung der RAZ in die einzelnen Prozess N oloo alai TEETE A EERIERTUEPEER FREE 107 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Schlepper 2440s444400sn2nn0ennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnn 109 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Schlepper 111 Darstellung des Schleppers im Modell 44u4224004424400040n000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 111 Men des Arbeitssystems Schlepper zur Einstellung der verschiedenen Parameter 112 Ablaufdiagramm f r
66. R Abbildung 155 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Altdurchforstung von Fichte mit einem TJ 1270 A PAUSCH 1999 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 Mit einem identischen mittleren BHD von 28 cm und einem um nur 0 17 Efm Baum abweichenden mittleren Baumvolumen waren die Voraussetzungen f r einen Vergleich des hier beobachteten Harvesters Timberjack 1270 A in einer Altdurchforstung von allen sechs ausgew hlten Studien die besten Wie zu erwarten war liegen auch die Ergebnisse sehr eng beieinander s Abbildung 155 wobei bei diesem Vergleich der Abfall der Produktivit t des 1270 A gegen ber der Modellsimulation ab einem Volumen von etwa 1 2 Efm Baum zu beobachten ist Als Grund wird der Einsatz st rkerer Harvester w hrend der Langzeitstudie vermutet auf deren Daten die im Modell eingesetzten Formeln basieren PELTOLA 2004 Dabei handelte es sich um Maschinen des Typs Timberjack 1470 A die in ihrer Leistungsf higkeit dem 1270 A berlegen sind GABRIEL 2002 Dennoch unterst tzt dieser Versuch ebenfalls eine weitere Verwendung der aktuellen Modellformeln bei zuk nftigen Simulationen 234 10 Validierung der Modellfunktionen 80 00 70 00 60 00 50 00 EfmmR h Durchforstung TJ 1270A 40 00 a Efm mR h Modell Efm m R h 30 00 20 00 10 00 0 0 5 1 15
67. Simulation als Zu oder Abschlag auf die aus den Produktivit tsformeln ermittelten Einzelzeiten aus Der Zeitgrad erm glicht es dem Nutzer des Modells unterschiedliche Leistungsf higkeiten der Maschinenf hrer zu simulieren Als weitere bedeutsame Ergebnisgr e ist die Technische Arbeitsproduktivit t TAP zu nennen Sie wird durch Berechnung des Quotienten aus der tats chlich geernteten Holzmenge angegeben in fm 134 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen und der f r diesen Eingriff aufgewendeten Reinen Arbeitszeit RAZ in diesem Fall angegeben in Maschinenenarbeitsstunden MAS ermittelt Geerntete Holzmenge fm Maschinenarbeitsstunden MAS Diese MAS setzen sich aus den Zeiten f r das F llen und Aufarbeiten der B ume den Fahrzeiten und den Unterbrechungen mit einer Dauer lt 15 Minuten zusammen Alle l nger andauernden Unterbrechungen werden nach Definition den Allgemeinen Zeiten AZ zugeordnet und flie en somit in die Gesamtarbeitszeit GAZ ein die hier aber nicht untersucht werden soll Sie ist vielmehr von Faktoren wie Maschinenalter Anf lligkeit f r Sch den oder Unterbrechungen anderer Art abh ngig Wie gro dabei die tats chlich geerntete Holzmenge ausf llt h ngt zum einen von den gegebenen Verh ltnissen Alter Bestockungsgrad Baumartenverteilung Durchforstungsst rke des zu bearbeitenden Bestandes sowie der Reichweite des Harvesterkrans gemessen von der Mitte der R ckeg
68. St ckzahl Stk 3 3 Anzahl Zyklen 1 1 Gesamtkosten 4 28 4 28 nderung Zuschl ge funktioniert ordnungsgem nderung Zeitgrad funktioniert ordnungsgem nderung Verbrauch Kosten Treibstoff Schmiermittel funktioniert ordnungsgem 123 6 Verifizierung der Systemfunktionen 6 3 Forwarder Parameter System 1 Forwarder Baumnummer 490 Baumart Fichte BHD 24 6 H he 18 8 Sortimente HKS Sorte HKS KIlasse HKS G te Mdm L nge Vol m R STH L1b2 B 19 84866 0 2096877 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 0 09351522 0 082268 IL IL IN 12 05812 0 05263507 0 045678 Tabelle 29 Vergleich der aus den Formeln errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Forwarder Arbeitsabschnitt Vorgabezeit Formel Sek Tats chlich verbrauchte Zeit Sek h ndisch gemessen Beladen Sortiment 1 17 0 17 0 Beladen Sortiment 2 15 7 15 7 Beladen Sortiment 3 14 8 14 8 Entladen Sortiment 1 5 1 Entladen Sortiment 2 3 1 10 6 Entladen Sortiment 3 2 4 RAZ 58 1 58 1 Tabelle 30 Vergleich der Fahrgeschwindigkeiten Forwarder Arbeitsabschnitt Vorgabegeschwindigkeit km h Tats chlich gefahrene Geschwindigkeit km h Fahren auf RG unbeladen 4 1 4 1 Fahren auf RG beladen 3 9 3 9 Fahren auf FS unbeladen 7 8 7 8 Fahren auf FS beladen 6 8 6 8 Arbeitsfahrt 3 0 3 0
69. Systemkombination Motormanuelle Holzernte Pferd Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante 9 11 1117 Erschlie ungssystem Ernte der B ume au erhalb der Harvester Reichweite durch drei 10 62 10 64 10 62 10 54 Waldarbeiter fm ae lle Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 5402 4 5941 4 6202 1 5926 6 Vorr cken fm 17 32 18 27 es 15 OOO Oaa 77 Arbeitssystem Arbeitsaufgabe 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 448 4 88 2 520 0 93 1 549 5 94 1 519 3 92 4 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 7766 3 9500 4 10522 9 9228 0 R cken fm 11 08 10 20 ooo o wo 43 Bearbeitete Holzmenge Forwarder fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 5636 4 5695 7 5711 5 5864 8 gt E fm 36 97 37 85 38 42 37 38 Die oben abgebildeten Kalkulationsergebnisse sind in pro Festmeter angegeben und werden nun diskutiert Dabei sollen folgende Abk rzungen f r die vier verschiedenen Systemkombinationen gelten Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder HMSF Harvester Motormanuelle Holzernte Pferd Forwarder HMPF Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder
70. Tarifwerken berechnen Die Anwendung von Tarifen macht eine Validierung zwar nicht berfl ssig sie gibt dem Nutzer des Modells allerdings im Hinblick auf die Ergebnisqualit t eine deutlich h here Sicherheit als die Anwendung von Produktivit tsformeln f r einzelne Teilarbeitsschritte Der Unterschied besteht darin dass alle drei Tarife EST Schlepper und Pferde Tarif des Landes NRW bereits seit geraumer Zeit zur Verlohnung eingesetzt und daher auch regelm ig berarbeitet und an die aktuellen Verh ltnisse angepasst wurden Dagegen stammen die Produktivit tsformeln aus Projektarbeiten und Langzeitstudien Sie wurden bisher noch nicht f r die Kalkulation unterschiedlicher Holzernteszenarien eingesetzt was eine genaue berpr fung ihrer Funktionalit t somit noch nicht erm glichte 227 10 Validierung der Modellfunktionen Bei der Auswertung wird erwartet dass das Modell realit tsnahe Daten zu beiden Arbeitssystemen errechnet Als reale Vergleichsdaten dienen dabei die aus der daf r speziell durchgef hrten Zeitstudie erhobenen Gr en sowie sechs weitere Studien die im Rahmen einer Literaturrecherche als geeignet ausgew hlt wurden Besonderes Augenmerk gilt der Technischen Arbeitsproduktivit t fm MAS bzw der Reinen Arbeitszeit fm h da diese am besten die Leistungsf higkeit eines Holzernteverfahrens widerspiegeln Eine geringe Schwankung der TAP von ein bis drei Festmetern pro Maschinenarbeitsstunde gilt dabei als tole
71. Untersuchungen durchgef hrt und in die Validierung dieses Arbeitssystems miteinflie en 238 10 Validierung der Modellfunktionen 10 3 Zusammenfassung der Ergebnisse der Validierungsversuche Bestandes und Systemdaten Die bertragung einer real durchgef hrten Holzerntema nahme in ein Simulationsmodell wurde bisher in diesem Detailgrad noch nie durchgef hrt Dem Modell waren neben den exakten Baumparametern Baumart Position BHD H he baumspezifische Sortimente und den tats chlichen Erschlie ungslinien und Polterpl tzen auch zahlreiche Informationen zur Abbildung des in der Praxis beobachteten Maschinenverhaltens Fahrgeschwindigkeiten Fahrtrouten Volumenfaktoren maximales Ladevolumen hinterlegt Als Unsicherheitsfaktor der eine hundertprozentige 1 1 Abbildung der Realit t im Moment noch verbietet ist die Berechnung der abschnittsgenauen Sortimentsdaten im Programm HOLZERNTE zu nennen Hier flie en zwar die einzelbaumweisen Informationen in Form von Baumanzahl Baumart H he und BHD ein die realen Anteile der einzelnen Sortimente an der gesamten Erntemasse sind aber nach wie vor wenn auch mit einer gro en Ann herung nur ungef hr zu erreichen Allerdings ist absehbar dass dieser Weg auch in Zukunft der einzig sinnvoll zu beschreitende bleiben wird da es nicht m glich ist jeden einzelnen Stamm eines noch stehenden Bestandes genauso aufzuteilen wie es dann sp ter bei der tats chlichen Holzernte geschehe
72. Vergleich mit der tats chlich geernteten Holzmenge bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m AUF AO Mensen anna er REINER ee a 185 Abbildung 133 Auswirkung der Ver nderung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m auf die Anzahl nicht durch den Schlepper vorger ckte Abschnitte aufgrund ihrer Positionierung zwischen 2 25 m und 3 m Abstand zur G ssenmilld i 3 re rennen TE rn Aa AL E E TEA EANA A E 186 Abbildung 134 Darstellung der 0 75 m breiten Zone zwischen Gassengrenze und Ablagepunkten nn 187 Abbildung 135 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Pferd 4400s2400nnsnnnonnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnn 188 Abbildung 136 Auswirkung der Ver nderung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m auf die Anzahl nicht durch das Pferd vorger ckter Abschnitte aufgrund zu hoher Einzelst ckmasse gt 0 6 fm links und Auswirkung der 272 Verzeichnisse Ver nderung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m auf die Anzahl nicht durch das Pferd vorger ckter Abschnitte aufgrund der Positionierung zwischen 2 25 m und 3 m Abstand zur Gassenmitte rechts 191 Abbildung 137 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M uu z2uussssnsnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnannnnn 192 Abbildung 138 Auswirkung der Ver nderung
73. Verlauf detailliert dargestellten Prozesse in das gesamte Gef ge des Simulationsmodells einordnen zu k nnen wird an dieser Stelle eine allgemeine bersicht ber das Modell gegeben s Abbildung 41 gt Abbildung 41 Allgemeine bersicht ber die wesentlichen Bestandteile des Holzerntemodells 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 Als Basis des gesamten Modells fungiert die Simulationssoftware AutoMod der Firma Brooks Automation Sie ist f r die Ausf hrung und Steuerung der einzelnen Prozesse verantwortlich Wesentlicher Bestandteil der entwickelten Holzerntesimulation sind die f nf Arbeitssysteme Harvester Motormanuelle Holzernte Forwarder Schlepper und Pferd Diese f nf Systeme k nnen in jedwedem Bestandesszenario simuliert werden und decken einen Gro teil der heute in der deutschen Forstwirtschaft eingesetzten Arbeitsverfahren ab Sie werden im Folgenden kurz vorgestellt Der Harvester ist das heute in deutschen W ldern am h ufigsten eingesetzte Holzerntesystem Er f llt die B ume von der R ckegasse aus und teilt den Stamm in vordefinierte Abschnitte auf Dabei legt er diese direkt neben der R ckegasse ab von wo aus sie sp ter aus dem Bestand an die Waldstra e ger ckt werden k nnen Au er dem Harvester k nnen die B ume auch durch Waldarbeiter mit Hilfe einer Motors ge gef llt werden Dieses Arbeitsverfahren wird heute aber berw
74. Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 2 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen der Anzahl von Waldarbeitern auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Simuliert werden in den drei unterschiedlichen Bestandesszenarien zuerst ein dann zwei und schlie lich drei Waldarbeiter f r die jeweils ein Zeitgrad von 100 eingestellt ist In Tabelle 52 ist zu erkennen dass dabei f r die wichtigen Ergebnisgr en Maschinenarbeitsstunden MAS Technische Arbeitsproduktivit t TAP und Kosten pro Festmeter unabh ngig von der Anzahl der Arbeiter immer dieselben Durchschnitts Werte errechnet werden Eine Auswirkung auf diese Gr en ist also nicht feststellbar da durch den Einsatz des EST feste Arbeitszeiten pro bearbeiteten Abschnitt festgelegt sind auf die eine Ver nderung der Arbeiteranzahl keinen Einfluss hat Tabelle 52 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 1 f r das System Motormanuelle Holzernte Durchschnittswerte wW Anza der beobachteten Zeitgrad 20M RG Som RG ARE aldarbeiter Gr en Abstand Abstand Abstand 1 MAS h 100 265 9 292 5 305 3 2 MAS h 100 265 9 292 5 305 3 3 MAS h 100 265 9 292 5 305 3 1 TAP fm MAS 100 1 9 1 9 1 9 2 TAP fm MAS 100 1 9 1 9 1 9 3 TAP fm MAS 100 1 9 1 9 1 9 1 Fm Kosten fm 100 10 60 10 60 10 60 2 Fm Kosten fm 100 10 60 10 60 10 60 3 Fm Kosten fm 100 10 60 10 60 10 60
75. Zus tzlich wurden im Anschluss die Berechnungsergebnisse des Modells auf Basis einer Literaturstudie mit sechs weiteren Zeitstudien aus unterschiedlichen Quellen verglichen Die genaue Vorgehensweise wird in den nun folgenden Kapiteln erl utert 10 1 Erhebung von Bestandes und Systemdaten zu Validierungszwecken F r den ersten Validierungsversuch entschied man sich eine Holzernteoperation in demjenigen Testbestand durchf hren zu lassen und zu beobachten der bereits als Simulationsmodell existiert Dabei handelt es sich um den etwa 11 ha gro en im Durchschnitt 45 Jahre alten Fichtenreinbestand des FBB B ren Als Pflegema nahme war ein Durchforstungseingriff vorgesehen der mit dem f r diese Art von Best nden bevorzugten Einsatz der Arbeitssysteme Harvester und Forwarder durchgef hrt wurde F r den Validierungsversuch wurde eine Teilfl che mit einer Gr e von 4 5 ha ausgew hlt auf der 382 B ume des ausscheidenden Bestandes nummeriert und gleichzeitig in ihrer H he ihrem BHD und unter Einsatz eines GPS und eines Theodboliten in ihrer Position vermessen wurden Die dabei erhobenen Werte konnten dann in das AutoMod Modell bertragen und dort abgebildet werden s Abbildung 152 Im Unterschied zur bisherigen Vorgehensweise bei der Darstellung einzelner B ume im Modell wurden dieses Mal alle wichtigen Gr en der Ernteb ume die sich tats chlich auf der ausgew hlten Fl che befanden direkt vor Ort eingemessen Die Zuhilfenahm
76. aufgef hrt Tabelle 11 Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter Einflussgr en bzw Arbeitsabschnitt Bemerkungen Quelle Formel Formeln zur Berechnung der R ckeprozesse des Forwarders N Zyklus N Zyklus Anzahl der Abschnitte in der Zange Vol Zyklus Dauer Beladen s PAUSCH 2004 Vol Zyklus Gesamtvolumen der Abschnitte in der Zange Holzvolumen Efm o R Fuhre Gesamtes aufgeladenes Volumen f r diesen Zyklus N Laden Summe aller Abschnitte die bei diesem Zyklus Dauer s 39 868 aufgeladen wurden VON 45 343 Holzvolumen Efm gilt f r Fuhren zwischen ca 6 und 12 m bei Fuhren mit einem Dauer Entladen 3 3 BODELSCHWINGH o R Fuhre 1 526 N Volumen lt 6 m wird der entsprechende Wert einer 6 m PAUSCH 2003 Laden 211 967 Fuhre berechnet und mit der tats chlich aufgeladenen Masse ins Verh ltnis gesetzt dabei wird N Laden wie folgt berechnet 6 0 m Vol der aktuellen Fuhre St ckzahl der aktuellen Fuhre VON Zus tzliches Kranen Dauer s Efm 5 52 Dieser Wert wird beim Entladen auf die Gesamtdauer des BODELSCHWINGH beim Entladen Mittel Var 6 7 Entladevorgangs aufaddiert PAUSCH 2003 Aussagen zur Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en im Modell finden sich in Anhang IX 99 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 3 3 Systemlogik und Ablaufdiagramm Ja Nein ie Abbildung
77. beladen unbeladen und bei der Arbeitsfahrt km h e Dauer der Teilarbeitschritte pro Abschnitt Sek o Beladen des Rungenkorbes o Entladen des Rungenkorbes o Sonstiges Kranen o Unterbrechungen e Anzahl und Art der verladenen Abschnitte e _Volumenfaktor pro Sortiment Im Modell wurden die einzelnen Stammabschnitte im Anschluss an die Ernte der B ume durch den Harvester in drei Metern Entfernung zur Gassenmitte platziert von wo aus sie durch den Forwarder verladen werden k nnen Diese Vorgehensweise entspricht auch dem beobachteten Verhalten der Maschinen im Testbestand Die Voreinstellungen im Frontend des Forwarders wurden an die ermittelten Gr en Fahrgeschwindigkeiten Fahrtroute maximales Ladevolumen angepasst Die Maschine hielt sich w hrend der Simulation exakt an die vorgegebene Route und r ckte s mtliche Abschnitte an die ebenfalls an den real angelegten Poltern orientierten Pl tze seitlich der Waldstra e Dabei wurde dieselbe Arbeitsstrategie wie in der Praxis simuliert n mlich das sortenreine R cken Auch der Zeitgrad wurde auf 100 festgesetzt die unterschiedlichen Volumenfaktoren wurden den einzelnen Sortimenten entsprechend zugeordnet und Unterbrechungen wurden erneut nicht simuliert Bei der Auswertung wurden die Ergebnisse je Sortiment berechnet die an dieser Stelle f r die Sortimente LPZ und IS gezeigt werden s Tabelle 82 und Tabelle 83 F r die Sortimente CGW und Palette standen aufgrund technischer Probleme
78. bis Ende 2006 wurde im Rahmen dieser Projekte am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen in Kooperation mit der Firma SimPlan Integrations aus Witten ein entsprechendes Modell des Testbestandes erstellt das im Anschluss verifiziert und f r zahlreiche wissenschaftliche Versuche eingesetzt werden konnte Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft Und Angewandte Informatik ZEN SimPlan Ng Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik Leitung Herr Prof Dr Walter Warkotsch Am Hochanger 13 85354 Freising Tel 49 0 8161 714761 Fax 49 0 8161 714767 www forst wzw tum de EXT LST AWINF Mail arbwiss forst tu muenchen de SimPlan Integrations GmbH Gesch ftsf hrer Herr Dr Ing Axel Radtke Herr J rg Kemper Friedrich Ebert Str 87 D 58454 Witten Tel 49 0 2302 202970 Fax 49 0 2302 2029719 www simplan de Mail Axel Radtke SimPlan de Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten NRW e nm TECHNISCHE UNIVERSIT T M NCHEN Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten NRW Leitung Pr sident Herr Rolf Kalkkuhl Leibnizstrasse 10 45659 Recklinghausen Tel 49 0 2361 3050 Fax 49 0 2361 305700 www loebf nrw de Mail poststelle loebf nrw de Technische Universit t M nchen Leitung Pr sident Prof Herr Wolfgang A Herrmann Arcisstrasse 21 80333 M nchen Tel 49 0
79. bzw 70 ver ndert werden exakt bei den voreingestellten Werten Das bedeutet dass bei einem R ckegassenabstand von 20 m die RAZ f r das Vorr cken der im Bestand verstreuten Abschnitte und das R cken aus dem Bestand bei einem Zeitgrad von 70 einen Wert annimmt der genau 70 des RAZ Wertes bei einem Zeitgrad von 100 entspricht Diese bereinstimmung trat bei den mit Einzelzeiten arbeitenden Systemen Harvester und Forwarder aufgrund des sich stetig ndernden Verh ltnisses von Fahrzeiten zur Summe der anderen durch eine Zeitgradver nderung direkt betroffenen Zeiten der Arbeitsprozesse nicht auf Der Schleppertarif berechnet die Dauer des Vorr ckens und R ckens in Minuten pro Festmeter als Gesamtwert pro Abschnitt d h die Fahrzeiten sind in diesem Wert mit einem festen Anteil von etwa 19 aus verschiedenen wissenschaftlichen Arbeiten hergeleitet s Kapitel 5 6 4 bereits enthalten So wirkt sich eine Zeitgradver nderung beim Schlepper also auch indirekt auf die Fahrzeiten aus was den realen Vorg ngen zwar nicht entspricht allerdings aufgrund der Tatsache dass der Schleppertarif die zum Zeitpunkt der Modellerstellung umfangreichsten Daten f r das System lieferte als bestm gliche Variante zur Berechnung der zeitgradbeeinflussten Werte angesehen werden muss e Bemerkenswert ist au erdem dass das System Schlepper wiederum begr ndbar durch den Einsatz eines Tarifs und keiner Einzelzeiten in Unabh ngigkeit der verschiedenen R
80. das Arbeitssystem Pferd 240044s4400nnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnn 115 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Pferd 117 Darstellung des Pferdes im Modell Auszug aus der Maschinendatenbank 4444244004424n00nnnnnnnnnnnennnnnnennnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnn 118 Auswahl der entsprechenden Maschine bzw der vorab definierten Systemparameter im Frontend der Arbeitssystemen eneen asien erh 118 Auszug aus der Ergebnis bersicht f r die einzelnen Polter 400424400442400nnnnnnnnnennnnnnnnannnnnenennnnnn 119 Versuchs Anordnung f r die f nf Arbeitssysteme inkl untersuchter Parameter u 130 Verzeichnisse Abbildung 89 Die drei Erschlie ungsszenarien mit regelm igen Gassenabst nden von 20 m 30 m und 40 M 132 Abbildung 90 Vergleich der Anzahl an B umen des aufstockenden Bestandes an Ernteb umen und an B umen auf R ckegassen und Forststra en die durch eine Ausweitung des durchschnittlichen Gassenabstandes von 20 m auf 30 m und 40 m beeinflusst werden a iiia eataa iiaia iara andek neh 133 Abbildung 91 Vergleich der durchschnittlichen Brusth hendurchmesser und der durchschnittlichen H hen des aufstockenden Bestandes und der Ernteb ume ber die drei unterschiedlichen Erschlie ungsszenarien 20 m 30 m und 40 m Gassenab
81. das Fahren bei R ckegassenabstand r das Fahren bei R ckegassenabstand r das Fahren bei R ckegassenabstand 40 m allen Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders ausgehend von einem durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 der Zeitanteil f r die Kranarbeit abnimmt wobei gleichzeitig der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen proportional zunimmt und durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 der Zeitanteil f r die Kranarbeit zunimmt wobei gleichzeitig der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen proportional Abbildung 120 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r die Kranarbeit sowie f r das Befahren der Wege und Gassen an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Da eine Erh hung des Zeitgrades zu einer Absenkung der f r die Kranarbeit aufgewendeten Arbeitszeit f hrt sinkt deren Anteil an der insgesamt verbrauchten RAZ entsprechend ab s Abbildung 120 Proportional dazu erh ht sich automatisch der Fahrzeitanteil der durch die Zeitgradver nderung in seinem Wert allerdings unbeeinflusst bleibt Wie sich im Versuch zur allgemeinen Dauer der RAZ bereits gezeigt hat bewirkt eine Ausdehnung des R ckegassenabstandes eine Erh hung der RAZ Dieser Effekt konnte auch bei dieser Versuchsreihe nachgewiesen werden 170 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungss
82. der Arbeit 2 2 Ziele der Arbeit Das von BRUCHNER 2004 formulierte bergeordnete Ziel der gesamten Forschungsaufgabe hat sich auch in dieser Arbeit nicht ver ndert bergeordnetes Ziel der hier vorliegenden Forschungsarbeit ist die Entwicklung und der Einsatz vorerst auf Versuchsebene sp ter in der Praxis selbst einer Simulationssoftware die in der Lage ist real existierende forstliche Strukturen Bestandesfl chen Erschlie ungssysteme und Baumkollektive auf Ebene des einzelnen individuell unterschiedlich ausgepr gten Baumes abzubilden und gleichzeitig innerhalb dieser Strukturen eine Auswahl in der forstlichen Praxis eingesetzter Arbeitssysteme unter Ber cksichtigung ihrer individuellen Systemparameter zu modellieren und zu simulieren Im Zuge dieser Simulation sollen f r alle Arbeitssysteme in Abh ngigkeit der speziellen Charakteristika der jeweiligen Bestandesszenarien Kennzahlen hinsichtlich der Dauer der Produktivit t der Kosten der produzierten G ter und wichtiger kologischer Aspekte Fahrtstrecken Benzinverbrauch berechnet werden die dann im Vergleich mit realen Systemdaten auf ihre Qualit t gepr ft und bei ausreichender Genauigkeit zu einem sp teren Zeitpunkt als Grundlage f r Entscheidungs und Planungsaufgaben in der forstlichen Praxis dienen sollen Zu den potenziellen Nutzern dieser Software sollen Entscheidungstr ger aus der Forstwirtschaft Waldbesitzer Forstunternehmer Maschinenhersteller Wissens
83. der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m die Kosten pro Festmeter Hypothese 1 abnehmen und dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m die die Kosten pro Festmeter zunehmen Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich ee gt der fm Kosten keine konkrete Hypothese formulieren Es wird aber davon ausgegangen dass der othese xo Verlauf der Kosten stark mit den Ergebnissen der Untersuchungen zur Produktivit t zusammenh ngt 142 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 6 2 Fe R ckegassenabstand 20 m z e gt m a 2 sa R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m a D a o a gt Kosten fm o a w Kranreichweite m Abbildung 98 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Bei Betrachtung der Ergebnisse wird der Einfluss der bereits untersuchten Technischen Arbeitsproduktivit t deutlich Je produktiver ein Arbeitssystem arbeitet umso geringer sind die St ckkosten Dieser Effekt ist auch beim System Harvester zu beobachten Bei einem Gass
84. der Ruestzeit beim Forwarder Forw_Schlepp_ZangenKapazitaet 0 75 Kapazit t der Forwarder Zange beim Greifen der Abschnitte Zeitgrad 100 Zeitgrad f r die Simulation des Forwarderfahrers 280 Anhang Schlepper txt Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststrasse_unbeladen Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststrasse_beladen 7 8 6 8 Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_beladen Dieselverbrauch Dieselpreis 3 9 10 1 09 Schlepp_Lagesortimente Schlepp_Bestandsschaeden L Harv_Forw_Maschinenkosten konzentriert 70 Ruestzeit 0 Forw_Sch lepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_unbe laden 4 1 Form_Schlepp_ZangenKkapazitaet Zeitgrad Schlepp_Strategie 1 100 vorruecken Abbildung 163 Textdatei Schlepper txt Tabelle 89 Legende zu Schlepper txt Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststra e_unbeladen 7 8 Fahrgeschwindigkeit des Schleppers unbeladen auf der Forststra e Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer nderbar Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststra e_beladen 6 1 Fahrgeschwindigkeit des Schleppers beladen auf der Forststra e Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer nderbar Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_unbeladen 4 1 Fahrgeschwindigkeit des Schleppers unbeladen auf der R ckegasse Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer nderbar Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_beladen 3 9 Fahrgeschwindigkeit des Schleppers bel
85. der Waldarbeiter s als auch die Farbe des Sicherheitskreises des Arbeiters welcher bei der Bearbeitung eines Baumes angezeigt wird gesetzt Im n chsten Prozess wird berpr ft ob sich noch weitere zu erntende B ume im Bestand befinden Ist dies der Fall wird der n chste zur Ernte anstehende Baum gesucht Dazu muss der Waldarbeiter alle im Bestand stehenden Ernteb ume untersuchen da er die Zielvorgabe hat den Baum der sich als n chster zu seiner aktuellen Position befindet zuerst aufzuarbeiten Dieser sich im Kreislauf wiederholende Prozess ist in die Prozesse 004 012 unterteilt Zuerst wird die Distanz zwischen dem Waldarbeiter und dem als n chstes von ihm untersuchten Baum auf unendlich gesetzt Dadurch wird sichergestellt dass bei der berpr fung alle im Bestand befindlichen B ume mit getestet werden Er beginnt mit dem ersten Baum der Liste aller zu erntenden B ume Hat er diesen auf die direkte Distanz zu ihm hin berpr ft untersucht er ob es noch weitere Ernteb ume in diesem Bestand gibt Entdeckt er in der Baumliste einen weiteren Erntebaum wird berpr ft ob dieser Baum gerade durch einen anderen Waldarbeiter bearbeitet wird Ist dies der Fall beginnt der Waldarbeiter wieder mit Prozess 005 Wird der Baum nicht bearbeitet untersucht der Waldarbeiter ob es berhaupt noch weitere Waldarbeiter in diesem Bestand gibt Stellt er fest dass noch weitere Waldarbeiter anwesend sind pr ft
86. des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die Anhebung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 f hrt bei allen drei Abstandsvarianten zu einer entsprechenden Senkung der RAZ s Abbildung 119 Bei einem Gassenabstand von 20 m kommt es dabei beispielsweise zu einer Reduktion von insgesamt 12 8 h Durch die gr ere Anzahl zu r ckender Abschnitte steigt die RAZ mit zunehmendem Gassenabstand an Damit kann auch Hypothese 2 verifiziert werden 169 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r die Kranarbeit sowie Ausgangssituation System Forwarder Hypothese 1 Auswertung f r das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ Mit Simulationsl ufen unver ndert Ausnahme des Parameters Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass dass abnimmt Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei Zeitanteil an der RAZ f r die Kranarbeit 79 32 30 75 28 73 26 71 24 69 22 67 70 100 130 Zeitgrad u unb m q ye4 an 4 7WH 19 p ue n rueyu 7 Zeitan bei R 20 m Zeitan bei R 30 m Zeitan bei R 40 m ei ei ei k Zeitani 20 m Zeitan 30 m ei ei Zeitan ei r die Kranarbeit ickegassenabstand r die Kranarbeit ickegassenabstand r die Kranarbeit ickegassenabstand r
87. des Zeitgrades des Pferdes auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M 2uusssnssnnsnnnnnnennennnnnnnnnennnenn 193 Abbildung 139 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M uu ssnssssnnsnnsnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnonnnnnannnnnn 194 Abbildung 140 Original Erschlie ungssystem mit ausscheidendem Bestand N 1169 444044244004n nassen nneennnnn 199 Abbildung 141 1 Original Erschlie ungssystem inkl Ernteb umen die vom Harvester nicht erreicht werden k nnen schwarze Punkte 2 Rot markierte Bereiche f r den Einzug zus tzlicher R ckegassen 3 Erweitertes Erschlie ungssystem vor Beginn der Holzernte inkl Aufhieb 4 Erweitertes Erschlie ungssystem mit rot markierten zus tzlichen R ckegassen nach dem Holzernteeingriff durch den Harvester Kranreichweite 10 m Abbildung 146 Ausscheidender Bestand links und gesamter aufstockender Bestand rechts im Durchschnittsalter von 85 Alala a EPE TAT A E L A EE E TEE TS LEN TIERE TELLER 220 Abbildung 147 Vergleich der Anzahl an B umen des aufstockenden Bestandes und an Ernteb umen unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre und der Variation der Eingriffsst rke 222 Abbildung 148 Vergleich des durchschnittliche
88. die Quadranten ber die jeweilige Abteilungsfl che verteilt s Abbildung 13 Alan ARME 25 PL dA L ALA NA MAA MAALAALA AAAA Dumm Quadrant mit Einzelbaumdaten MIN f r Abteilung A1 Quadrant mit Einzelbaumdaten Pig f r Abteilung A2 Abbildung 13 Verteilung der Quadranten ber die Abteilungsfl chen Die Klonung eines Quadranten sieht vor dass ein bereits auf der Fl che positionierter Quadrant mit Hilfe einer MS Access Abfrage inklusive aller dazugeh rigen Daten verdoppelt wird Allerdings muss der neu erzeugte Quadrant dabei verschoben werden da er sonst exakt auf dem schon vorhandenen Quadranten platziert werden w rde F r eine vertikale Verschiebung der einzelnen B ume m ssen alle Y Koordinaten ver ndert werden M chte man den Quadranten horizontal bewegen sind dementsprechend die X Koordinaten zu manipulieren Der Wert um den die Koordinaten wahlweise erh ht oder verringert werden ergibt sich aus der Kantenl nge des in SILVA erzeugten Bestandes Da SILVA vorzugsweise nur eine Fl chengr e von einem Hektar simuliert bewegt sich dieser Wert meist im Bereich von O bis 100 Metern Der in Abbildung 14 dargestellte Quadrant besitzt beispielsweise eine Kantenl nge von 77 Metern Die Verteilung der Quadranten wird bei der Modellerstellung manuell durchgef hrt Dies bedeutet dass das Ergebnis jeder einzelnen Abfrage immer wieder graphisch berpr ft werden kann um sicherzustellen dass
89. die Simulation unterschiedlicher Aggregattypen Frei w hlbar dient der Simulation unterschiedlicher Zeitgrad i Fahrerleistungen Frei w hlbar beschreibt den Anteil produktiver N Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit MAS von MS i a GAZ Dient der Simulation unterschiedlicher St rungsanf lligkeiten Anteil der Unterbrechungen an der Gesamtarbeitszeit Unterbrechungen von MS GAZ Dieser Wert errechnet sich automatisch nach Voreinstellung der MAS von MS Davon RWS WUS und AFS 1 Anteile der drei Unterbrechungstypen an der gesamten oJ von Unterbrechungen Unterbrechungsdauer hier wieder 100 RWS Minimum 54 Min Schicht Most likely 186 Min Schicht Maximum 498 Min Schicht RWS Reparatur und Wartungsstunden es wird eine Dreiecksfunktion beschrieben durch einen wahrscheinlichsten einen minimalen und einen maximalen Wert hinterlegt FELDK TTER 2004 WUS Minimum 48 Min Schicht Most likely 60 Min Schicht Maximum 84 Min Schicht WUS Wege und Umsetzstunden reiner Umsetzvorgang Zusatzoption f r den Nutzer es wird eine Dreiecksfunktion beschrieben durch einen wahrscheinlichsten einen minimalen und einen maximalen Wert hinterlegt FELDK TTER 2004 AFS Minimum 48 Min Schicht Most likely 66 Min Schicht Maximum 120 Min Schicht AFS Sonstige Ausfallstunden nicht tariflich festgelegt gehen nicht in MAS RWS WU
90. diese Maschinenkombination Bagger Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper und Forwarder gewertet werden kann Letztlich bleibt es aber immer dem Nutzer berlassen welche Holzernte Variante er f r seinen Bestand auf der Basis der simulierten Ergebnisse ausw hlt Der Einsatz der verschiedenen Modelle als Instrument zur Simulation unterschiedlicher Systemkombinationen und damit als Hilfsmittel zur Kalkulation planungsrelevanter Informationen kann mit Blick auf die in diesem Kapitel erl uterten Ergebnisse empfohlen werden Die errechneten Werte bedeuten eine pr zise Datengrundlage die von einem Entscheidungstr ger bei der Suche nach den am besten geeigneten Arbeitssystemen eingesetzt werden kann 206 8 Variation tats chlich existierender Erschlie ungssysteme 8 Variation tats chlich existierender Erschlie ungssysteme In Kapitel 7 wurden die M glichkeiten zur freien Gestaltung eines Erschlie ungssystems f r eine bekannte Fl che untersucht Die Ergebnisse haben gezeigt dass die Modellierung unterschiedlicher vom Nutzer frei zu gestaltender Wege und Gassennetze ohne Einschr nkungen durchf hrbar ist Diese Option bietet sich besonders f r die Planung von Ersterschlie ungen an da es in der Praxis wohl nur in seltenen F llen zu einer kompletten Neustrukturierung bereits existierender Forststra en und R ckegassen kommt Welche M glichkeiten bieten sich dem Anwender der Software aber f r den Fall dass ein modellierter B
91. dieser notwendig Durch Klonen ist es m glich die gesamte Bestandesfl che des Modells mit B umen aufzuf llen Dies sollte in Zukunft mit Hilfe bestimmter Verkn pfungen in der zentralen Datenbank automatisch und nicht mehr wie bisher von Hand durchgef hrt werden 2 Modellinterne Verbesserungen Sind die beschriebenen Schnittstellen Standardisierungen im Wesentlichen auf die Erstellung einer externen zentralen Datenbank ausgerichtet geht es bei den nun folgenden Handlungsempfehlungen um modellinterne Verbesserungen 2 1 Automatische Generierung vereinfachter R ckegassensysteme auf einer bekannten Fl che Liegen f r einen Bestand keinerlei Informationen ber das R ckegassennetz vor sollte der Nutzer die M glichkeit haben durch Festlegen von Richtungsverlauf Nord S d Ost West oder Rotationswinkel und Gassenabstand ein schematisch vereinfachtes Erschlie ungsnetz ber die Fl che zu verteilen Diese Option erscheint deshalb besonders wichtig da die Datengrundlage im Bereich Erschlie ung oft noch unzureichend ist 2 2 Automatische Festlegung einer m glichen Fahrtroute f r Harvester und Forwarder Das bisherige Vorgehen verlangt vom Nutzer f r die Systeme Harvester und Forwarder eine genaue Fahrtroute festzulegen und in die Software einzupflegen Diese Option wird nach wie vor beibehalten allerdings sollte zus tzlich eine im Anhalt an das zuvor generierte R ckegassennetz automatisch erzeugte Route zur Verf
92. dieses Arbeitssystem zu gew hrleisten Einen wesentlichen Anteil an der Leistung eines eingesetzten Arbeitssystems hat der Maschinen bzw Pferdef hrer PURF RST 2004 Seine Arbeitsweise die durch Erfahrung sowie individuelle Eignung und Motivation gepr gt ist bestimmt ob ein System besonders produktiv arbeitet oder nicht Dieser entscheidende Faktor soll im neuen Modell in Form des so genannten Zeitgrades 3 Liegen keine gemessenen Werte zu einem Verfahrensabschnitt vor sondern nur relativ stark variierende Erfahrungsgr en kann in einer Dreiecksfunktion ein Minimum ein h chst wahrscheinlicher Wert und ein Maximum festgelegt werden um die wahrscheinlichste Dauer eines Vorgangs zu definieren Der Einsatz einer Dreiecksfunktion ist eine g ngige Methode um auftretende Ereignisse mittels weniger Eckdaten in eine Simulation einzubinden Dabei werden w hrend der Simulation im Bereich zwischen Minimum und Maximum liegende Werte zuf llig ausgew hlt die sich dabei aber berwiegend in der Gr enordnung des wahrscheinlichsten Wertes bewegen Stehen zu einem sp teren Zeitpunkt pr zisere Daten zur Verf gung kann die Dreiecksfunktion aktualisiert oder ersetzt werden VISSER 2003 j Zeitgrad Das in Prozent ausgedr ckte Verh ltnis zwischen Vorgabezeit und tats chlich verbrauchter Zeit Die Vorgabezeit ist diejenige Zeit die der EST f r die Durchf hrung einer bestimmten Holzerntet tigkeit vorgibt L FFLER 1991 2 Ziel
93. eine Harvesterzuordnung festzustellen Erntedurchmesser Frontend Zeitgrad Vorgabe durch Benutzer Auf die Zeiten f r das F llen und Aufarbeiten wird der Zeitgrad in der Simulation mit eitgra i Frontend aufgeschlagen MAS von MS Vorgabe durch Benutzer Flie t in das St rungsmodul ein Frontend Unterbrechungen Vorgabe durch Benutzer Flie t in das St rungsmodul ein von MS Frontend Davon RWS WUS und AFS von Unterbrechungen Vorgabe durch Benutzer Frontend Flie t in das St rungsmodul ein RWS WUS AFS Vorgabe durch Benutzer Frontend Flie t in das St rungsmodul ein Maschinenkosten Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en f r das System Motormanuelle Holzernte Treibstoffverbrauch Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Treibstoffpreis Vorgabe durch Benutzer Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Frontend Vorgabe durch Benutzer Schmiermittelverbrauch Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung ronten a2 Vorgabe durch Benutzer i Schmiermittelpreis Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnun
94. einem durchschnittlichen Alter von 75 Jahren Arbeitssystem Arbeitsaufgabe Kosten fm TAP fm MAS Kosten gesamt E Erl s gesamt Erntekostenfreier Erl s Ernte der B ume in Reichweite von 10 m Harvester 245 B ume 209 6 4 67 34 7 fm Ernte der B ume x au erhalb der Eros aus demi Holzverkauf 1 Motormanuelle Harvester 8 04 25 Gesamtkosten sortenweise Gesamterl s Holzernte Reichweite durch i i des berechnet abz glich der einen Waldarbeiter Holzernteeingriffs f Holzerntekosten Holzpreise vom 89 B ume 94 2 fm 5 Vorr cken 401 Juli 2006 IMB Schlepper Abschnitte 94 2 fm 2 69 22 0 R cken 1439 Forwarder Abschnitte 303 8 11 53 14 0 fm 2 26 89 fm 8169 17092 8923 219 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 5 Der Originalbestand im durchschnittlichen Alter von 85 Jahren Die letzte Stufe der Alterung erreicht der Bestand im f nften Modell mit einem Durchschnittsalter von 85 Jahren Die Anzahl an B umen auf der Fl che wird nochmals um insgesamt 606 St ck verringert s Tabelle 76 und Abbildung 146 Mit 7 7 liegt die St rke des Eingriffs dieses Mal etwas h her als zuvor Die durchschnittliche St ckmasse der Ernteb ume steigt nur leicht gegen ber dem zehn Jahre zuvor durchgef hrten Hieb an da erneut eher schw chere Individuen R ckgang des du
95. einstellbaren Volumenfaktors ber cksichtigt werden der einen gewissen Volumen Prozentsatz auf die einzelnen Abschnitte aufschl gt bzw ihr Volumen entsprechend reduziert Andernfalls w rde im Modell w hrend der Simulation davon ausgegangen dass der Forwarder mit einer Fuhre LPZ 5 m und mit einer Fuhre IS 2 m immer 10 fm transportieren k nnte Dies ist faktisch aber nicht der Fall In der Praxis kann der Fahrer eines Forwarders individuell bestimmen ob er in Abh ngigkeit der L nge der einzelnen Abschnitte der anfallenden Sortimente sortenrein also jedes Sortiment nacheinander oder sortengemischt also Abschnitte unterschiedlicher Sortimente gemeinsam r cken m chte Die Entscheidung hat Einfluss auf die H ufigkeit der Befahrungen des Bestandes und damit auf die Dauer des gesamten R ckeprozesses Im Modell soll es dem Nutzer berlassen bleiben diese Entscheidung ebenfalls selbstst ndig zu treffen indem er bestimmte Sortimente in so genannten Sortengruppen zusammenfasst Zus tzlich soll der Nutzer auch die M glichkeit haben die maximale Kapazit t der Greifzange sowie die maximale Reichweite des Greifarms des Forwarders einzustellen F r die Arbeitssysteme Harvester Forwarder und Schlepper sollen nach dem international g ltigen Schema der FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations individuell ausf llbare Maschinenkostenkalkulationen integriert werden die es dem Nutzer erla
96. entsprechenden Produktivit tsformeln Die aktuelle Verf gbarkeit an Daten zu diesem Arbeitssystem erlaubt eine solche Vorgehensweise jedoch noch nicht Der Tarif stellt augenblicklich die bestm gliche Alternative zur Kalkulation der ben tigten Kennzahlen dar und funktioniert in der Simulationsanwendung ohne Einschr nkungen Sollte sich aber im Laufe der Zeit eine bessere Datenbasis finden w re es kein Problem das System dahingehend zu ver ndern 196 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Pferd Bei Betrachtung des Ablaufs eines Arbeitszyklus des R ckepferdes wird deutlich dass dieses System im Hinblick auf die Komplexit t der Arbeitsaufgabe mit Abstand den einfachsten Teil der Simulation darstellt Das Pferd bewegt sich im Bestand und transportiert die zuvor produzierten Abschnitte lediglich an die R ckegassen von wo aus sie dann durch andere Arbeitssysteme ger ckt werden k nnen Auch wenn f r das Pferd w hrend der Simulation mit einem Tarif System kalkuliert wird besitzt dieses eher den Charakter einer Produktivit tsformel nach Art der Systeme Harvester und Forwarder Neben den in dieser Formel angewendeten Konstanten flie t auch die Vorr ckentfernung und die St ckmasse f r jeden vorzur ckenden Stammabschnitt in die Berechnung der Bearbeitungszeit mit ein Da wie bereits erw hnt der Arbeitsprozess des Pferdes relativ simpel gehalten ist sind diese Variablen ausreichend um sehr pr zise Ergebnisse lie
97. er ob der Baum mit dem er sich gerade selbst besch ftigt einer derjenigen B ume ist die einer der anderen Waldarbeiter auf seiner Liste der augenblicklich nicht zur Bearbeitung freigegebenen B ume aufgef hrt hat befindet Hier geht es um den durch die Arbeiter aus Gr nden der Arbeitssicherheit einzuhaltenden Mindestabstand der doppelten Bauml nge des gerade geernteten Baumes Arbeitet ein anderer Waldarbeiter einen Baum auf der zu nahe an demjenigen Baum steht den der Waldarbeiter in den Prozessen 005 008 berpr ft wird dies dem im Moment baumsuchenden Waldarbeiter durch die Kontrolle der Liste der augenblicklich nicht zur Bearbeitung freigegebenen B ume mitgeteilt Befindet sich der Baum aber nicht auf der Liste bzw werden keine weiteren Arbeiter mehr im Bestand entdeckt wird abgepr ft ob dieser Baum f r eine Bearbeitung freigegeben ist Da alle B ume aus einer Liste aller zu erntenden B ume berpr ft werden m ssen wird gespeichert ob der aktuell ausgew hlte Baum weiterhin bearbeitet werden darf Wurde eine negative Situation ein anderer Waldarbeiter steht zu nahe an dem aktuellen Baum gefunden wird der Baum als nicht erlaubt markiert Falls der Baum nicht freigegeben wird beginnt der Waldarbeiter wieder bei Prozess 005 Ist der Baum aber zur Ernte freigegeben wird im n chsten Schritt die Distanz des aktuell berpr ften Baumes zum Waldarbeiter mit dem Distanzwert des zuvor am n chsten stehenden Baum
98. erh lt man bei der Bestandesgenerierung mit der Baumliste des Gesamtbestandes durch Simulation eines Holzernteeingriffs auch gleichzeitig die Information welche dieser B ume dem ausscheidenden Bestand angeh ren Sie sind in der Spalte Entnahme mit einer 1 gekennzeichnet s Abbildung 17 31 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Baum Nummer Baumart BHD cm H he m X Koordinate Y Koordinate Entnahme 4 10 23 6 19 57 7 78 4 0 2 10 26 4 19 6 132 57 2 0 3 10 12 9 15 58 8 Ha 0 4 10 12 4 13 7 2 9 65 4 0 5 10 34 5 20 1 7 25 3 0 6 10 30 3 20 5 55 1 3 1 0 7 10 16 1 16 3 40 5 60 5 0 8 10 28 7 19 1 36 5 17 1 0 9 10 29 7 20 3 31 3 73 4 0 10 10 22 2 17 6 62 4 12 0 11 10 20 175 5 5 16 8 0 12 10 26 2 17 9 38 4 55 1 0 wa 10 212 18 2 37 8 63 8 0 14 10 12 8 15 2 17 21 8 0 15 10 21 1 18 37 9 17 8 0 16 10 25 7 13 2 58 3 58 1 x 17 10 36 20 8 79 5 58 5 0 18 10 28 5 19 2 12 6 62 8 0 19 10 27 5 19 6 79 2 46 8 0 20 10 25 6 18 3 35 4 76 6 0 21 10 34 20 9 15 46 0 22 10 23 2 19 3 733 8 5 0 23 10 28 19 7 60 2 51 4 0 24 10 24 9 18 5 4 3 23 2 0 25 10 13 4 14 1 53 3 12 2 0 26 10 20 2 18 2 11 1 62 1 0 27 10 23 8 18 2 44 4 75 4 0 28 10 213 18 2 74 1 81 5 0 29 10 24 4 19 81 36 7 1 Abbildung 17 Auszug aus der SILVA Tabelle des Gesamtbestandes inkl ausscheidendem Bestand In der angelegten Baumdatenbank m ssen diese B ume eb
99. gbarkeit dieser Informationstechnik ZIEGLER 2006 Neben den Bereichen Kommunikation Informationsfluss und Datenverwaltung werden auch bei der Holzernte Logistik verst rkt neue Arbeitsstrategien diskutiert und umgesetzt VON BODELSCHWINGH 2006 So haben beispielsweise die Bayerischen Staatsforste ihre bisherige Produktionslogistik komplett neu strukturiert und streben nun eine Abl sung des klassischen Holzverkaufs Frei Waldstra e zugunsten einer Frei Werk Lieferung an FREIDHAGER 2006 Die Produktionslogistik stellt ein wichtiges Werkzeug des Produktionsmanagements dar Das Produktionsmanagement wiederum ist das Konzept welches zur Gestaltung und Lenkung der Produktion in einem bestimmten Industriebereich eingesetzt wird In diesem Zusammenhang versteht man die Produktionslogistik als eine betriebswirtschaftliiche Disziplin deren Gegenstand die Entscheidungen sind die in Zusammenhang mit der Vorbereitung Durchf hrung und Kontrolle der Produktion zu f llen sind Mit eingeschlossen ist auch die Gestaltung aller logistischen Prozesse MARKMILLER 2002 1 Einleitung W hrend die Planung und Steuerung der Produktion und des Materialflusses in au erforstlichen Industriebetrieben oft durch Einsatz von Ablaufsimulationen Virtual Manufacturing unterst tzt werden findet dieses Instrument im Forstbereich bis heute nur begrenzt Anwendung Simulation als Technik zur Nachbildung und Analyse der Prozesse in einem realit tsnahen Mo
100. gesetzt Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der Forststra e Vorgabe durch Benutzer Frontend Beim Befahren eines neuen Abschnitts wird bei Bedarf die Geschwindigkeit gesetzt Fahrgeschwindigkeit beladen auf der R ckegasse Vorgabe durch Benutzer Frontend Beim Befahren eines neuen Abschnitts wird bei Bedarf die Geschwindigkeit gesetzt Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der R ckegasse Vorgabe durch Benutzer Frontend Beim Befahren eines neuen Abschnitts wird bei Bedarf die Geschwindigkeit gesetzt Fahrgeschwindigkeit w hrend des Beladevorgangs auf der R ckegasse Arbeitsfahrt Vorgabe durch Benutzer Frontend Sobald der erste Sortimentsabschnitt geladen wurde wird diese Geschwindigkeit gesetzt Vorgabe durch Benutzer Jeder Sortimentsabschnitt pr ft ob er nah genug liegt dass er einen Forwarder anfordern Kranreichweite Frontend k nnte x Vorgabe durch Benutzer i 5 a Ladekapazit t Frontend Beim Beladen wird das Sortiments abschnittsvolumen gegen die Ladekapazit t gepr ft ronten Vorgabe durch Benutzer Zangenkapazit t Beim F llen der Zange wird gegen diese Gr e gepr ft Frontend Zeitgrad Vorgabe durch Benutzer Frontend Auf die Zeiten f r das Beladen Entladen und Kranen in der Simulation wird der Zeitgrad mit aufgeschlagen MAS von MS Unterbrechungen von MS Vorgabe durch Benutzer Frontend Vorgabe dur
101. gew nschte Pr zision bei der Abbildung der Arbeitsweise des Harvesters nicht erreicht werden kann Die Eingabe erfolgt in eine MS Access Tabelle deren Informationen vor Beginn der Simulation automatisch eingelesen werden Forstmodell nn ea Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih_ 4 Harvester Gassenreihenfolge Reihenfolge sectionName hauptweg1 rueckeGasse36 rueckeGasse35 rueckeGasse34 rueckeGasse37 hauptweg2 hauptweg3 olSsalnelwin rueckeGasse38 o rueckeGasse33 rueckeGasse32 rueckeGasse39 rs D hauptweg4 Pe r hauptweg5 14 rueckeGasse40 15 rueckeGasse31 16 rueckeGasse30 17 rueckeGasse29 18 rueckeGasse51 19 rueckeGasse49 20 rueckeGasse41 21 rueckeGasse42 22 rueckeGasse43 rueckeGasse50 23 Abbildung 53 In Abschnitte eingeteiltes Erschlie ungsnetz und Eingabe der Gassenreihenfolge f r den Harvester im Benutzermen des Holzerntemodells Nach Eingabe der entsprechenden Parameter und der bernahme der Daten als Grundeinstellung f r das System Harvester kann mit der eigentlichen Simulation begonnen werden Dabei wurden
102. glich mehr als ein Pferd einzusetzen 043 Die Polter sind im graphischen Teil der Simulation mit Anzeigen versehen auf denen der Nutzer immer den aktuellen F llstatus der einzelnen Polter ablesen kann In diesem Prozess werden die aktuellen Holzmengen f r die Anzeige gespeichert 044 An dieser Stelle werden die verschiedenen Holzmengen schlie lich angezeigt 58 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Abbildung 44 Detaillierte bersicht Teil Il In Abbildung 44 sind zum besseren Verst ndnis der Gesamtzusammenh nge die Subroutinen 010 bis 014 erneut mit aufgef hrt 015 Im Anschluss an das Einlesen der Eingangsdaten aller Prozesse 011 Abbildung 43 werden nun speziell f r das Arbeitssystem Motormanuelle Holzernte die Daten der vom Nutzer ausgew hlten Tabelle des Erweiterten Sortentarifs EST gespeichert um bei Bedarf abgefragt werden zu k nnen 016 Jedem einzelnen Sortiment kann durch den Benutzer im Frontend eine EST Tabelle zugeordnet werden deren vorgegebene Arbeitszeiten dann angewendet werden Die Zuordnung wird in diesem Prozess gespeichert und im Hauptspeicher des Systems vorgehalten um sie jederzeit abrufen zu k nnen 017 Der hier stattfindenden Initialisierung der St rungsprozesse folgt 018 deren Umsetzung die in Kapitel 5 2 detailliert erkl rt wird Wichtig ist dass bei der Simulation einer St rung das zuvor im Frontend festgelegte Verh ltnis von Gesamtarbeitszeit GAZ zu 59
103. hohe Grad an bereinstimmung der Leistungskennzahlen des Modells mit denen in einer Literaturstudie untersuchten Produktivit tsformeln erlaubt die Schlussfolgerung dass das System Harvester im Modell realistische Werte berechnet Vielmehr scheint die Leistung des Harvesterfahrers w hrend der Referenzstudie von POHL in einem eher unterdurchschnittlichen Leistungsbereich gelegen zu haben F r das System Forwarder konnten beim Vergleich der tats chlich durchgef hrten Holzernteoperation mit der im Modell nachempfundenen Simulation ebenfalls gute Ergebnisse erzielt 251 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick werden deren Qualit t aber im Zuge weiterer Zeitstudien und Testl ufe noch genauer getestet werden sollte Weitere Untersuchungen sollten aber im Rahmen einer detailliert fortgef hrten Validierung stattfinden eine Aufgabe die sicherlich den Umfang einer kompletten Dissertation besitzt Im Laufe dieser Studien sollten dann auch die drei anderen Systeme Motormanuelle Holzernte Schlepper und Pferd getestet werden Denn auch wenn sie mit relativ ergebnissicheren Tarifwerken kalkulieren sollte zumindest an einem Beispiel die Funktionalit t dieser Tarife berpr ft werden 11 2 3 Einsatz des Modells in der Forschung Beim Einsatz in der Forschung ist das Modell in seinem heutigen Entwicklungsstatus uneingeschr nkt nutzbar F r die Wissenschaftler besteht die M glichkeit unabh ngig von realer Existenz oder Umse
104. ihm ber den entsprechenden Bestand bekannt sind in seine Entscheidungen miteinflie en lassen Bei der Simulation der Holzernte im Modell k nnen nun tats chliche Informationen ber Qualit t L nge Durchmesser Abholzigkeit sowie Volumen mit und ohne Rinde jedes einzelnen Stammabschnitts ber cksichtigt werden und verbessern dadurch die Qualit t der Ergebnisse enorm Im Zusammenhang mit den Ausf hrungen zur Darstellung der real existierenden Erschlie ungssysteme wurde schon darauf hingewiesen dass es im aktuellen Modell m glich ist einzelne R ckegassen einem bestehenden Gassensystem hinzuzuf gen Dar ber hinaus kann der Nutzer nun auch selbst entscheiden ob diejenigen B ume die sich naturgem noch im Bereich der neu anzulegenden Gasse befinden angezeigt und im Verlauf der Holzerntesimulation als Aufhieb ebenfalls gef llt werden sollen oder nicht Auch diese neue Modelleigenschaft erh ht den Realit tsgrad der dargestellten Prozesse deutlich Es lassen sich z B auch nur die Dauer und die Kosten des Aufhiebs einer neuen Gasse durch Waldarbeiter als Vorbereitung eines Harvestereinsatzes berechnen 247 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Interessiert sich der Nutzer f r die Entwicklung eines Bestandes z B im Hinblick auf zuk nftige Pflegema nahmen oder langfristig erkennbare spezielle Nachfragew nsche von Seiten der Holzindustrie kann er nun die in SILVA ber mehrere Jahrzehnte in die Zuku
105. in der maschinellen Holzernte die F llung Entastung und Sortimentsbildung durchf hrt Seit den fr hen 90er Jahren werden diese Maschinen f r die Holzernte eingesetzt Der Vorteil dieses Arbeitssystems liegt besonders in seiner hohen Produktivit t die verglichen mit der Leistung eines Waldarbeiters im Regelfall eine h here Rentabilit t besitzt Haupteinsatzgebiet sind in den meisten F llen Best nde mit mittelstarkem bis starken Fichtenholz nach WARKOTSCH 1999 5 6 1 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter Die Definition der Maschinenparameter ist in diesem Modell in einem speziell entwickelten Frontend m glich s Abbildung 51 Fo rstm odel l Simulation Simulation starten starten ohne Animation Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih_4 P Treibstoffverbrauch l hr 18 00 Standardwerte Treibstoffpreis 71 0 97 gross Ruestzeit min 0 00 Geschw auf Forststrasse km h 10 02 mittel Geschw auf Rueckegasse km h 2 60 E p lem Kranreichweite m 10 00 minimaler Erntedurchmesser cm 010 maximaler Erntedurchmesser cm N Zeitgrad f Tao MAS von GAZ 0m Unterbrechungen von GAZ ET davon AWS von Unterbrechungen 80 davon WUS von Unterbrechungen 00 davon AFS von Unterbrechungen 110 RWS min min mittel max 5 1887 48 WUS min min mittel max 7 H a AFS min mi
106. in einem zuk nftigen Modell mit dreidimensionalen Strukturen der Einbau einer Funktion notwendig die es erlaubt die vorab definierte Fahrgeschwindigkeit entsprechend zu erh hen bergab bzw abzusenken bergauf Erreicht die Maschine w hrend der Simulation eine mit einem solchen Faktor versehene Stra e oder Gasse wird ihre Fahrgeschwindigkeit automatisch angepasst mit Ausnahme des Faktors 1 2 Transformation der neu gewonnen Koordinaten in den Quellcode der Software In einem n chsten Schritt bertr gt man die neu gewonnenen Koordinaten in den Quellcode der Software AutoMod s Abbildung 7 Dieser Vorgang wurde mit Hilfe des Tabellenkalkulationsprogramms MS Excel automatisiert Sourcecode GPATH name hauptweg1 two piece begx 0 begy 0 endx 22 4749999996274 endy 53 2960000000894 upz 1 GPATH name hauptweg2 two piece begx 22 4749999996274 begy 53 2960000000894 endx 29 9579999996349 endy 69 4760000007227 upz 1 GPATH name hauptweg3 two piece begx 29 9579999996349 begy 69 4760000007227 endx 47 1599999996833 endy 104 702000000514 upz 1 GPATH name hauptweg4 two piece begx 47 1599999996333 begy 104 702000000514 endx 65 5959999999031 endy 142 758000000379 upz 1 GPATH name hauptweg5 two piece begx 65 5959999999031 begy 142 758000000379 endx 78 8029999998398 endy 169 850000000558 upz 1 GPATH name hauptweg6 two piece begx 78 8029999993398 begy 169 850000000558 endx 103 049999999813 endy 220 091000000014 upz 1 GPATH name hauptweg7 two piec
107. ist Durch diesen Anstieg bei den Positionierungszeiten sinken im Verh ltnis betrachtet automatisch die Anteile f r das Fahren auf den Gassen und Forstwegen da sich die Streckenl ngen bei allen drei Abstandsvarianten alleine betrachtet nachgewiesenerma en nur unwesentlich ver ndert haben s Abbildung 95 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die zur ckgelegte Wegstrecke bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Zus tzlich verringern sich durch die Erh hung der Gassenabst nde die individuellen Fahrstrecken da immer weniger Gassen vorhanden sind die befahren werden k nnten Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 1 Harvester Eine Erh hung der Kranreichweite des Harvesters von 7 m auf 14 m verursachte w hrend der Simulation die erwarteten Auswirkungen Die Anzahl der geernteten B ume stieg deutlich an wobei sich dadurch die RAZ erh hte und die zur ckgelegte Wegstrecke der Maschine leicht reduziert wurde Trotzdem sank insgesamt betrachtet der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen und Stra en bei gleichzeitiger Erh hung der produktiven Zeiten f r das Positionieren des Aggregats ab was zu einem Anstieg der Produktivit t und somit zu zur ckgehenden Kosten f hrte Die Zunahme der R ckegassenabst nde sorgte f r eine Verringerung der Anzahl zu erntender B ume der zur ckgelegten Wegstrecke und der RAZ bewirkte aber einen nicht vorhersehbaren
108. keine L cken bei der Bestockung der Fl chen zur ckbleiben Diese Arbeitsweise ist aufwendig k nnte aber in einem zuk nftigen Modell durch Programmierung eines Verteilungs Algorithmus vereinfacht werden 29 4 Datengewinnung und Datenaufbereitun Quadrant mit Einzelbaumdaten f r Abteilung A1 Die RE Kantenl nge der Fl che betr gt 77 m Um einen ul Quadranten abschlie end neben einem anderen zu uk h y N platzieren m ssen also entweder alle X oder alle Y TNI i Koordinaten eines Ausgangsquadranten um 77 m i vergr ert bzw verkleinert werden 77m lt lt 77 m X Koordinatetemp X Koordinate 77 X Koordinate TR 2 X Koordinaten 77 m L MS Access Abfrage Abbildung 14 Klonung der Quadranten mit Hilfe spezieller Abfragen in MS Access Waldwachstumssimulator SILVA Simulation zweier unterschiedlicher Best nde in SILVA je ein Bestand f r eine Abteilung Tabellen der einzelnen SILVA Best nde Baumliste f r den Bestand Baumliste f r den Bestand in Abteilung A1 gt in Abteilung A2 gt entspricht einem entspricht einem Quadranten Quadranten Vervielf ltigung der Quadranten ber die Fl chen der Abteilungen und Zusammenf hrung der Informationen aus den Einzeltabellen in einer Tabelle mit Hilfe verschiedener Abfragen in MS Access Tabelle mit Einzelbauminformationen ber alle Qu
109. nennen nen aan aan nn arena Ener a nase lan heard 275 ANHANG aiee oeeaaeaii aaa iatna Anhang he AEAEE N AANA I ENT N AA E aL Anhang M gaspi ara ia een Ea a Aa N VEE AHhanG ll ee es Ber Her A A E A E E ee Hrrefehnge Anhang IVi ae en nee ee N Deere ge ee ee Anhang V n 2 u aen an en kb E AA a a Eaa SEa A Aa Ea EE E Anhang Vinner ea n E AE E ERE RE AEA SEVERO E AEE EI EEEREN AE SAA EVAS I EaR NEE AA nt VANAL AEE TAE RAYA 1 PIETE EE EE NEEE NEO A A E EAT TA NE A A A O EE Anhang VIll Anhang AX oara g ee Ra En A a ai A ea aaa a e A Eaa ia e A a e a OEE Anhang A a A A N el a a T A a ta 1 Einleitung 1 Einleitung Die Anforderungen die ein zunehmend global ausgerichteter Handel mit Rohholz und Holzwaren an die forstliche Produktion stellt haben sich in den letzten Jahren deutlich erh ht Dabei geht es neben qualitativen Aspekten wie beispielsweise der Zertifizierung besonders um eine Reduktion der Produktionskosten durch Verminderung der entsprechenden Arbeits und Durchlaufzeiten Es ist daher unerl sslich den Materialfluss und die Maschineneins tze in der Holzernte zielorientiert zu planen um die von der Holzindustrie nachgefragten Ressourcen in kurzer Zeit so kosteng nstig wie m glich und in der gew nschten Qualit t zu mobilisieren WARKOTSCH ZIESAK 1998 Die Nachfrage nach dem Rohstoff Holz hat in den vergangenen Jahren in Deutschland sowohl von Seiten der S ge und Papier aber auch von Seiten der mit Energieholz handeln
110. nicht alle Informationen f r einen Ergebnis Vergleich zur Verf gung Bei beiden Losgruppen konnten gute Ergebnisse erzielt werden So liegen beim Sortiment LPZ die Werte der RAZ nur um knapp 10 Minuten auseinander s Tabelle 82 Dementsprechend gibt es auch nur eine geringe Abweichung bei der Produktivit t Diese ist allerdings auch auf die leichten Unterschiede bei den Kennzahlen St ckzahl Durchschnittliches Volumen pro Abschnitt und Gesamtvolumen zur ckzuf hren Als Fuhre wird in diesem Fall der Beginn der Fahrt des leeren Forwarders am Polter das Fahren durch den Bestand bei gleichzeitigem Beladen des Rungenkorbes das Erreichen des maximalen Ladevolumens sowie die R ckkehr und das Entladen am Polter bezeichnet 237 10 Validierung der Modellfunktionen Tabelle 82 Gegen berstellung der Forwarder Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation Sortiment LPZ Ergebnisse Simulation Zeitgrad 100 Beobachtete Parameter Sortiment LPZ Ergebnisse Zeitstudie GAZ h min sek 04 19 06 03 43 37 RAZ h min sek 03 53 07 03 43 37 0 AZ h min sek 00 25 59 es wurden keine Unterbrechungen simuliert Tabelle 83 Gegen berstellung der Forwarder Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation Sortiment IS Ergebnisse Simulation Zeitgrad 100 Durchschnittliches Volumen pro Abschnitt fm 0 024 0 034 Gesamtvolumen fm Beobachtete Parameter Sortiment IS Ergebnisse Zeitstudie Volumenfaktor 144 8
111. r Pausen und sonstige Unterbrechungen schon in die angegebene Gesamtdauer eines Prozesses integriert was die Flexibilit t der Handhabung dieser Systeme etwas hemmt Ebenso sind s mtliche Fahr bzw Laufzeiten Bestandteil der in den Tarifen als Normalleistung vorgegebenen Arbeitszeiten was eine streckenbezogene Berechnung dieser Werte unm glich werden l sst Eine genaue Festlegung der Fahrtroute ist daher f r alle drei Systeme nicht notwendig W nschenswert w ren Produktivit tsformeln in der Art wie sie bei den Systemen Harvester und Forwarder bei der Berechnung des zeitlichen Aufwandes einzelner Teilarbeitsschritte zum Einsatz kommen doch diese Formeln existieren bis zum heutigen Zeitpunkt noch nicht Die Tarife liefern dagegen eine gut nutzbare Datenbasis auch wenn sie an manchen Stellen das Modell im Bereich der Kalkulationen einschr nken Speziell bei der Entwicklung der mit einzelnen Produktivit tsformeln rechnenden Systeme Harvester und Forwarder wurden gegen ber dem Basismodell von BRUCHNER zahlreiche Neuerungen eingef hrt F r den Harvester konnten auf der Grundlage von umfangreichem Material aus finnischen Langzeitstudien Formeln zur Berechnung des Zeitaufwandes f r die Arbeitsabschnitte Positionieren des Aggregats F llschnitt F llen und Vorliefern Vorschub des Stammes im Aggregat und Trennschnitt f r den Einsatz im Modell entwickelt werden Dies war aus Sicht des Autors unumg nglich da
112. rinig iiaa E A REE 57 Detaillierte bersicht Teil ll sr 2 man aka A N R E EAS 59 Bet illierte bersichtTeililllt 22 rn a E EA e AN 61 Detaillierte bersicht Teil IV cennnsenssenennnnnnnnsnnnnnnenennnnnnnnnnnnenennennnnsnnnnennennnsnnnneennennnsnsnnenennnnnnannnnen 63 Batenfluss Teil seat BB Rh ID Hs u A A 65 B tenfl ss Teil tn nein ein n einassnen arena 68 Erzeugung des Layouts im Modell 24440444440042Hn00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 69 Kontrolle der Position eines Baumes mit Hilfe seines Lotfu punktes 2240s424n00nnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnn Men des Arbeitssystems Harvester zur Einstellung der verschiedenen Parameter Maschinenk stenkalk lation a 22 m lhnsalnschnelisanesnnla aa ahieliieil Haase In Abschnitte eingeteiltes Erschlie ungsnetz und Eingabe der Gassenreihenfolge f r den Harvester im Benutzermen des Holzerntemodells 424440440Bnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 77 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Harvester 2240444440444n0snnsnnnnnnnnnnonnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 78 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Harvester 80 Darstellung des Harvesters im Modell 244044444004424000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
113. s Tabelle 60 199 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Tabelle 60 Anfallende Sortimente durchschnittliche St ckmasse fm Anfallende Sortimente L nge m Durchschnittl St ckmasse fm STH pz 4 0 5 0 0 21 Bei diesem Hieb wird kein Langholz ausgehalten Zus tzlich f llt die durchschnittliche St ckmasse der einzelnen Abschnitte relativ gering aus Unter diesen Voraussetzungen kommt es aus betriebswirtschaftlicher Sicht automatisch zu einer Einschr nkung der Systemkombinationen F r die Holzernte stehen die Systeme Harvester und Motormanuelle Holzernte zur Verf gung Der vorliegende Bestand f llt dabei genau in das typische Arbeitsgebiet eines Harvesters der im Wesentlichen in schwachen bis mittelstarken seltener auch in starken Nadelholzbest nden zum Einsatz kommt Gerade in Best nden mit einer relativ geringen St ckmasse empfiehlt sich der Harvester aufgrund seiner deutlich h heren Produktivit t im Vergleich zur Motormanuellen Holzernte Die Holzernte mit Waldarbeitern wird heute vorzugsweise in starken Nadel und Laubholzbest nden durchgef hrt Dies h ngt mit dem St ckmasse Gesetz zusammen welches die Tatsache bezeichnet dass bei gleichartiger Bearbeitung von Arbeitsobjekten unterschiedlicher Masse unter gleichartigen Arbeitsbedingungen der Arbeitszeitaufwand pro St ck zunimmt pro Einheit Masse oder Volumen hingegen abnimmt L FFLER 1991 Die hohen Lohnnebenkosten und die verglic
114. sich die von BRUCHNER verwendeten Formeln zum einen nur auf das 248 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Gesamtvolumen der zu erntenden B ume und nicht auf die produzierten Abschnitte bezogen zum anderen weil nur Formeln f r das Positionieren und das F llen und Aufarbeiten existierten Mit dieser Ver nderung k nnen pr zisere Rechenwege als zuvor genutzt werden der Einfluss jedes einzelnen Abschnittes auf die Leistung des Harvesters erh ht zus tzlich die Genauigkeit der Ergebnisse F r den Forwarder konnten ebenfalls neue Formeln f r die Prozesse Beladen und Entladen konstruiert bzw aus der Literatur bernommen und in das Modell integriert werden was ebenfalls als notwendig erachtet worden war da das Basismodell lediglich mit Dreiecksfunktionen arbeitete die ebenfalls dem bergeordneten Ziel der Abbildung realer Vorg nge nicht in ausreichendem Ma gerecht werden konnten Des Weiteren ist es dem Nutzer nun m glich f r beide Arbeitssysteme eine exakte Fahrtroute durch den Bestand vorzugeben St rzeiten in Art und Dauer zu definieren Schichten und Pausenzeiten festzulegen sowie eine in der Praxis eingesetzte Maschinenkostenkalkulation innerhalb des Modells auszuf llen und so einen individuellen Kostensatz f r die weiteren Berechnungen zu ermitteln dies gilt auch f r das System Schlepper Die Einstellung eigener Fahrtrouten unterst tzt zus tzlich die Darstellung des Einflusses neu hinzug
115. sie unterschiedlichen Quadranten angeh ren Abteilung Bezeichnung derjenigen Abteilung in der sich dieser Baum befindet Baumart Codierung der Baumart aus HOLZERNTE BHD BHD des entsprechenden Baumes Hoehe H he des entsprechenden Baumes X Y Z Positionskoordinaten des jeweiligen Baumes umgerechnet auf das lokale Koordinatensystem des Koordinate Modells Eine Z Koordinate wurde bisher noch nicht vergeben Entnahme Angabe dar ber ob dieser Baum entnommen wird 0 Keine Entnahme 1 Entnahme Quadrant Nummer des Quadranten zu dem dieser Baum geh rt Aussage dar ber ob sich der Baum auf einem Forstweg befindet Ist dies der Fall wird er automatisch AufForstweg nicht angezeigt da Forstwege und R ckegassen nicht bewaldet sein sollen Aussage dar ber ob sich der Baum auf einer R ckegasse befindet Ist dies der Fall wird er automatisch AufRueckegasse 4 nicht angezeigt da Forstwege und R ckegassen nicht bewaldet sein sollen EntfernungGasse Entfernung vom Baum zum n chsten Kontrollpunkt auf der Gasse Im Falle einer anstehenden Ernte wird f r diesen Baum der Forstweg oder die R ckegasse bestimmt BezugsGasse von dem bzw von der er gef llt werden wird Dabei gilt wieder der am n chsten liegende Kontrollpunkt als Auswahlkriterium Aussage dar ber ob dieser Baum bei der graphischen Darstellung angezeigt werden soll 0 Keine Anzeigen Anzeige 1 Anzeige ControlPoint
116. sie bei 0 07 bis 1 57 fm 223 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg E 1 500 2 1250 a Bestand 45 Jahre 1 000 u Bestand 55 Jahre S D 0 750 u Bestand 65 Jahre Z z 0 500 o Bestand 75 Jahre E 9 i 0 250 u Bestand 85 Jahre 3 0 000 IS2m STH STH IL3 6 STH4 PZ STH STH PZ STH 24m 2 5m m m kurz kurz Gipfel lang lang 4 5m 4 6m 4 4 m 13 20 16 20 m m Sortimente Abbildung 150 Ver nderung der durchschnittlichen St ckmasse ber die einzelnen Sortimente hinweg unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre In Abbildung 151 ist noch einmal der Verlauf der Holzerntekosten sowie der TAP der verschiedenen Arbeitssysteme ber die einzelnen Entwicklungsstufen des Testbestandes verteilt zu sehen Beim ersten simulierten Hieb im Alter von 45 Jahren liegt die Eingriffsst rke noch bei 15 daher kann besonders der Harvester trotz geringer St ckmasse der einzelnen B ume bzw Sortimente besonders produktiv arbeiten Zehn Jahre sp ter ist die Eingriffsst rke fast halbiert worden die Leistung des Harvesters geht zur ck 4 6 Da die TAP bei der Motormanuellen Holzernte zwar etwas zunimmt 0 1 die des Forwarders aber gleichzeitig reduziert wird 1 8 kommt es zu einem Anstieg der Kosten um 1 99 fm Im Alter von 65 Jahren sinken die Kosten dann um 1 87 ab da Harvester
117. tats chlich geerntete Holzmenge abnimmt Im Zuge der Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird sich die tats chlich Hypothese 2 geerntete Holzmenge reduzieren da insgesamt gesehen immer weniger B ume von der Maschine gegriffen werden k nnen 137 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 700 R ckegassenabstand 20 m a Nicht geerntete Holzmenge bei RG Abstand 30 m a Nicht geerntete Holzmenge bei RG Abstand 40 m Nicht geerntete Holzmenge bei RG Abstand 20 m N oO 600 zZ 2 a R ckegassenabstand 30 m E Q 500 R ckegassenabstand 40 m o D 5 c _Zuerntende Holzmenge bei RG 400 T Abstand 20 m N I we Zuerntende Holzmenge bei RG 2 o Abstand 30 m o 300 3 A Zuerntende Holzmenge bei RG Abstand 40 m amp 5 gt D z3 3 N Kranreichweite m Abbildung 94 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die tats chlich geerntete Holzmenge bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Als beobachteter Parameter wird bei dieser Versuchsreihe die tats chlich geerntete Holzmenge angegeben in Festmeter betrachtet Dabei ist zu beobachten dass durch eine Erh hung der Kranreichweite bei allen drei Szenarien auch die gesamte Masse der tats chlich geernteten B ume zunimmt s Abbildung 94 Dies erkl rt sich
118. ten festlegen Aufarbeitungszopf so belassen wie vorgeschlagen s Abbildung 180 HolzernteM3 G teansprache Vorkalkulation Nordrhein Westfalen Datei Gehezu Hilfe AdressInfo BaumartenInfo TAushaltungsbesonderheiten Aufarbeitungszopf cm m R mre g z ggdweanspraeceh e bei BH A Ganzstamm Stammabschnitte Indu 3 m Sen Teilkollektive Kronen Nutzungsgrad 2 jlin cz foo B IE fo 2 Transportl nge m o E L ngefo TE F IE mE IK 2 fo 2 X Holz FInformation lang bis BHD E E re ie Stammfu L nge m o e 2 swf TA TEIL TEIL IE Aushaltungsbesonderheiten X Kurz Kronenbruch BHD L nge Anteil min bersichtstableau vergr ssern lt lt Zur ck Weiter gt gt Abbildung 180 Das HOLZERNTE Men M3 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 10 In M4 die Lose und deren G ten festlegen s Abbildung 181 Hier orientiert man sich an den Losen des letzten realen Einschlages im Bestand Diese Informationen konnten ber das zust ndige Forstamt bezogen werden Vorkalkulation Nordrhein Westfalen Holzernte M4 Loseinteilung Datei L schen Gehe zu Hilfe AdressInfo BaumartenInfo Volumenbegrenzung Baumart ji de Ks G e Durchmesser emo Losg te vone JE bis et nachster Abs
119. um Akkordarbeiten zu verhindern Im Men Sortimente s Abbildung 58 das der Nutzer ber das Startmen erreichen kann wird ihm automatisch angezeigt wie viele Lose innerhalb des anstehenden Hiebes anfallen werden Diese Informationen entstammen der MS Access Tabelle des ausscheidenden Bestandes die mit Hilfe der Kalkulationssoftware HOLZERNTE erstellt worden ist Die genauen Beschreibungen der einzelnen Sortimente m ssen allerdings noch manuell durch den Benutzer eingegeben werden da HOLZERNTE diese Definitionen nicht pr zise genug ausgibt Hat der Benutzer nun einen berblick ber die Baumart en sowie die in entsprechende Lose aufgeteilten Sortimente besteht f r ihn die M glichkeit jedem Sortiment eine Tabelle aus dem EST zuzuordnen deren Zeitangaben dann entsprechend zur Berechnung der Einzelzeiten herangezogen werden Die Zuordnung geschieht durch Eingabe der Nummer der entsprechenden Tabelle nach der Klassifizierung des EST Im rechten unteren Fenster dieses Men s wird dem Nutzer au erdem angezeigt welche Baumarten bei diesem Hieb zur Ernte anstehen Diese Information erleichtert ihm die Auswahl der EST Tabellen deren Produktivit tszahlen jeweils nur f r bestimmte Baumarten gelten 83 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih 4 P Los_Nr Sortiment SortenGruppeNr Volumenfak
120. und findet somit erst bei einem Anteil von 90 statt W rde die Holzernte mehrere Tage in Anspruch nehmen w re das St rungsmodul aber problemlos in der Lage die jeweiligen MAS Anteile zu simulieren Auswirkungen auf den Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters MAS Anteil an der GAZ bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Anteils der MAS an der GAZ des Harvesters in en J diesem Fall dazu f hrt dass ausgehend von einem Anteil von 50 durch eine Erh hung dieses othese 5 Anteils auf bis zu 100 der Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ der Maschine abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass der an 5 Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ schrittweise abnimmt Diese othese 22 Vermutung ergibt sich bei Betrachtung der bei den vorangegangenen Versuchen erzielten Ergebnisse Auswertung 60 0 50 0 X 40 0 3 4 R ckegassenabstand 20 m 30 0 8 R ckegassenabstand 30 m X 4 R ckegassenabstand 40 m J 20 0 c lt 10 0 0 0 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ Abbildung 105 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf den Anteil der A
121. vergangenen zehn Jahren gab es also eine deutliche Massenzunahme die sich auch bei Betrachtung des durchschnittlichen BHD des ausscheidenden Bestandes in Form einer Erh hung um etwa drei Zentimeter s Kapitel 9 6 niederschl gt Die gesamte Anzahl an produzierten Abschnitten bleibt auch in diesem Fall nahezu konstant die Aushaltung erfolgt in der gleichen Art wie zehn Jahre zuvor Allerdings sind bei den einzelnen Anteilen der Sortimente an der Gesamtst ckzahl und masse deutliche Ver nderungen zu beobachten W hrend bei den Sortimenten IS 2 m St ckzahl 1 9 Masse 0 4 und IL 3 6 m 3 2 1 7 noch relativ geringe Schwankungen festzustellen sind kommt es bei PZ kurz 4 5 m und STH kurz 4 6 m zu einer Verschiebung in Richtung des st rkeren Sortiments Die St ckzahlen des STH kurz 4 6 m nehmen um 8 9 zu gleichzeitig reduzieren sie sich beim PZ kurz 4 5 m um 10 1 Noch auff lliger ist dieses Ph nomen bei den Masseanteilen Geh rten vor zehn Jahren noch 76 1 der gesamten Erntemasse zum Sortiment PZ kurz 4 5 m so sind es beim aktuellen Hieb nur noch 57 4 ein Minus von 18 7 Dagegen steigt fast proportional der Anteil der Masse des Sortiments STH kurz 4 6 m um 20 6 auf 34 2 an Die simulierte Alterung des Bestandes f hrt also genauso wie in der Realit t zu einer Zunahme der St ckmasse einzelner B ume und Sortimente bei gleichzeitiger Reduktion der B ume des aufsto
122. welches seine Bezugsr ckegasse ist Unter einer Bezugsr ckegasse ist diejenige R ckegasse zu verstehen die sich am n chsten zu dem im Bestand stehenden Baum befindet Auf den Gassen sind im Abstand von jeweils einem Meter so genannte Kontrollpunkte installiert s Abbildung 22 35 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Derjenige Kontrollpunkt der sich vom Stammfu punkt aus gesehen am n chsten zum Lotfu punkt des entsprechenden Baumes befindet wird diesem zugeteilt Die dazugeh rige Gasse wird ihm in der Datenbank ebenfalls direkt zugeordnet In der Datenbank wird zus tzlich der genaue Wert der Entfernung vom Baum zum Kontrollpunkt gespeichert da er als Variable in eine Produktivit tsformel des Harvesters einflie t W hrend einer Holzerntesimulation wird der Baum dann vom zuvor festgelegten Kontrollpunkt der Bezugsgasse aus durch den Harvester gef llt bzw werden die aus ihm gewonnenen Sortimente an diese Gasse durch den Harvester den Schlepper oder das Pferd vorger ckt Ein vorgelieferter Stamm oder Stammabschnitt wird an einem speziell definierten Ablagepunkt platziert Dieser Ablagepunkt liegt immer genau drei Meter entfernt von der Gassenmitte auf der senkrechten Verbindung des Baumfu punktes zum dazugeh rigen Lotfu punkt s Abbildung 23 und Abbildung 24 Vorliefern Stammabschnitte _ Lotfurpunkt des Baumes Baumfu punkt an dieser Stelle werden die St mme und Stammabsch
123. zu befahrende Gasse aus bzw er pr ft ob berhaupt noch weitere Gassen zu befahren sind 017 018 019 Befinden sich keine zu erntenden B ume mehr auf der aktuell durch den Harvester befahrenen R ckegasse oder ist die Maschine am Ende ihrer vorgegebenen Fahrtroute angekommen w hlt sie automatisch ihre im Layout festgelegte Parkposition aus und f hrt sie an Nach Erreichen der Parkposition wird die Simulation beendet Die Ergebnisdaten werden in eine Textdatei geschrieben und dann mit Hilfe eines Makros in die dazugeh rige Excel Tabelle berf hrt 5 6 1 5 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell Abbildung 55 zeigt eine bersicht ber alle notwendigen Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems sowie einige Bilder der Simulation Eingabedaten Treibstoffpreis Ruestzeit Geschwindigkeit auf der Forststra e Geschwindigkeit auf der R ckegasse Kranreichweite Minimaler Erntedurchmesser Maximaler Erntedurchmesser Zeitgrad MAS von MS Unterbrechungen von MS Davon RWS WUS und AFS von Unterbrechungen RWS WUS AFS Maschinenkosten Gassenreihenfolge Produktivit tsformeln Zustandsgr en Positionieren Sek F llschnitt Sek F llen amp Vorliefern Sek Vorschubgeschwindigkeit Sek des Stammes im Aggregat inkl Entasten Position Aktuelle R ckegasse N chste R ckegasse Trennschnitt Sek
124. 0 m Zeitgrad Abbildung 101 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren und das F llen und Aufarbeiten sowie f r das Befahren der Wege und Gassen an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Aus der oben abgebildeten Grafik wird ersichtlich dass die Zeitanteile f r Positionieren F llen und Aufarbeiten mit zunehmendem Zeitgrad abnehmen wobei gleichzeitig die Anteile der Fahrzeiten an der RAZ ansteigen s Abbildung 101 Dieses Systemverhalten wird durch die Verminderung der Arbeitszeit f r das Bearbeiten der B ume bestimmt die mit einer Erh hung des Zeitgrades eintritt Daher steigt der Anteil der Fahrzeiten proportional zur Verringerung der Zeiten f r Positionieren F llen und Aufarbeiten an Eine Reduzierung des Zeitgrades bewirkt entsprechend das Gegenteil Die Tatsache dass bei Gassenabst nden von 20 m die Fahrzeitanteile am niedrigsten und die Anteile f r das Bearbeiten der B ume am h chsten sind erkl rt sich dadurch dass bei allen drei Modellen mit der vorab eingestellten Kranreichweite von 10 m nur in diesem Erschlie ungsszenario alle Ernteb ume durch die Maschine aufgearbeitet werden k nnen Die Erh hung des Zeitgrades wirkt sich also an dieser Stelle am st rksten aus 147 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf die Produktivit t fm h Ausgangssituatio
125. 03 3 gt gt Baum Zuordnung zum Controlpoint F r jeden Baum wird der passende Kontrollpunkt gesucht Dabei wird der Lotfu punkt auf den n chst liegensten Weg ermittelt Vom Fu punkt aus wird der n chste liegenste Kontrollpunkt gesucht Das Ergebnis wird in der Datenbank gespeichert lt lt 003 5 gt gt Ablagewinkel der Sortimente bestimmen ermittelt sich aus der Richtung des Weges Die Abschnitte werden senkrecht dazu gelegt Der Ablagewinkel der Sortimentsabschnitte lt lt 003 2 gt gt Baum auf Lage auf Weg pr fen Es wird berpr ft ob sich der Baum auf einem Weg befindet Dabei wird der Lotfu punkt des Baumes auf dem Weg berechnet Ist die Entfernung des Baumes zu seinem Lotfu punkt kleiner als 2 25m liegt der Baum auf einem Weg lt lt 003 4 gt gt Ablageposition der Sortimente bestimmen Die Ablageposition der Sortiments abschnitte bestimmt sich durch den Lotfu punkt des Baumes auf dem Weg Im Abstand von 3 Metern vum Fu punkt senkrecht zum Weg befindet sich der Ablagepunkt Abbildung 49 Erzeugung des Layouts im Modell 69 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 Zu Beginn der Layouterzeugung werden s mtliche Layoutdaten aus dem AutoMod Modell gelesen Dazu geh ren die Koordinaten der Bestandesfl che der Forststra en und R ckegassen bzw ihrer Segmente Im festen Abstand von einem Meter werden in der Mitte jeder Forststra e und R ckegasse
126. 1 52 RAZ 1 22 1 22 AZ 0 3 0 3 Tabelle 44 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Schlepper Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 2 28 2 28 RAZ 1 83 1 83 AZ 0 45 0 45 Tabelle 45 Vergleich weiterer Parameter Schlepper Vorgabewert Simulationsergebnis Ger ckte Masse fm 0 36 0 36 Ger ckte St ckzahl Stk 3 3 Anzahl Zyklen 1 1 Gesamtkosten bei 150 MAS und 0 87 I 3 24 3 24 128 6 Verifizierung der Systemfunktionen 6 5 Pferd Parameter System 1 Pferd Baumnummer 490 Baumart Fichte BHD 24 6 H he 18 8 Sortimente HKS Sorte HKS Klasse HKS G te Mdm BETT Vol m R STH L1b2 B 19 84866 6 0 2096877 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 4 0 09351522 0 082268 IL IL IN 12 05812 4 0 05263507 0 045678 Tabelle 46 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Pferd Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 5 97 5 97 RAZ 4 78 4 78 AZ 1 19 1 19 F r die Allgemeinen Zeiten wurde die Voreinstellung festgelegt dass sie 20 der GAZ Dauer betragen sollte Dieser Wert wird mit einer tats chlichen Gr e von 20 03 eingehalten Tabelle 47 Vergleich der aus dem Tarif
127. 1 9 0 9 Entfernung zur Gassenmitte m 12 8 Baumvolumen Efm 23 2 Baumvolumen Efm RAZ Efm h exp 3 724 Impex Raupenharvester Fichte mittl BHD 38 cm 0 624 In Baumvolumen FELLER WEIXLER Hannibal Altdurchforstung mitt Baumvolumen 1 19 Efm Efm 0 198 In PAUSCH 1997 Baumvolumen EfmI J Vorweg ist noch einmal darauf hinzuweisen dass die Daten mit deren Hilfe die verschiedenen Formeln f r die einzelnen Teilarbeitsschritte im Modell entwickelt werden konnten aus Langzeitstudien der Firma Timberjack aus Finnland stammen PELTOLA 2004 Timberjack stellte weitere Informationen zu den beobachteten Hieben zur Verf gung aus firmeninternen Gr nden aber nur in begrenztem Umfang So wurden keine Angaben ber die Erschlie ungsverh ltnisse die Gel ndebedingungen die Eingriffsart und die Maschinenf hrer gemacht Bekannt waren aber teils 231 10 Validierung der Modellfunktionen Durchschnitts teils direkt zugeordnete Werte ber die geernteten B ume Art Alter Dimensionen und die produzierten Stammabschnitte Anzahl Dimensionen Trotz der nicht als ideal zu bezeichnenden Ausgangslage wurde entschieden diese Daten in Ermangelung besser geeigneten Materials als Grundlage f r die Entwicklung der einzelnen Formeln zu verwenden Wie sich nun zeigt k nnten bei den finnischen Langzeitstudien in Fichtenreinbest nden im Vergleich zu der in Deutschland beobachteten Holzerntema na
128. 144 8 GAZ h min sek 04 59 59 03 44 14 RAZ h min sek 04 10 09 03 44 14 0 AZ h min sek 00 49 50 es wurden keine Unterbrechungen simuliert Die zusammengefasste Simulation der R ckearbeiten f r das Sortiment IS f llt ebenfalls zufrieden stellend aus auch wenn dort die Grundvoraussetzungen etwas schlechter waren als beim Sortiment LPZ Die Berechnung der Sortimente in HOLZERNTE brachte f r dieses Sortiment besonders im Hinblick auf das durchschnittliche Volumen pro Abschnitt das Gesamtvolumen und die St ckzahlen die gr ten Abweichungen In diesem Fall gleichen sich die geringere St ckzahl und das gleichzeitig h here durchschnittliche Volumen der einzelnen Abschnitte im Modell aber insoweit aus dass sowohl RAZ 26 Min als auch Produktivit t 0 8 fm h relativ nah beieinander liegen Der Versuch die Anteile des IS Sortiments in HOLZERNTE dahingehend zu ver ndern dass sich die Ausgangswerte noch weiter einander n hern wurde ebenfalls gemacht konnte aber keine Verbesserung herbeif hren Ein Vergleich der simulierten Forwarder Leistung auf der Basis entsprechender Literatur mit anderen Zeitstudien wurde versucht f hrte aber in Ermangelung geeigneter Quellen zu keinem Ergebnis Die Formeln und Daten aus den Arbeiten von EBERHARDINGER 2006 AFFENZELLER 2005 PAUSCH 2003 und L THY 1997 lassen aufgrund ihrer Beschaffenheit einen direkten Vergleich nicht zu Speziell f r den Forwarder sollten in Zukunft weitere
129. 31 Auswirkung der Ver nderung der Arbeitsstrategie auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Ver nderung des Zeitgrades 70 100 130 bei durchschnittlichen R ckegassenabst nden von 20 30 und 40 m Die in Abbildung 131 dargestellten Graphen gelten f r alle drei Erschlie ungsszenarien Gassenabst nde 20 m 30 m und 40 m Wie bereits in Versuchsreihe 1 gezeigt steigt mit zunehmendem Zeitgrad die TAP an wobei diese Beobachtung f r alle drei m glichen Arbeitsstrategien nachgewiesen wird Die Strategien selbst unterscheiden sich durch entsprechende Produktivit tsunterschiede So ist das Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte die mit Abstand produktivste Strategie Die Abschnitte m ssen dabei lediglich mit dem Seil an den jeweiligen Gassen bzw Stra enrand gezogen werden Gefolgt wird diese Strategie vom R cken an der Gasse vorkonzentrierter Abschnitte da der Schlepper in diesem Fall nur mit der R ckezange arbeiten muss ohne zus tzlich das Holz noch beizuseilen Im Hinblick auf den allgemeinen Arbeitsablauf ist bei dieser Strategie der Fahraufwand deutlich gr er als beim Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte Dieser Effekt wird in Abbildung 131 deutlich auch wenn hier wie bereits erw hnt nur feste Fahrzeitanteile und keine streckenbezogenen Fahrzeiten einflie en Als aufwendigste und damit mit der im direkten Vergleich geringsten TAP ausgestatteten Strategie ist die Kombi
130. 4 L2b 25 29 25 11 L3a 30 34 22 9 L3b 35 39 19 8 L4 40 49 15 6 L5 50 59 13 5 L6 60 1000 12 4 84 5 Aufbau einer Holzerntesimulation In diesem Beispiel geht es um eine Fichte mit einem BHD von 36 1 cm und einer H he von 20 7 m s Tabelle 8 Aus dieser Fichte werden insgesamt drei Stammteile gewonnen Das erste Stammteil ist ein sechs Meter langes St ck mit einem Mittendurchmesser ohne Rinde von 29 05 cm Aus Tabelle 2 des EST wird nun ersichtlich dass dieses St ck in die HKS Klasse L2b f llt Mittendurchmesser Stufe 25 29 cm Nun l sst sich aus der Tabelle die Arbeiterzeit und die Motors genzeit in Minuten f r die Aufarbeitung von einem Festmeter Fichte dieser Durchmesserstufe ablesen Im Falle des oben genannten Stammteiles sind dies 25 bzw 11 Minuten Das Stammteil besitzt aber nur ein Volumen von 0 4441917 fm mit Rinde d h die Vorgabezeiten m ssen entsprechend verringert werden Durch Multiplikation der Arbeitszeit von 25 Minuten mit dem Volumenwert des Stammteiles erh lt man den Zeitbedarf f r eben dieses Stammteil hier 11 Minuten Die Motors genzeit betr gt dementsprechend 5 Minuten Diese Motors genzeit ist keine Extra Zeit Sie ist schon in der Arbeiterzeit enthalten wird aber aufgrund der getrennten Verlohnung des Arbeiters und der Auszahlung von Motors gengeld zus tzlich aufgef hrt Tabelle 8 Auszug aus der MS Access Sortimentstabelle des Testbestandes 140 A1 eine Fichte Los HK
131. 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 019 020 021 022 023 024 024a 029 Maschinenarbeitsstunden MAS sowie die Unterteilung in verschiedene Unterbrechungsarten eingehalten werden Dem Initialisieren der Pausenprozesse folgt die Ausf hrung der Pause w hrend der Simulation Der Beginn sowie die Dauer der Pause werden ebenfalls durch den Anwender im Frontend des Modells festgelegt s Kapitel 5 2 Nach der hier erfolgten Initialisierung der Schichtprozesse werden diese im Modell ausgef hrt Die Schichtzeiten beziehen sich auf 24 Stunden Tage s Kapitel 5 2 Ein Schichtzyklus wird nur f r Pausen St rungen oder bei Fertigstellung der simulierten Arbeitsprozesse unterbrochen In diesem Prozess werden von den in Subroutine 013 erzeugten B ume diejenigen gespeichert die als zu entnehmen markiert sind F r sie werden hier die entsprechenden Sortimente ermittelt Die zu erntenden B ume werden auf ihrer Position aufgestellt und verbleiben dort bis zu ihrer Ernte Im Anschluss daran werden die in Subroutine 026 erzeugten Sortimente je nach Erntemethode entweder an die Position des Baumes Motormanuelle Ernte oder an den definierten Ablagepunkt Harvester beordert Diese Subroutine sorgt daf r dass f r jeden Baum die ihm zugeordneten Sortimente erzeugt und zum entsprechenden Zeitpunkt nach dessen Ernte im System platziert werden Ein nach der Ernte im Bestand abgelegter Sortimentsabschnitt best
132. 678 Tabelle 19 Vergleich der aus den Formeln errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Harvester Arbeitsabschnitt Vorgabezeit Formel Sek Tats chlich verbrauchte Zeit Sek h ndisch gemessen Arm positionieren 30 9 30 9 bei Zufallszahl 0 888 F llschnitt 1 9 1 9 F llen Vorliefern 5 5 5 5 Vorschub 3 6 3 6 Trennschnitt 0 7 0 7 Vorschub 2 9 2 9 Trennschnitt 0 6 0 6 Vorschub 2 7 2 7 Trennschnitt 0 4 0 4 RAZ 49 2 49 2 Tabelle 20 Vergleich der Fahrgeschwindigkeiten Harvester Arbeitsabschnitt Vorgabegeschwindigkeit km h Tats chlich gefahrene Geschwindigkeit km h Fahren auf RG 0 8 0 8 Fahren auf FS 10 0 10 0 Tabelle 21 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Harvester Zeitart Vorgabezeit Formeln Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min RAZ 74 4 74 4 32 Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 17 bis 19 cm Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 15 bis 16 cm Qualit tsbezeichnung nach G tesortierung der HKS Holz das wegen seiner Fehler nicht in die G teklassen A EWG oder B EWG aufgenommen werden kann jedoch gewerblich verwendbar ist 121 6 Verifizieru
133. 7 Faktor f r Verzinsungsbasis 0 60 3 1 Treibstoff 70 EMAS 8 Restwert Maschine 42425 00 3 2 Schmiermittel 2 96 gmas 9 Reparatur und Wartungskostenfaktor Summe 3 1035 E IMAS 0 90 4 Summe Sachkosten 10 Kraftstoff Summe 4 1 2 3 187 14 gmas 10 1 Verbrauch 8 70 IMAS Riper ereraa 10 2 Kosten 0 85 El 5 1 Maschinenf hrer 83 18 gmas 11 Schmiermittel 1 40 5 2 Hilfskr fte oo gmas 12 Personalkosten Summe 5 818 E MAS Maschinenf hrerlohn 30 00 E MAS 6 Gesamtkosten pro MAS Nebenkostenzuschl g 80 00 Summe 6 4 5 25032 E MAS Faktor f r sonstige Stunden 1 17 Anzahl Maschinenf hrer eff 1 00 een bernehmen Hilfskraftohn 0 00 amp MAS Nebenkostenzuschl g 80 00 Faktor f r sonstige Stunden 1 17 Anzahl Hilfskr fte eff 0 00 13 Versicherungspr mie 9121 00 amp a 14 Steuern 0 00 fa 15 sonstige Organisations und Verwaltungskosten Unterstellkosten ohne Umsetzkostenl 40000 00 a Abbildung 52 Maschinenkostenkalkulation 5 6 1 2 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformeln Die Voreinstellungen der einzelnen Gr en im Men des Systems aber auch die Eigenschaften des Erschlie ungsnetzes der zu f llenden B ume und deren Sortimente stellen Attribute dar die das Ergebnis einer Harvester Simulation entscheidend beeinflussen Um diese Effekte m glichst realit tsgetreu abzubilden entwickelte PAUSCH 2004 spezielle dem Modell hinterliegende Formeln f r die Berechnung der einz
134. 7 Textdatei St rungen txt Tabelle 92 Legende zu St rungen txt ResourcePtr Name der entsprechenden Ressource also des entsprechenden Arbeitssystems LabelPtr Name des zu einer Ressource dazugeh rigen Labels RWS_min Minimaler Wert f r Reparatur und Wartungsstunden RWS_mean Wahrscheinlichster Wert f r Reparatur und Wartungsstunden RWS_max Maximaler Wert f r Reparatur und Wartungsstunden WUS_min Minimaler Wert f r Wege und Umsetzstunden WUS_mean Wahrscheinlichster Wert f r Wege und Umsetzstunden WUS_max Maximaler Wert f r Wege und Umsetzstunden AFS_min Minimaler Wert f r sonstige Ausfallstunden AFS_mean Wahrscheinlichster Wert f r sonstige Ausfallstunden AFS_max Maximaler Wert f r sonstige Ausfallstunden SchichtAnfang Beginn einer Schicht SchichtLaenge Dauer einer Schicht MAS Prozentanteil der Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ RWS Prozentanteil der Reparatur und Wartungsstunden RWS an den Maschinenarbeitsstunden MAS WUS Prozentanteil der Wege und Umsetzstunden WUS an den Maschinenarbeitsstunden MAS AFS Prozentanteil der sonstigen Ausfallstunden AFS an den Maschinenarbeitsstunden MAS Harv_Gassenreihenfolge txt sectionName AnzahlvonBaumID hauptwegl rueckeGasse36 rueckeGasse37 hauptweg3 rueckeGasse38 rueckeGasse33 0 rueckeGasse32 Reihenfolge Bvonsune wRrrWwuWwe Abbildung 168 Textdatei Harv_Gassenreihenfolge txt Tabelle 93 Legende zu H
135. 71 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Forwarder 100 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 Zu Beginn des Simulationslaufes wird der Forwarder initialisiert und an einem zuvor im Modell fest definierten Startpunkt platziert s Abbildung 71 Dann wird berpr ft ob sich an den Forststra en und R ckegassen noch Sortimentsabschnitte befinden die ger ckt werden m ssen Alle Sortimentsabschnitte die im gesamten System entstehen werden in einer Liste festgehalten Nach Ablage der Abschnitte am Polter werden diese aus der Liste gel scht Ist die Liste leer sind keine weiteren Sortimentsabschnitte mehr zu bearbeiten Ist dies der Fall geht es sofort mit Prozess 014 weiter Sind aber noch Abschnitte im Bestand vorhanden wird der Modus Aufladen des Forwarders aktiviert Im Modus Aufladen f hrt der Forwarder von Aufladeposition zu Aufladeposition und bel dt seinen Rungenkorb Nun bewegt sich der Forwarder von seinem Startpunkt aus die R ckegassen entlang die ihm durch den Nutzer in einer bestimmten Reihenfolge vorgegeben wurden Dabei bewegt er sich je nach Wegtyp und Beladezustand mit der zuvor entsprechend eingestellten Fahrgeschwindigkeit An der ersten Aufladeposition die er erreicht h lt er an Die Greifzange am Ende des Krans wird nun mit den Abschnitten die am Wegesrand liegen gef llt Dabei kann es passier
136. 79 5712852 981 3464691 79 5712852 981 3464699 515 5712868 73 Transformation Nullpunkt des modellinternen lokalen Koordinatensystems ID Pien StartX _ Stan Pkt Nr _ EndX 22 475 et 22 29 958 69 476 FS 9958 769 476 21 47 16 104 702 FS 47 16 104 702 20 65 596 142 758 FS 20 65 596 142 758 19 78 803 169 85 FS 19 78 803 169 85 13 103 05 220 091 FS 103 05 220 091 110 775 Gau Kr ger Koordinaten EndY Typ Richtung Transformierte Koordinaten vvvvvvmn Abbildung 6 Transformation von Gau Kr ger Koordinaten in lokale Koordinaten Hier wird der Startpunkt von Erschlie ungslinie 1 in diesem Fall eine Forststra e gleich Null gesetzt Durch Subtraktion der X und Y Werte f r den Startpunkt der Erschlie ungslinie 1 von den X und Y Werten der Start und Endpunkte aller Erschlie ungslinien noch im Gauss 12 Ein kartesisches Koordinatensystem ist ein orthogonales Koordinatensystem dessen Koordinatenlinien Geraden in konstantem Abstand sind Es handelt sich um das am h ufigsten verwendete Koordinatensystem da sich viele geometrische Sachverhalte in diesem am besten beschreiben lassen Die horizontale Achse wird als Abszisse x Achse oder Rechtsachse bezeichnet Die vertikale Achse hei t entsprechend Ordinate y Achse oder Hochachse 22 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Kr ger Format werden die weiteren Koordinaten f r das softwareinterne Koordinatensy
137. 8 Tabelle 34 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper Sortimente Vorgabezeit GAZ Schlepper Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit GAZ Schlepper ohne Laufzeit Min L1b2 1 46 1 46 L1b1 0 83 0 83 IL 0 55 0 55 125 6 Verifizierung der Systemfunktionen Die errechnete Vorgabe GAZ wird w hrend der Simulation mit Hilfe fest definierter Prozentwerte auf die einzelnen Arbeitsabschnitte verteilt In der Summe stimmen diese Zeiten dann aber mit den Vorgabezeiten berein F r die Allgemeinen Zeiten wurde als Voreinstellung festgelegt dass sie 20 der GAZ Dauer betragen Dieser Wert wird mit einer tats chlichen Gr e von 20 14 eingehalten Tabelle 35 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 2 83 2 83 RAZ 2 27 2 27 AZ 0 57 0 57 Tabelle 36 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Schlepper Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 4 25 4 25 RAZ 3 40 3 40 AZ 0 85 0 85 Tabelle 37 Vergleich weiterer Parameter Schlepper Vorgabewert Simulationsergebnis Ger ckte Masse fm
138. 8 7 100 481 6 86 2 392 4 67 2 519 3 92 4 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 3062 4 2783 6 2260 2 3084 6 Ernte der B ume 0 au erhalb der Harvester alle B ume Reichweite durch drei wurden durch den Aa 10 73 10 94 Waldarbeiter fm Harvester geerntet Motormanuelle Holzernte Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 76 8 13 8 191 6 32 8 43 1 7 6 gesamten Erntemenge Arbeitssystem Arbeitsaufgabe 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anteilige aufsummierte 825 6 2059 7 er 7 Kosten Vorr cken fm 0835 0835 HEJ 35 u 33 Bearbeitete Holzmenge Schlepper fm und Anteil an der 76 8 13 8 191 6 32 8 43 1 7 6 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte R cken fm 11 08 10 20 10 43 Bearbeitete Holzmenge F d fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 orwaraer gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte a 4 5695 7 5711 5 5864 8 Kosten 5 lerim 17 0 72 18 28 BE 205 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Das Ergebnis zeigt sehr nahe beieinander liegende Werte f r die Holzernteaktionen im Originalbestand sowie in den beiden mit idealisierten Gassensystemen mit Abst nden von 20 m und 30 m Der Einsatz eines Bagger Harvesters im Originalbestand bringt allerdings im Vergleich mit dem in Tabelle 61 berechneten konventionellen Harvester geringere Kosten mit sich was durchaus als Argument f r
139. 89 28901 Fax 49 0 89 28922000 www tum de Mail info tum de 13 3 Die Projekte und die Software 3 2 Die Simulationssoftware AutoMod Verk rzte Produktlebenszyklen st ndige Ver nderungen des Marktes und hohe Anspr che der Kunden bedeuten steigenden Wettbewerbsdruck SCH NSLEBEN 2000 WIRTH BAUMANN 2001 Insbesondere dynamische Effekte und Fragestellungen wie z B die maximale Kapazit t des Gesamtsystems Pufferbelegung St rungsverhalten und Arbeitszeitmodelle k nnen nur mit gro er Unsicherheit prognostiziert werden CLAUSEN 2002 Eine optimal strukturierte Aufbau und Ablauforganisation sichert effiziente und reibungslose Unternehmensabl ufe die kurze Reaktionszeiten erm glichen K MPF GIENKE 2002 H ufig werden erst im Betrieb eines Systems Problemstellungen erkannt deren Behebung dann mit sehr hohen Kosten verbunden sein kann Simulation ist ein Werkzeug um die Auswirkungen geplanter Ma nahmen innerhalb eines betriebswirtschaftlichen Systems zu untersuchen AutoMod bietet mit seinem Simulationskern eine Vielzahl von Einsatzm glichkeiten Diese reichen von der Modellierung von Herstellungsprozessen ber Lagersimulation und Supply Chain Simulationen bis hin zur Online Kopplung Da die Software schon seit 15 Jahren auf dem Markt ist konnten bisher viele Bereiche an die zahlreichen Bed rfnisse der Anwender angepasst werden Firmen wie Daimler Chrysler BMW oder Siemens nutzen AutoMod schon seit l ngere
140. Abteilung A1 befindet indem er seine Positionskoordinaten mit den Fl chenkoordinaten abgleicht Abbildung 26 Zuordnung der Abteilungsnummern zu den Einzelb umen mit Hilfe der Quadranten Nummern F r jeden einzelnen Baum wird schlie lich gepr ft ob er Teil der ihm zugewiesenen Abteilung ist Wird z B ein Baum der Abteilung A2 zugeordnet berpr ft das Programm ob er tats chlich auf dieser Fl che steht Es pr ft also nicht ob der Baum beispielsweise in Abteilung A1 positioniert ist 38 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 3 4 Entity Relationship Diagramme Abbildung 27 Entity Relationship Diagramm f r die Daten des Forstmodells 39 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Die in Abbildung 27 und Abbildung 28 aufgef hrten Entity Relationship Diagramme zeigen dass zwischen den einzelnen Tabellen der Systemdatenbank bzw zwischen den enthaltenen Informationen kaum Beziehungen bestehen In Abbildung 27 extistiert eine Verkn pfung zwischen der EST Zuordnung im Programmmen Motormanuelle Holzernte s Kapitel 5 6 2 und der dort entsprechend ausgew hlten EST Tabelle die in der Datenbank hinterlegt ist Allerdings werden auch diese beiden Informationen getrennt in Textdateien herausgeschrieben und erst in AutoMod selbst miteinander verkn pft Diese Verkn pfung k nnte aber theoretisch auch schon in der Datenbank selbst erfolgen Die in Abbildung 27 gezeigte Tabelle Fahrzeuge_Standa
141. Ankunft protokolliert Die zu erntenden B ume werden auf ihrer Position aufgestellt und verbleiben dort bis zu ihrer Ernte Im Anschluss daran werden die in Subroutine 024a erzeugten Sortimente je nach Erntemethode entweder an die Position des Baumes Motormanuelle Ernte oder an den definierten Ablagepunkt Harvester beordert Ausgehend von Prozess 024 werden diejenigen B ume die geerntet werden sollen sich aber au er Reichweite der Maschinen befinden in einer speziellen Log Datei gespeichert Diese Informationen k nnen theoretisch f r einen anschlie enden Simulationslauf verwendet werden Dieser Prozess beschreibt die Ernte der B ume durch den Harvester Dabei rufen die B ume den Harvester zu sich Die Maschine h lt genau an dem Kontrollpunkt auf der R ckegasse oder Forststra e der dem entsprechenden Baum zuvor zugeordnet wurde s 013 Von dort aus wird der Baum geerntet d h die B ume verwenden die Ressource Harvester f r die Dauer der Bearbeitung Anschlie end aktivieren sie ihre Sortimente und verschwinden vom Layout Dieser Prozess beschreibt die Ernte der B ume durch einen oder mehrere Waldarbeiter Dabei rufen die B ume einen Waldarbeiter zu sich Der Arbeiter l uft dann direkt bis zu dem zu erntenden Baum und beginnt mit der Ernte d h die B ume verwenden die Ressource Waldarbeiter f r die Dauer der Bearbeitung An dieser Stelle wird automatisch ein Kreis mit der doppelten Bauml nge des aktuellen Baumes al
142. Auszug aus der SILVA Tabelle des Gesamtbestandes inkl ausscheidendem Bestand 32 Abbildung 18 Unterschiedliche Markierungen der B ume in der graphischen Darstellung 224044400 nennen 32 Abbildung 19 MS Access Tabelle mit Informationen zu den entstandenen Stammabschnitten enneenn 33 Abbildung 20 Berechnung und Verkn pfung der Bestandes und Sortimentstabellen 2240444400snnnsne nennen 34 Abbildung 21 Verkn pfung der Bestandesdaten mit den Sortimentsinformationen 2440ss2400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 35 Abbildung 22 Zuordnung eines Kontrollpunktes zu einem Baum 2440ss2nsannsnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 35 Abbildung 23 Ablagepunkte zur Platzierung der St mme und Stammabschnitte in vordefiniertem Abstand von 3 m an der R ckegasser u 222 naeh a a e a ae H lan knlilealtiniks linie 36 Abbildung 24 Automatische Zuordnung jedes Erntebaumes zu einer Bezugsr ckegasse bzw zu einem Kontrollpunkt und Berechnung der Distanzin Meterize ea lurneeni at neieanage 37 Abbildung 25 berschneidung von Bestandesfl che und Quadranten neeeennnnnennnnennnsenenenn 37 Abbildung 26 Zuordnung der Abteilungsnummern zu den Einzelb umen mit Hilfe der Quadranten Nummern 38 Abbildung 27 Entity Relationship Diagramm f r die Daten des Forstmodells
143. BF erh ht wenn die aktuelle Verf gbarkeit niedriger ausf llt als die Voreinstellung es vorgibt Das bedeutet die n chste Unterbrechung wird erst nach l ngerer Zeit auftreten 008 In diesem Prozess wird die neu auftretende St rung ermittelt Dabei flie en bei der Bestimmung des MTBF sowohl das durchschnittliche Verh ltnis von RAZ zu GAZ mit ein als auch die Differenz zur vorgegebenen Verf gbarkeit Die Dauer der St rung MTTR wird wiederum mit Hilfe einer Dreiecksfunktionen bestimmt Es geht im Anschluss weiter mit Prozess 003 Schichten Um das Modell so realit tsnah wie m glich arbeiten zu lassen wird die Simulationszeit in tats chliche 24 Stunden Tage aufgeteilt Aus diesem Grund wird das hier beschriebene Schichtmodell Abbildung 39 mit den entsprechenden Arbeitssystemen verkn pft Es besteht die M glichkeit f r jedes System eine Startzeit eine Schichtdauer sowie f r die Systeme Harvester und Forwarder zus tzliche Pausenzeiten angegeben in Minuten einzustellen Diese Zeiten werden dann w hrend der Simulation angewendet und erm glichen auf diese Weise den Ablauf eines realen Arbeitstages inklusive Feierabend Stillstand der Maschinen Schichten 0 esoureePtr __l___ Lebelbir __ _Begim_ _Daver E R_Harvester Labels Harv_Label E R_Forwarder Labels Forw_Label Labels Pferd_Label Labels MM_Label Labels Schlepper_Label Datensatz 14 4 5 gt ri gt von 5 Pausen R
144. Beim System Harvester m ssen lediglich zwei verschiedene Fahrgeschwindigkeiten f r Forststra en und R ckegassen definiert werden Beim System Forwarder wird neben dem Fahrbahntyp zus tzlich auch der Ladezustand der Maschine sowie die Art der T tigkeit ber cksichtigt So gelten f r das beladene und das unbeladene Fahren auf Forststra en und R ckegassen insgesamt vier unterschiedliche Geschwindigkeiten Hinzu kommt die Frage ob der Forwarder so er denn auf einer R ckegasse f hrt mit Ladearbeiten besch ftigt ist oder ob er die Gasse nur bef hrt um m glichst schnell von Punkt A nach Punkt B zu kommen Die w hrend des Ladevorgangs auftretenden oftmals sehr kurzen Fahrbewegungen zwischen den einzelnen Stammabschnitten die nach der Ernte durch den Harvester an einer R ckegasse abgelegt werden bezeichnet man dabei als Arbeitsfahrt Ihnen wird ebenfalls eine gesonderte Fahrgeschwindigkeit zugeordnet Den Arbeitssystemen Motormanuelle Holzernte Schlepper und Pferd m ssen keine Fahrgeschwindigkeiten zugeordnet werden F r sie gelten bei der Fortbewegung andere Gesetzm igkeiten da in allen drei F llen spezielle Tarife zur Berechnung der individuellen Leistung 18 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung im Modell eingesetzt werden bei denen die Fahrt bzw Wegezeiten bereits als konstanter Wert enthalten sind N heres dazu wird in Kapitel 5 erl utert Forststra en und R ckegassen sind im gesamten Modell mit ei
145. Die Reinen Arbeitszeiten pro Abschnitt k nnen ebenfalls addiert werden und liefern in der Summe die RAZ f r die komplette Operation 113 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Tabelle 17 Prozentwerte zur Aufschl sselung der RAZ Ablaufabschnitt R HL 1980 SCHULZ 1987 Cavalli 1 2003 Cavalli 2 2003 Mittelwert 29 Abh ngen RAZ 100 100 100 100 100 Die erhaltene RAZ soll dann noch in die einzelnen Prozess Abschnitte unterteilt werden S mtliche Teilprozesse und die dazu geh renden Prozentwerte sind Tabelle 17 zu entnehmen Diese Vorgehensweise ist n tig um im Ergebnisfenster die entsprechende Dauer jedes einzelnen Arbeitsschrittes darstellen zu k nnen Allerdings sollen auch hier wie beim Forstspezialschlepper die Zeiten f r Leer und Lastfahrten nicht aufgef hrt werden Weiterhin wird bei der Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau automatisch die entsprechende Dauer der AZ ermittelt Dieser Wert wird ebenfalls im Ergebnisfenster aufgef hrt Zusammenfassend noch einmal das Vorgehen zur Ermittlung von GAZ RAZ und AZ f r das Pferd 1 Berechnung der Tarif Vorgabezeit GAZ f r das Pferd f r jedes einzelne Sortimentsst ck 2 Einbeziehung des Zeitgrades gt Reduzierung der GAZ 3 Aufteilung der GAZ in RAZ und AZ mit Hilfe der entsprechenden Prozentwerte 5 6 5 3 Kostens tze Bei den Kalkulationen mit dem System Pferd wurde folgender Wert verwendet s Tabelle 18 Tabelle 18 Lohnfa
146. Die beiden Bereiche geh ren zu denjenigen Fl chen auf denen sich eine relativ gro e Anzahl an Ernteb umen au erhalb der Kranreichweite des Harvesters befindet Die maximalen Abst nde zwischen den diese Teilfl chen abgrenzenden R ckegassen liegen bei 60 3 Metern im Bestand oben rechts und 33 3 Metern bzw 35 Metern links Diese Werte zeigen dass f r einen Harvester mit einer Kranreichweite von zehn Metern an diesen Stellen besonders gro e Fl chenteile nicht zug nglich sind Hier werden im Anschluss insgesamt drei R ckegassen zus tzlich integriert 3 die in diesem Bild vor der Simulation des Holzernteeingriffs dargestellt und daher noch mit B umen bestockt sind Den Abschluss bildet der Aufhieb der neu hinzugekommenen rot markierten Gassen sowie die Ernte aller weiteren daf r vorgesehenen B ume 4 Bereits zu diesem Zeitpunkt ist zu erkennen dass die Einbindung der drei Gassen zu einer verbesserten Ausbeute bei den f r die Ernte ausgew hlten B umen beitr gt In den entsprechenden Bereichen werden im Vergleich zu Bild 2 deutlich mehr Ernteb ume gef llt und aufgearbeitet In diesem Versuch sind nun an beiden markierten Stellen zus tzliche R ckegassen in das Modell integriert worden Im Anschluss folgt die Simulation des Harvesters ebenfalls wieder mit einer vorab festgelegten Reichweite von zehn Metern Die Ergebnisse werden dann mit den berechneten Werten der Holzernte mit dem Original Erschlie ungssystem verglichen Die
147. ESAMTZEITEN UND PRODUKTIVIT T Anzahl Waldarbeiter Tabellen Vorgabezeit je Arbeiter GESAMT Min Tabellen Vorgabezeit je Motors ge GESAMT Min Zuschl ge Arbeiter Motors ge GESAMT Zeitgrad je Waldarbeiter GAZ GESAMT Min RAZ MAS15 AZ Min RAZ von GAZ AZ von GAZ Aufgearbeitete Holzmenge je Waldarbeiter fm Aufgearbeitete Holzmenge GESAMT fm TAP je Waldarbeiter fm MAS15 Zeitbedarf pro Sortiment Min fm Zeitbedarf GESAMT Min fm Arbeitstage GESAMT Stk KOSTEN UND VERBRAUCH Kosten Waldarbeiter Kosten Motors ge Kosten Treibstoff Kosten Schmiermittel GESAMTKOSTEN Waldarbeiter Motors ge fm Kosten Efm Holzernte 94 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Auch bei der Motormanuellen Holzernte wurden f r die graphische Umsetzung spezielle 3D Modelle der Waldarbeiter entwickelt die der Nutzer w hrend der gesamten Simulation in der Bestandesumgebung beobachten kann s Abbildung 67 T RU UOT DRIN AHEN EN al tin HI dnas ze Abbildung 67 Darstellung der Waldarbeiter im Modell 95 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 3 Der Forwarder Der Forwarder ist ein Fahrzeug zur R ckung von Schichtholz Kranl ngen und Stammholz Abschnitten Dabei kann er nur bereits an den Rand einer Forststra e oder R ckegasse vorgeliefertes Holz transportieren Abschnitte die nach einem motormanuellen Eingriff noch im Bestand verstreut liegen befi
148. Ergebnis f hrt W rde die Laufzeit der Simulation also die GAZ noch k rzer ausfallen h tte das Modell mit dem Weglassen einer Unterbrechung wieder f r einen Ausgleich bei den Zeitanteilen gesorgt Auswirkungen auf die TAP fm MAS Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters MAS Anteil an der GAZ bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Anteils der MAS an der GAZ des Harvesters in Hypothese 1 diesem Fall dazu f hrt dass ausgehend von einem Anteil von 50 durch eine Erh hung dieses Anteils auf bis zu 100 die TAP zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich x ih 5 der TAP keine konkrete Hypothese formulieren da die zahlreichen schwer zu gewichtenden othese u Einflussfaktoren z B Durchforstungsart Durchforstungsst rke Baumpositionen dies nicht zulassen Auswertung 32 a 30 28 26 7 lt 24 E s R ckegassenabstand 20 m E 22 a R ckegassenabstand 30 m Zn 20 a R ckegassenabstand 40 m e 48 4 2 EEE 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ Abbildung 106 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf die TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Durch die Absen
149. Faktor der Arbeitsproduktivit t in hochmechanisierter Forstnutzung Beitrag zum Forschungsprojekt Dauerhalt auferhaltbare Wald und Landschaftsbewirtschaftung Von Konzeption zur Realisierung Institut f r Forst und Holztechnik Mendel Universit t f r Land und Forstwirtschaft Brno Tschechische Republik VISSER R 2003 M ndliche berlieferung VON BODELSCHWINGH E 2006 Analyse der Rundholz Logistik in der Deutschen Forst und Holzwirtschaft Ans tze f r ein bergreifendes Supply Chain Management entlang der gesamten Wertsch pfungskette Dissertation am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen VON BODELSCHWINGH E 2004 Das System VALMETrailer Forschungsbericht am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen 267 Verzeichnisse VON BODELSCHWINGH E PAUSCH R 2003 Untersuchung zur Kombimaschine Valmet 801 Combi Forschungsbericht am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen VON DER HEIDE H C FRIEDEL S BOMBOSCH F 2005 Kalkulationsmodell auf der Basis einer Harvesterleistungsanalyse AFZ Der Wald 18 2005 S 962 964 VON UNRUH B 2006 Wo bitte geht s zum Polter Vortrag am 10 Forstlichen Unternehmertag in Freising 30 M rz 2006 WALDHERR M 2006 Grenzen der Feinerschlie ung Holz Zentralblatt 27 2006 S 802 WARKOTSCH W 1999 Vollernter u
150. Forwarders auf die Produktivit t bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M u nssususssnnnnssnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 171 Abbildung 122 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M uuusssssssnnsnnsnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnonnnnnnnnnnnnn 172 Abbildung 123 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Forwarders auf die Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m u nnuenssssennsnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 173 Abbildung 124 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Forwarders auf den Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40m Ka aaa E less E A E 174 Abbildung 125 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Forwarders auf die TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M uu z2suusssnsnnsnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 175 Abbildung 126 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Schlepper 22444424000nnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 176 Abbildung 127 Struktur der verschiedenen Arbeitsstrategien des Schleppers 24044244400442200nnnn
151. Geschwindigkeit Ausgabedaten EINZELZEITEN aufgeteilt nach Baumar Aggregat positionieren Min und GAZ F llschnitt Min und GAZ F llen amp Vorliefern Min und GAZ Vorschieben Min und GAZ Trennschnitt Min und GAZ GESAMT Baumart Min und GAZ GESAMTZEITEN UND PRODUKTIVIT T GAZ Harvester Min MAS15 Harvester RAZ h RWS Harvester Min AFS Harvester Min WUS Harvester Min Geerntete Holzmenge Harvester fm TAP Harvester fm MAS15 Produktivit t pro Baumart Min fm Gesamt Produktivit t Harvester fm h und Min fm Zur ckgelegte Wegstrecke Harvester km Arbeitstage GESAMT Stk KOSTEN UND VERBRAUCH Kosten Maschine Gesamtverbrauch Treibstoff I und GESAMTKOSTEN fm Kosten Efm Abbildung 55 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Harvester 2 Ein Makro ist ein kleines Programm oder Skript das bestimmte Abl ufe in einem Anwendungsprogramm automatisiert 80 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Alle Ergebnisse eines Simulationslaufs werden aus den entsprechenden Textdateien unter Einsatz eines Makros automatisch in ein MS Excel Frontend berf hrt Dort hat der Nutzer dann die Gelegenheit sich die Ergebnisse im berblick anzuschauen und ggf miteinander zu vergleichen Bei der graphischen Umsetzung wurde f r den Harvester ein 3D Modell entwickelt das der Nutzer w hrend der gesamten Simulation in der Bestandesumgebung
152. Holzerntesimulation Poltername 3 Holzlager_sued m 2 Holzlager_suedost 1 Holzlager_nordost 4 Holzlager_nord oO gt 0 Abbildung 70 Men zur Polteraktivierung und Vergabe der Polternummer Wird der Forwarder in Kombination mit den Arbeitssystemen Harvester und oder Motormanuelle Ernte simuliert ist es wichtig dass bei der Einstellung der Schichten der Startzeitpunkt der Maschine entsprechend sp t eingestellt wird damit zu Beginn der Forwarder Schicht auch schon ausreichend Abschnitte produziert worden sind Hier kann man durch iteratives Vorgehen den optimalen Startzeitpunkt herausfinden 5 6 3 2 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformeln Die Voreinstellungen der einzelnen Gr en im Men des Systems aber auch die Eigenschaften des Erschlie ungsnetzes und der zu r ckenden Abschnitte stellen Attribute dar die das Ergebnis einer Forwarder Simulation entscheidend beeinflussen Um diese Effekte m glichst realit tsgetreu abzubilden wurden von PAUSCH 2004 sowie von PAUSCH und VON BODELSCHWINGH 2003 spezielle dem Modell hinterliegende Formeln f r die Berechnung der einzelnen Gr en entwickelt Dabei darf die Formel f r das Beladen des Forwarders aus rechtlichen Gr nden nicht kommplett in Tabelle 11 ver ffentlicht werden da sie im Rahmen eines Projektes des Landes Nordrhein Westfalen entwickelt wurde und nicht f r die Weitergabe an Dritte freigegeben ist F r diese Formel werden allerdings die Einflussgr en mit
153. I Xj X Simulation M glichkeit zur minutengenauen Definition der Unterbrechungsdauer sowie der x Unterbrechungsart bei gleichzeitiger Festlegung eines prozentualen Anteiles der Reinen Arbeitszeit RAZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ f r die Systeme Harvester und Forwarder M glichkeit zur optionalen Darstellung eines Gassenaufhiebs inkl Nachweisbarkeit der Auswirkungen dieser Operation auf die Leistung des Systems Harvester Darstellung der Auswirkung von Ver nderungen des Erschlie ungssystems auf die Leistungsf higkeit der Systeme Harvester und Forwarder M glichkeit zur optionalen Darstellung der Alterung eines Bestandes inkl Nachweisbarkeit der Auswirkungen dieses Prozesses auf die Leistung der simulierten Arbeitssysteme x XxX X Xx Ber cksichtigung unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeiten f r die Systeme Harvester und X Forwarder Implementierung so genannter Volumenfaktoren zur Darstellung der unterschiedlichen x Auslastung der maximalen Ladekapazit t in Abh ngigkeit der Dimensionen unterschiedlicher Sortimente in das System Forwarder Implementierung so genannter Sortengruppen zur Darstellung sortenreiner oder sortengemischter R cke Operationen f r das System Forwarder Frei w hlbare Einstellung der Zangenkapazit t und der Kranreichweite beim System Forwarder Implementierung einer Maschinenkostenkalkulation f r die Systeme Harvester Forwarder
154. L1b2 Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 17 bis 19 cm L2a Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 20 bis 24 cm L2b Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 25 bis 29 cm LIDAR Light Detection and Ranging LPZ Profilzerspaner lang Sortimentsbezeichnung MAS MAS15 Maschinenarbeitsstunde mit Unterbrechungen lt 15 Minuten MTBF Mean Time Between Failure MTTR Mean Time Till Repair PZ Profilzerspaner Sortimentsbezeichnung RAZ Reine Arbeitszeit RG R ckegasse Sek Sekunden SILVA Waldwachstumssimulator des Lehrstuhls f r Waldwachstumskunde der TUM STH Stammholz Sortimentsbezeichnung Stk St ck TAP Technische Arbeitsproduktivit t UVV Unfallverh tungsvorschrift ZEUS Zukunftsorientiertes Entscheidungsunterst tzungssystem ZG Zeitgrad 262 Verzeichnisse Literaturverzeichnis AFFENZELLER G 2005 Integrierte Harvester Forwarder Konzepte Harwarder Diplomarbeit am Department f r Wald und Bodenwissenschaften der Universit t f r Bodenkultur Wien BALZERT H 2005 UML 2 kompakt Spektrum Akademischer Verlag BANKS J 1998 Handbook of Simulation Principles Methodology Advances Applications and Practice New York USA John Wiley amp Sons Inc BANKS J CARSON J NELSON B 1999 Dis
155. MSF Motormanuelle Holzernte Pferd Forwarder MPF 203 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Wie in Kapitel 7 7 bereits vermutet finden sich bei den Systemkombinationen HMSF und HMPF tats chlich die insgesamt g nstigsten Kostenwerte und zwar bei der Simulation auf einem idealisierten Gassensystem mit 20 m Abst nden s Tabelle 65 Dabei liegen die Kosten mit 16 55 pro Festmeter um 1 70 unter dem zweitbesten Ergebnis System HMSF Original Erschlie ungssystem Der Grund f r diesen Vorsprung l sst sich mit der Tatsache erkl ren dass der Harvester mit einer fest eingestellten Kranreichweite von 10 m bei einem Gassenabstand von 20 m alle Ernteb ume relativ problemlos erreichen kann Eine zus tzliche motormanuelle F llung derjenigen B ume die sich au er Reichweite des Harvesters befinden sowie ein anschlie endes Vorr cken ist im Unterschied zu den anderen drei Erschlie ungssystemen nicht notwendig Dadurch sinken die Kosten gegen ber den anderen Varianten deutlich ab Tabelle 65 Rangliste der Systemkombinationen Erschlie ungs system Ser som ae Cs er oroa n Dei Reihenfolge Systemkombination fm Ce u ooa zus Co f e om za 14 MPF 30 m 37 85 Interessanterweise findet sich auf den Pl tzen zwei bis vier ebenfalls die Systemkombination HMSF Diese Kombination liefert unter Einsatz eines Harvesters und der motormanuellen Aufarbeitung der verbliebe
156. Pferd fm TAP Pferd fm MAS15 Gesamt Produktivit t Pferd fm GAZ und Min fm Arbeitstage GESAMT Stk KOSTEN GESAMTKOSTEN Pferd Fahrer fm Kosten Efm INFORMATIONEN R CKEZYKLUS Durchschnittl Anzahl transportierter Abschnitte pro Zyklus Anzahl Zyklen Stk Anzahl vorgelieferter Abschnitte Stk Abbildung 83 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Pferd 117 5 Aufbau einer Holzerntesimulation F r das Pferd wurde bei der graphischen Umsetzung ebenfalls ein spezielles 3D Modell entwickelt das der Nutzer w hrend der gesamten Simulation in der Bestandesumgebung beobachten kann s Abbildung 84 Abbildung 84 Darstellung des Pferdes im Modell 5 7 Die Maschinendatenbank Dem aktuellen Modell hinterliegt eine so genannte Maschinendatenbank s Abbildung 85 FahzzeugD Typ ResourcePtr Name __ Ruestzeit Dieselpreis Dieselverbrauch Zeitgad mas Rws wus as 1 Pferd R_Pferd Pferd mittel 0 100 100 o 0 0 3 Harvester _ R_Harvester Timberjack Dxxxx mittel 0 0 97 18 100 70 89 0 11 4 Motormanuell R_MM Waldarbeiter Rotte mittel ol 1 09 2 E 100 oj 0 0 5 Forwarder R_Forwarder Forwarder 1110 D klein 0 0 97 13 100 83 85 7 0 14 3 6 Schlepper R_Schlepper Schlepper mittel 0 1 09 10 100 100 o 0 0 AutoWert 0 0 0 0 0 0 0 0 Abbildung 85 Auszug aus der Maschinendatenbank Dort kann der Nutzer f r verschiedene Systemtypen Standardw
157. Positionieren 79 8 ONE AE AE ai Seil einziehen Aufladen 11 6 10 1 11 Lastfahrt 5 Y 10 9 11 Abh ngen me 11 Abbildung 77 Prozentwerte zur Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau und Aufteilung der RAZ in die einzelnen Prozess Abschnitte Wie in Abbildung 77 aufgezeigt ist es im n chsten Schritt notwendig die errechnete GAZ inklusive der Zuschl ge auf das Niveau der Reinen Arbeitszeit RAZ zu reduzieren Der anzuwendende Prozentwert betr gt 20 der GAZ Die erhaltene RAZ soll dann noch in die einzelnen Prozess 107 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Abschnitte von Leerfahrt bis Poltern unterteilt werden S mtliche Teilprozesse und die dazu geh renden Prozentwerte sind Abbildung 77 zu entnehmen Diese Vorgehensweise ist n tig um im Ergebnisfenster die ungef hre Dauer jedes einzelnen Arbeitsschrittes darstellen zu k nnen Wie oben bereits erw hnt werden die Fahrzeiten aus der GAZ bzw aus der RAZ herausgerechnet und durch die neu ermittelten Werte ersetzt Weiterhin wird bei der Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau automatisch die entsprechende Dauer der AZ ermittelt Dieser Wert soll ebenfalls im Ergebnisfenster aufgef hrt werden Zusammenfassend noch einmal das Vorgehen zur Ermittlung von GAZ RAZ und AZ beim Forstspezialschlepper e Berechnung der Tarif Vorgabezeit GAZ f r den Forstspezialschlepper f r jedes einzelne Sortimentsst ck entweder f r verstreut herumliegendes o
158. R ckegassenabstand von 20 m und einer zu erntenden Menge von 508 7 fm ben tigt ein Waldarbeiter Zeitgrad 100 32 Arbeitstage um das Holz aufzuarbeiten Dagegen liegt die Arbeitszeit bei drei Waldarbeitern die die gleiche Holzmasse bew ltigen m ssen durchschnittlich nur noch bei 10 7 Tagen Die Erh hung der Gassenabst nde hat zur Folge dass die Gesamtarbeitszeit aufgrund der zunehmenden Erntemenge insgesamt ansteigt Somit k nnen beide Hypothesen best tigt werden Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 1 Motormanuelle Holzernte Bearbeiten mehrere Arbeiter dieselbe Anzahl an Ernteb umen brauchen sie insgesamt deutlich weniger Zeit GAZ als ein Waldarbeiter alleine 157 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 2 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen des Zeitgrades von drei Waldarbeitern auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes In diesem Versuch werden in den drei unterschiedlichen Bestandesszenarien drei Waldarbeiter zur Durchf hrung der Holzernte simuliert Dabei besitzt Arbeiter 1 einen Zeitgrad von 70 Arbeiter 2 einen Zeitgrad von 100 und Arbeiter 3 einen Zeitgrad von 130 Das bedeutet dass die drei dargestellten Arbeiter unterschiedlich leistungsf hig sind W hrend Arbeiter 1 als leistungsschwach einzustufen ist gilt Arbeiter 3 als sehr leistungsf hig Arbeiter 2 erbringt die im EST festgelegte Normalleistung Hinsich
159. R VON 75 JAHREN ueeeeeessasssnnenennnnnnnnnnnnnnnsennnnnnnnnnensnnnnn 218 9 5 DER ORIGINALBESTAND IM DURCHSCHNITTLICHEN ALTER VON 85 JAHREN uueeseesnansnnnnnennnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnenen nennen 220 9 6 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE DER ALTERUNGSVERSUCHE neeananannnunnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnenensennnnnnenennnennnnnnn 222 10 VALIDIERUNG DER MODELLFUNKTIONEN 2 242222022020020000022000000000000nnn0nnnnn nn an nnnnnnnnnn nn an nnnnnnnnnnnn anne 226 10 1 ERHEBUNG VON BESTANDES UND SYSTEMDATEN ZU VALIDIERUNGSZWECKEN uueeeesnassnnsennnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen 226 10 2 VALIDIERUNGSVERSUCHE ZU DEN ARBEITSSYSTEMEN HARVESTER UND FORWARDER znaeenenenensnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnen 227 10 2 1 Validierungsversuche mit dem System Harvester 2420u422200422nn0nnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnn 228 10 2 2 Validierungsversuch mit dem System Forwarder 2 244044422004222n0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnsnnnnnnnnn 237 10 3 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE DER VALIDIERUNGSVERSUCHE aeeenennnansnannnensnnnnnnnnnnnensnnnnnnnnnnnennnennnnnen 239 11 KRITISCHE W RDIGUNG DER ARBEIT UND AUSBLICK uuunenaneannsnnannnnnnannnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnn 241 11 1 WEITERENTWICKLUNG DES BASISMODELLS VON BRUCHNER uuuu222nssuneeeneennnnnnnnenensnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnennn 241 11 2 KRITISCHE W RDIGUNG DER METHODISCHEN VORGEHENSWEISE aueeeeenennnensnnnnnnnnnnnens
160. RG Abstand Anzahl zu erntender B ume im Bestand Stk 1085 1190 1245 Anzahl im Bestand vorhandener Abschnitte GESAMT Stk 5402 5940 6208 Anzahl tats chlich vorger ckter Abschnitte Stk 4782 5543 5860 Anzahl Abschnitte mit einer Masse gt 0 6 fm Stk Anzahl B ume im Bereich von 2 25 m bis 3m 124 70 Entfernung zur Gassenmitte Stk Anzahl Abschnitte im Bereich von 2 25 m bis 3 m Entfernung zur Gassenmiitte Stk 618 394 346 Anzahl Ernteb ume aus denen mindestens ein Abschnitt entsteht der mehr als 0 6 fm Volumen 2 3 2 besitzt Stk 190 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen gt w en 600 w 550 N in 450 in 400 o in Anzahl nicht vorger ckter Abschnitte Stk N Anzahl nicht vorger ckter Abschnitte Stk n 20 30 40 20 30 40 RG Abst nde m RG Abst nde m Abbildung 136 Auswirkung der Ver nderung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m auf die Anzahl nicht durch das Pferd vorger ckter Abschnitte aufgrund zu hoher Einzelst ckmasse gt 0 6 fm links und Auswirkung der Ver nderung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m auf die Anzahl nicht durch das Pferd vorger ckter Abschnitte aufgrund der Positionierung zwischen 2 25 m und 3 m Abstand zur Gassenmitte rechts Eine Zunahme des Gassenabstandes bringt auch in diesem Fall einen zus tzlichen Gewinn an potenzieller Wuchsfl che mit sich
161. S Anzahl re Volumen _Nr _Sorte _lang g _mR 1 h ho IstH j2 BT f Is6 1 20 7 005 6 04441917 a hh stm 2a Bf fse 1 207 12260 6 02718586 se hhn pP f p h fee Bor _ f15 95fs 0 06877814 Dieses Vorgehen setzt sich dann genauso f r die weiteren Stammteile fort Auf die so errechneten GAZ Werte m ssen dann noch die entsprechend ausgew hlten Zuschl ge angewendet werden 2 HKS Handelsklassensortierung STH Stammholz Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 25 bis 29 cm Qualit tsbezeichnung nach G tesortierung der HKS Holz von normaler Qualit t einschlie lich stammtrockenem Holz mit einem oder mehreren der folgenden Fehler schwache Kr mmung und schwacher Drehwuchs geringe Abholzigkeit einige gesunde ste von kleinem oder mittlerem Durchmesser jedoch nicht grobastig eine geringe Anzahl kranker ste von geringerem Durchmesser leicht exzentrischer Kern einige Unregelm igkeiten des Umrisses oder einige andere vereinzelte durch eine gute allgemeine Qualit t ausgeglichene Fehler Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 20 bis 24 cm Industrieholz lang 31 Industrieholz gesund nicht grobastig keine starke Kr mmung 85 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 2 3 Festlegung und Einbeziehung der EST Zuschl ge In den Abbildungen 59 bis 61 sind die zur Auswa
162. S ein z B Warten auf F rster im Schlamm festgefahren Es wird eine Dreiecksfunktion beschrieben durch einen wahrscheinlichsten einen minimalen und einen maximalen Wert hinterlegt FELDK TTER 2004 Maschinenkosten E MAS Kostensatz der sich entweder pauschal festlegen oder ber eine spezielle Maschinenkostenkalkulation extra berechnen l sst Alle in Tabelle 4 aufgef hrten Systemparameter sind durch den Nutzer der Holzerntesimulation frei einstellbar Bez glich der Maschinenkosten ist es zus tzlich m glich mit Hilfe einer Maschinenkostenkalkulation den Stundensatz der Maschine in pro MAS genau zu berechnen s Abbildung 52 Die Kalkulation entspricht dem definierten Schema des Kuratoriums f r Waldarbeit und Forsttechnik KWF 74 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Eingangsdaten Kalkulation 1 Anschaffungskosten inkl MWST 1 Fickosten 1 1 Maschine 424246 00 1 1 Zinsen 16 60 mas 1 2 Zusatzger t 50000 00 1 2 Versicherung I 760 gmas 1 3 Sonstiges 10 00 1 3 Steuern 0 00 emas Summe 474256 00 1 4 Unterstellkosten 33 33 MAS 2 Normale Nutzungsdauer 10000 00 MAS Zum mel 57 53 MAS 3 Veraltungszeit der Maschine 6 00 a 2 TeMhre Kosten 4 j hrliche Auslastung RE 2 1 Abschreibung D sg E MAS 2 2 Reparaturkosten D sa EMAS 5 Auslastungsschwelle 1667 00 MAS a Summe ET CT Emas 6 Kalkulationszinsfu 7 00 AN
163. Schlepp_LageSortimente A i die B ume erntet werden die Abschnitte an den R ckegassen und Forststra en konzentriert konzentriert abgelegt Harvester txt Harv_Geschwindigkeit_Forststrasse Harv_Geschwindigkeit_Rueckegasse Dieselverbrauch Dieselpreis Harv_Forw_Kranreichweite 10 02 2 6 18 0 97 10 Ruestzeit Harv_Erntedurchmesser_min Harv_Erntedurchmesser_max Harv_Forw_Maschinenkosten Zeitgrad 0 0 1 60 250 32 100 Abbildung 160 Textdatei Harvester txt 278 Anhang Tabelle 86 Legende zu Harvester txt Harv_Geschwindigkeit_Forststra e 10 02 Geschwindigkeit der Maschine auf der Forststra e Harv_geschwindigkeit_Rueckegasse 2 6 Geschwindigkeit der Maschine auf der R ckegasse Dieselverbrauch 18 Dieselverbrauch der Maschine pro MAS15 Dieselpreis 0 97 Dieselpreis mit dem die Fahrtkosten berechnet werden Harv_Forw_Kranreichweite 10 Reichweite des Krans in diesem Fall beim Harvester Ruestzeit 0 Dauer der Ruestzeit beim Harvester Harv_Erntedurchmesser_min 0 1 Minimaler Ernte BHD des Harvesters Harv_Erntedurchmesser_max 60 Maximaler Ernte BHD des Harvesters Harv_Forw_Maschinenkosten 250 32 Maschinenkosten pro MAS15 Zeitgrad 100 Zeitgrad f r die Simulation des Harvesterfahrers Motormanuell txt MM_AnzahlArbeiter 2 F mM Geldfaktor_Arb NM_Entschaedigung_MS 16 29 8 NM_Laufgeschwindigkeit Ruestzeit 2 4 0 MM_Lohnbeg
164. St ck und auch die Zahl an Ernteb umen sinkt um 720 Dabei darf allerdings auch nicht au er Acht gelassen werden dass die Eingriffsst rke beim Hieb mit einem durchschnittlichen Bestandesalter von 55 Jahren unter Ber cksichtigung der im Forstamt Paderborn g ngigen Praxis von 15 auf 7 3 der B ume des aufstockenden Bestandes gesenkt wurde Tabelle 70 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 55 Jahren 31 4 7 3 3 0 0 Abbildung 143 Ausscheidender Bestand links und gesamter aufstockender Bestand rechts im Durchschnittsalter von 55 Jahren 214 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg Betrachtet man nun noch die durchschnittliiche St ckmasse der B ume des ausscheidenden Bestandes zeigt sich dass diese sich kaum ver ndert hat Diese Erkenntnis f hrt zu dem Schluss dass bei diesem Hieb berwiegend d nnere B ume entnommen werden Ein Blick auf den durchschnittlichen BHD der Ernteb ume zeigt eine Reduktion von etwa einem Zentimeter s Kapitel 9 6 Im Zuge der simulierten Durchforstung werden bei diesem Eingriff die schw cheren Individuen entnommen die sich in den letzten Jahren nicht durchsetzen konnten Ein Vergleich der bei diesem Hieb ausgehaltenen Sortimente mit den Sortimenten des zehn Jahre j ngeren Bestandes zeigt dass sich die Aufteilung der geernteten St mme bereits deutlich ver ndert hat s T
165. Technische Universit t M nchen Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik Simulation forsttechnischer Arbeitsprozesse unter Einsatz der Software AutoMod durch Modellierung eines Testbestandes aus dem Staatlichen Forstamt Paderborn Martin Hemm Vollst ndiger Abdruck der von der Fakult t Wissenschaftszentrum Weihenstephan f r Ern hrung Landnutzung und Umwelt der Technischen Universit t M nchen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Forstwissenschaften Dr rer silv genehmigten Dissertation Vorsitzender Univ Prof Dr Th F Knoke Pr fer der Dissertation 1 Univ Prof Dr W Warkotsch 2 Univ Prof Dr Dr h c G Wegener Die Dissertation wurde am 27 09 2006 bei der Technischen Universit t M nchen eingereicht und durch die Fakult t Wissenschaftszentrum Weihenstephan f r Ern hrung Landnutzung und Umwelt der Technischen Universit t M nchen am 15 12 2006 angenommen Danksagung Der Abschluss der hier vorliegenden Arbeit stellt f r mich pers nlich das Ende eines sehr sch nen und lehrreichen Lebensabschnitts dar das ich nur durch die Mithilfe zahlreicher Personen die mich ber die vergangenen vier Jahre hinweg auf vielf ltige Weise unterst tzt haben erreichen konnte Ihnen m chte ich auf diese Weise herzlich danken Im Rahmen der Bearbeitung unterschiedlicher Forschungsprojekte die ich am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte I
166. Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen darzustellen sind Die durch den Wegfall der R ckegassen neu hinzugekommenen Ernteb ume bzw die daraus entstehenden Abschnitte bewirken keine allzu gro e Ver nderung hinsichtlich der RAZ Wie schon bei Versuchsreihe 1 gesehen liegen die RAZ Werte der einzelnen Erschlie ungsszenarien relativ nahe beieinander Dieses Ergebnis ist im Hinblick auf die vorangegangenen Untersuchungen zur Reinen Arbeitszeit RAZ erwartet worden Auswirkungen auf den Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters MAS Anteil an der GAZ bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Anteils der MAS an der GAZ des Forwarders in diesem Fall dazu f hrt dass ausgehend von einem Anteil von 50 durch eine Erh hung dieses Anteils auf bis zu 100 der Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ der Maschine abnimmt Hypothese 1 Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass der Hypothese 2 Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ schrittweise zunimmt Auswertung gt o 4 R ckegassenabstand 20 m 8a R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m N e o Anteil AZ an GAZ w z o
167. Versuche werden unter ceteris paribus Bedingungen durchgef hrt Tabelle 67 Vergleich der Ergebniswerte der Harvester Simulation im Testbestand mit Original und erweitertem Erschlie ungssystem ohne und mit Einbeziehung des Aufhiebs der zus tzlichen Gassen Original Original Erschlie ungssystem Erschlie ungssystem mit zus tzlichen mit zus tzlichen R ckegassen ohne R ckegassen mit Aufhieb Aufhieb Original Erschlie ungssystem Arbeitssystem Parameter Anzahl B ume aufstockender Bestand Stk 7817 7668 7820 Anzahl B ume auf R ckegassen und Forststra en werden zum Teil 2015 2164 2012 automatisch eliminiert Stk Anzahl Ernteb ume des 1169 1150 Gesamt davon Aufhieb aufstockenden Bestandes Stk 1302 152 Anteil Ernteb ume an Harvester aufstockendem Bestand B 15 12 Kranreichweite Tats chlich geerntete B ume Stk 857 897 no a Anteil tats chlich geernteter B ume 10m an Gesamtanzahl Ernteb ume er 19 ne Gesamt davon Aufhieb Geerntete Holzmenge fm 410 7 431 5 496 5 65 Gesamt davon Aufhieb RAZ h 14 2 15 0 170 20 Produktivit t fm h 29 28 7 29 3 fm Kosten fm 5 6 5 65 5 54 Zur ckgelegte Wegstrecke km 7 39 8 23 8 23 Fahrzeitanteil an der RAZ 23 1 24 21 8 208 8 Variation tats chlich existierender Erschlie ungssysteme Die Ergebnisse in Tabelle 67 zeigen die erwartete Wirkung die von einer Erweiterung des bestehend
168. _Harester Labels Harv_Label 300 30 R_Forwarder Labels Forw_Label 600 30 gt 0 0 Abbildung 39 Das Schichtmodell inkl Pausen 51 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 3 Allgemeine bersicht ber das Modell 5 3 1 Zeitarten Zu Beginn dieses Kapitels sollen noch kurz die einzelnen im weiteren Textverlauf h ufig auftretenden Zeitarten nach L FFLER 1990 definiert werden s Abbildung 40 m 001 002 003 Abbildung 40 Definition der unterschiedlichen Zeitarten Die Summe aller auftretenden Zeitarten wird Gesamtarbeitszeit GAZ genannt Alle Zeiten die bei der direkten Erf llung einer Arbeitsaufgabe anfallen werden als Reine Arbeitszeiten RAZ bezeichnet Diese Zeiten sind durch so genannte Maschinenarbeitsstunden MAS definiert Sie enthalten neben den Zeiten f r bestimmte T tigkeiten auch Pausenzeiten die eine Dauer von 15 Minuten nicht berschreiten MAS15 Alle weiteren Pausen und Unterbrechungszeiten werden als Allgemeine Zeiten AZ zusammengefasst 004 007 Dazu geh ren neben den R stzeiten Vorbereitung der Maschinen und Personen auf den Arbeitseinsatz oder den Ruhezustand nach getaner Arbeit auch die sachlich z B Reparatur einer Maschine und pers nlich Austreten Zigarettenpause bedingten Verteilzeiten sowie die Erholzeiten z B Mittagspausen 52 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 3 2 Kurz bersicht Um die zum Teil bereits erw hnten und im weiteren
169. a Than I zuamgrasemsens Treo ae menara O me Erz kurz normal 50 ber 50 ber 50 75 lang Auspr gung Nadelholz Laubholz keine oder wenige schw chere ber 25 50 mehrere zahlreiche Abbildung 60 Struktur der im EST vorgesehenen Zuschl ge Baumbezogene Hiebsmerkmale 1 86 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Die hier angegebenen Zuschl ge gelten komplett f r die Zuschl ge nach EST Arbeiter Vorgabezeiten f r die Motors gen Vorgabezeiten gelten sie nur f r unentrindetes Holz B Baumbezogene Hiebsmerkmale Besondere Hiebsbedingungen Zuschlag in Besondere Aufarbeitung 51 Mischbest nde aus 0 bis 2 81 Wertholzhiebe und 0 bis 5 Nh und Lbh Sondersorten 52 Windwurf ohne O bis 15 82 Fixl ngen berma Entzerren in 53 Eis Duft Schneebruch I O bis 20 1 6 bis 5 1 I O bis 2 54 Verstreuter Hiebsanfall Obis 15 5 2 bis 8 6 I 0 bis 5 Besondere Baummerkmale men I 0 bis 8 61 Traufb ume 0 bis 7 83 Fixl ngen O 0 bis 8 aufschreiben 62 Gegenh nger I 0 bis 5 Sch den an Rinde und Holz Besondere Erschwernisse 71 Splitterbesch digtes Holz I 0 bis 5 91 Soweit nicht abgegolten O O bis 10 72 Festangetrocknete I 0 bis 5 y Rinde Durch den Nutzer 73 Starke I 0 bis 5 einzugeben Holzverschmutzung Abbildung 61 Struktur der im EST vorgesehenen Zuschl ge Baumbezogene Hiebsmerkmale 2 Es ist m glich f r jede Zuschlagsart eine entspr
170. abelle 70 So kommen die Sortimente IL 3 6 m STH 4 m und STH kurz 4 6 m neu hinzu wobei gleichzeitig Abschnitte mit einer L nge von 2 4 und 2 5 Metern nicht mehr ausgehalten werden Hinsichtlich St ckzahl und Masse der produzierten Abschnitte bleibt aber nach wie vor das Sortiment PZ kurz 4 5 m dominierend wobei die durchschnittliche St ckmasse leicht um 0 015 fm ansteigt Tabelle 71 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 55 Jahren TAP fm MAS Erntekostenfreier Erl s Kosten E fm Kosten gesamt Erl s gesamt Arbeitssystem Arbeitsaufgabe Ernte der B ume in Reichweite von 10 m Harvester 340 B ume 163 4 6 65 24 4 fm Ernte der B ume au erhalb der Erl s aus dem Harvester Holzverkauf 5 Motormanuelle Reichweite durch 10 31 2 0 Gesamtkosten Sortenweise Gesamtenos Holzernte des abz glich der einen Waldarbeiter Holzernteeingriffs berechnet Holzerntekosten 109 B ume 53 9 9 Holzpreise vom fm Juli 2006 IHB Vorr cken 344 Schlepper Abschnitte 53 9fm 201 193 R cken 1413 Forwarder Abschnitte 217 3 11 87 13 6 fm 2 31 84 fm 6919 11034 4115 Als einzig sinnvolle und in der forstlichen Praxis f r diese Art von Best nden im Normalfall einges
171. abgebildet werden k nnen Durch Umrechnung dieser Koordinaten auf ein lokales Koordinatensystem in AutoMod wird zu einem sp teren Zeitpunkt das entsprechende Erschlie ungssystem des Testbestandes 1 1 in die Simulationssoftware berf hrt Es existieren drei Wege um die gesuchten Koordinaten der Forststra en zu gewinnen 1 Der erste Weg der im Rahmen dieser Arbeit aus Gr nden der hohen Qualit t der Ergebnisse gew hlt wird ist die terrestrische Einmessung der Forststra en Am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft entschied man sich bei der Suche nach einem Hilfsmittel zum Einmessen der Wegenetzkoordinaten f r einen Theodoliten Dieses Ger t das ansonsten vor allem in der Landvermessung Geod sie seine Anwendung findet erwies sich f r die Positionsbestimmung der Wegenetzpunkte als gut nutzbar Die Handhabung ist innerhalb eines Tages einzu ben und die Ergebnisse der Messungen besitzen die gew nschte Genauigkeit 2 Die sicherlich elegantere sowie Zeit und Kosten sparende Methode bezieht sich auf die Auswertung von bereits vorhandenem digitalem Kartenmaterial bzw auf die Auswertung von Luftaufnahmen in einem GIS Digitales Kartenmaterial zu den Forststra en ist f r den nordrhein westf lischen Testbestand bereits vorhanden Die Firma LOGIBALL erweiterte das bereits in digitaler Form existierende ffentliche Stra ennetz um zus tzliche Wirtschaftswege Diese Daten wurden in Zusammenarbeit mit der Landesforstverwaltu
172. abstand m Abbildung 90 Vergleich der Anzahl an B umen des aufstockenden Bestandes an Ernteb umen und an B umen auf R ckegassen und Forststra en die durch eine Ausweitung des durchschnittlichen Gassenabstandes von 20 m auf 30 m und 40 m beeinflusst werden In Abbildung 91 wird weiterhin deutlich dass trotz der Zunahme an B umen die in SILVA f r diesen Bestand festgelegten Mittelwerte der wichtigen Gr en BHD und H he ber die drei Erschlie ungsszenarien hinweg nahezu unver ndert bleiben Eine entwicklungsbezogene Verzerrung durch die Ver nderung in der Bestandesstruktur tritt also nicht auf a Durchschnittlicher BHD Aufstockender Bestand a Durchschnittlicher BHD Emteb ume je Durchschnittliche H he Aufstackender Bestand BHD cm u Durchschnittiiche H he Emteb ume 4 20 30 40 R ckegassenabstand m Abbildung 91 Vergleich der durchschnittlichen Brusth hendurchmesser und der durchschnittlichen H hen des aufstockenden Bestandes und der Ernteb ume ber die drei unterschiedlichen Erschlie ungsszenarien 20 m 30 m und 40 m Gassenabstand hinweg 133 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 1 Versuche mit dem Arbeitssystem Harvester Im Rahmen der im Folgenden beschriebenen Versuchsreihen zum Arbeitssystem Harvester sollen einleitend einige wichtige Einfluss und Ergebnisgr en und ihre Beziehungen zueinander erl utert werden s A
173. ad ba ad a d ad ab ad ad ad ad ad ad ad ab ad ad ms ad ad ad ad fad mt Fi 43 00 32 00 38 00 35 00 34 00 35 00 30 00 29 00 21 00 27 00 26 00 34 00 31 00 23 00 31 00 24 00 29 00 34 00 31 00 22 00 27 00 26 00 31 00 aa nn 21 90 23 30 21 60 25 10 24 00 21 70 23 40 20 50 22 00 20 90 22 80 20 40 22 40 22 60 22 10 21 50 22 10 22 40 24 10 23 20 22 60 22 20 24 50 X Koor Abbildung 36 Baumliste des aktuell zugeordneten Bestandes Zwei der im Frontend aufrufbaren Men fenster beziehen sich auf Einstellungen die nahezu alle Arbeitssysteme betreffen Dabei handelt es sich um die Fenster St rungen und Schichten 47 5 Aufbau einer Holzerntesimulation St rungen Dieses Modul dient der Definition des weiteren Systemverhaltens in der folgenden Simulation hinsichtlich der auftretenden Unterbrechungen Da sowohl in der Praxis als auch im Modell keine genauen Angaben ber das Auftreten von St rungen und die zeitlichen Abst nde zwischen diesen gemacht werden k nnen muss auf ein Ann herungsverfahren zur ckgegriffen werden F r dieses Ann herungsverfahren sind die Werte MTBF Mean Time Between Failure MTTR Mean Time To Repair und die technische Verf gbarkeit notwendig diese wird im Modell durch einen Prozentanteil von Maschinenarbeitsstunden zu Unterbrechungen ausgedr ckt Nach dem Ausl sen einer St rung wird ermittelt ob die vorgegebene Ve
174. aden auf der R ckegasse Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer nderbar Dieselverbrauch 10 Dieselverbrauch der Maschine pro MAS15 Dieselpreis 0 97 Dieselpreis mit dem die Fahrtkosten berechnet werden Ruestzeit 0 Dauer der Ruestzeit beim Schlepper Forw_Schlepp_ZangenKapazitaet 0 75 Kapazit t der beim Greifen der Abschnitte Schlepper Zange Zeitgrad 100 Zeitgrad f r die Simulation des Schlepperfahrers Schlepp_Strategie vorruecken Arbeitsstrategie des Schleppers Schlepp_LageSortimente konzentriert Lage der St mme und Stammabschnitte vor Beginn der Arbeit des Schleppers Schlepp_Bestandesschaeden 0 Zuschlag auf die Arbeitszeit des Schleppers f r etwaig verursachte Sch den am Bestand Harv_Forw_Maschinenkosten 70 Maschinenkosten pro MAS15 281 Anhang Pferd txt Pterd_Geschwindigkeit_Last Pferd_Geschwindigkeit_ohne_Last Ruestzeit Pferd_Kapazitaet Zeitgrad Harv_Forw_Maschinenkosten 3 6 3 6 0 0 6 100 45 15 Abbildung 164 Textdatei Pferd txt Tabelle 90 Legende zu Pferd txt Pferd_Geschwindigkeit_Last 3 6 Laufgeschwindigkeit des Pferdes beladen im Bestand Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer nderbar Pferd_Geschwindigkeit_ohne_Last 3 6 Laufgeschwindigkeit des Pferdes unbeladen im Bestand Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer nderbar Ruestzeit 0 Dauer der R stzeit beim Pferd
175. ades ab s Abbildung 122 Ebenso bewirkt die Ausdehnung der R ckegassenabst nde bedingt durch die damit verbundene h here Produktivit t eine Kostenreduzierung Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 2 Forwarder Wie bei den beiden Arbeitssystemen zuvor verursacht die Erh hung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 eine Abnahme der RAZ einen Anstieg der Produktivit t und damit verbunden eine Senkung der St ckkosten Hinzu kommt dass sich der Zeitanteil f r die produktive Kranarbeit verringert wobei sich automatisch der Anteil f r das Fahren erh ht Die aufgrund der weiteren Gassenabst nde gr ere anfallende Holzmenge wirkt sich durch steigende Produktivit t und sinkende Kosten aus 172 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 3 3 Versuchsreihe 3 Auswirkungen von Ver nderungen des Anteils der Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ des Forwarders auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Wie schon beim System Harvester wird auch beim Forwarder untersucht inwieweit die nderung der MAS bzw AZ Anteile an der GAZ Auswirkungen auf die Simulationsergebnisse hat Die genaue Erkl rung des hier eingesetzten St rzeitenmoduls findet sich in Kapitel 7 1 bei den Versuchen mit dem System Harvester Auswirkungen auf die Gesamtarbeitszeit GAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters MAS Anteil an der GAZ ble
176. adranten und Abteilungen Abbildung 15 Zusammenf hrung der Daten einzelner Best nde in einer Tabelle 30 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung S mtliche Bauminformationen also Daten ber alle B ume aller Quadranten aller Abteilungen werden somit im Zuge der Abfragen in einer gro en Tabelle zusammengef hrt s Abbildung 15 Graphisch ergibt sich nun aber das Problem dass der viereckige Ausgangsbestand an die Fl che des Originalbestandes angepasst werden muss da an bestimmten Stellen B ume ber die Bestandesgrenze hinweg stehen Durch entsprechendes Zuschneiden der duplizierten SILVA Best nde kann aber auch dieses Problem gel st werden s Abbildung 16 Abbildung 16 Testbestand mit geklonten SILVA Best nden oben und nach Entfernung der berstehenden B ume unten Dabei wird das Modell so programmiert dass alle B ume die sich au erhalb der tats chlichen Bestandesfl che befinden automatisch verschwinden Da es sich bei diesem Bestand nicht um eine Ersterschlie ung handelt m ssen auch s mtliche B ume die sich nach der Quadrantenbildung auf Forststra en und R ckegassen befinden automatisch vor Beginn der Simulation entfernt werden Diese Funktion wird in das Modell des Testbestandes integriert ist aber f r die Darstellung von Ersterschlie ungen recht einfach zu oder abschaltbar Nachdem der Gesamtbestand komplett modelliert ist m ssen die zu erntenden B ume bestimmt werden In SILVA
177. ahl tats chlich vorger ckter Abschnitte Stk 4784 Anzahl NICHT vorger ckter Abschnitte Stk 394 Anzahl B ume im Bereich von 2 25 m bis 3 m Entfernung zur Gassenmitte Stk 124 70 Anzahl Abschnitte im Bereich von 2 25 m bis 3 m Entfernung zur Gassenmitte Stk 618 394 346 590 540 490 440 390 Anzahl nicht vorger ckter Abschnitte Stk 340 20 30 40 RG Abst nde m Abbildung 133 Auswirkung der Ver nderung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m auf die Anzahl nicht durch den Schlepper vorger ckte Abschnitte aufgrund ihrer Positionierung zwischen 2 25 m und 3 m Abstand zur Gassenmitte Ein Blick auf Tabelle 55 zeigt dass mit zunehmendem R ckegassenabstand die Anzahl der nicht durch den Schlepper vorger ckten Abschnitte insgesamt abnimmt w hrend in Abbildung 133 deutlich 186 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen wird dass bei einem zunehmend breiter werdenden R ckegassenabstand immer weniger Abschnitte im Bereich zwischen R ckegassengrenze und Ablagepunkten platziert sind 0 755m m a Bereich zwischen 2 25 m und 3 m Abstand zur Gassenmitte gt liegen Abschnitte direkt nach der Ernte in dieser Zone m ssen sie nicht zus tzlich vorger ckt werden Baumfu punkt an dieser Stelle werden die St mme und Stammabschnitte nach der Ernte abgelegt gt ein Vorr cken zum Ablagepunkt ist in diesem Fall nicht n
178. aldarbeiter sucht sich den in Luftlinie n chsten Baum heraus indem er die Abst nde von seiner Position zu allen noch zu erntenden B umen vergleicht Der Baum mit dem geringsten Abstand zu ihm wird dann als n chster Arbeitsplatz ausgew hlt Bevor die Distanz berpr fung stattfindet wird untersucht ob dieser Baum berhaupt bearbeitet werden darf da sich eventuell ein anderer Waldarbeiter an einem Baum befinden kann der innerhalb des Sicherheitsradius liegt Ist dies der Fall kommt dieser Baum nicht in die Auswahl der am n chsten liegenden B ume Hat ein Waldarbeiter einen Baum fertig aufgearbeitet und sind keine weiteren B ume mehr f r die Ernte vorgesehen beendet er seine Arbeit und kehrt zum Ausgangspunkt zur ck Das Pferd Objekt platziert sich im Layout Das Pferd wird immer zum n chstliegenden Abschnitt gerufen l uft zu diesem hin und r ckt ihn vor In dieser Subroutine wird das Bestimmen des n chsten zu r ckenden Abschnittes ausgef hrt Dabei wird hnlich wie bei den Waldarbeitern die aktuelle Position im Verh ltnis zu allen Sortimentsabschnitten betrachtet Der Sortimentsabschnitt der in Luftlinie am n chsten liegt wird gew hlt Hat das Pferd einen Abschnitt vorger ckt und sind keine weiteren Abschnitte mehr f r eine Vorr ckung vorgesehen beendet es seine Arbeit und kehrt zum Ausgangspunkt zur ck Alle Objekte die sich im System befunden haben werden vor dem L schen noch einmal initialisiert um sich
179. alter von 45 Jahren Durchschnittl s gt A St ckmasse fm Anzahl B ume aufstockender 7817 Bestand Anzahl Ernteb ume des 0 481 aufstockenden Bestandes Sortiment IS 2 m 2359 0 034 Sortiment STH 2 4 m 0 068 Sortiment STH 2 5 m Sortiment PZ kurz 4 5 m 1966 33 2 Abbildung 142 Ausscheidender Bestand links und gesamter aufstockender Bestand rechts im Durchschnittsalter von 45 Jahren 212 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg Im aktuellen Bestand werden insgesamt vier Sortimente ausgehalten wobei sich das noch relativ geringe Bestandesalter deutlich auswirkt Als st rkstes Sortiment fallen PZ Abschnitte mit einer L nge von 4 bis 5 Metern an die mit einer durchschnittlichen St ckmasse von 0 176 fm zwar ein relativ geringes Volumen besitzen mit 61 4 der geernteten Masse aber deutlich dominieren Die weiteren Sortimente bestehen aus Stammholzabschnitten mit einer L nge von 2 50 m Qualit t CGW und 2 40 m Qualit t C sowie kurz ausgehaltenem Industrieholz 2 m Wie zuvor in Kapitel 7 erl utert und mit Hilfe des Systemvergleichs nachgewiesen ist dieser Fichtenreinbestand f r eine Aufarbeitung durch das System Harvester pr destiniert Die R ckung sollte nach M glichkeit mit einem Forwarder geleistet werden Allerdings ergibt sich dabei das Problem dass die Abst nde der R ckegassen im Originalbestand in den meisten F llen deutlich mehr als 20 Mete
180. anken F r die Arbeit mit der Simulationssoftware AutoMod war ich auf externe Hilfe angewiesen und erhielt diese durch die Softwarefirma SimPlan Integrations GmbH aus Witten Der Einsatz und die Begeisterung die SimPlan in die Zusammenarbeit eingebracht hat k nnen nach meiner Einsch tzung nur als au ergew hnlich bezeichnet werden In stundenlangen Telefonkonferenzen Email Kontakten und pers nlichen Treffen war es besonders Herr Sven Oros der eine weit ber normale Gesch ftsbeziehungen hinaus gehende Identifikation mit der Forschungsaufgabe entwickelte und diese mit einem nahezu unersch pflichen Enthusiasmus bearbeitete Ich m chte diese Unterst tzung deutlich hervorheben und mich noch einmal von Herzen bedanken Aber auch die beiden Gesch ftsf hrer der Simplan Integrations GmbH Herr Dr Axel Radtke und Herr J rg Kemper haben die Entwicklungen und Umsetzungen im Bereich Simulation zu jedem Zeitpunkt tatkr ftig gef rdert und dadurch ebenfalls einen gro en Anteil an der geleisteten Arbeit Ein Gro teil der Forschungsprojekte deren Ergebnisse in diese Dissertation mit einflie en wurde von der Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten des Landes Nordrhein Westfalen in Auftrag gegeben und entsprechend inhaltlich und finanziell unterst tzt Daf r m chte ich namentlich Herrn Dr Rainer Joosten Herrn Thilo Wagner Herrn Norbert Nolte und Herrn G nter Spelsberg danken Im Rahmen der Projekte mussten auch umfangrei
181. annte Forststra en und R ckegassen unterteilen Diese Definitionen sind wichtig da sich eine Maschine bei der Befahrung dieser Linien unterschiedlich verh lt Beispielsweise f hrt ein Harvester im Normalfall auf einer Forststra e deutlich schneller als auf einer R ckegasse Im Modell ist es somit unumg nglich die verschiedenen Fahrbahnkategorien zu unterscheiden um ihnen in einem zweiten Schritt unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten zuzuordnen Erreicht die Maschine bei ihrer Fahrt eine entsprechende Stra e oder Gasse bewegt sie sich auf dieser im zuvor durch den Nutzer der Software definierten Fahrtempo Dadurch wird ein realit tsnaher Zeitverbrauch beim Befahren von Forststra en und R ckegassen garantiert F r die Arbeitssysteme Harvester und Forwarder gelten dabei folgende Werte s Tabelle 1 Tabelle 1 Fahrgeschwindigkeiten f r die Systeme Harvester und Forwarder in Abh ngigkeit des Erschlie ungssystems Quelle POHL 2006 Fahrgeschwindigkeiten km h Harvester Forwarder Geschwindigkeit auf der Forststra e 10 0 Geschwindigkeit auf der R ckegasse 2 6 Fahrgeschwindigkeit beladen auf der Forststra e 6 8 Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der Forststra e 7 8 Fahrgeschwindigkeit beladen auf der R ckegasse 3 9 Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der R ckegasse 4 1 Fahrgeschwindigkeit w hrend des Ladevorgangs auf a der R ckegasse Arbeitsfahrt l
182. apazit t 12 fm 294 Anhang Anteil Fahrzeiten an RAZ Fm Kosten fm 11 03 10 05 Transportierte Abschnitte Stk Ladekapazit t 13 fm 5402 5940 6208 Transportierte Abschnitte Ladekapazit t 13 fm 100 0 100 0 100 0 Anteil Fahrzeiten an RAZ Fm Kosten fm 295 Anhang Anhang VII Tabelle 107 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 2 f r das System Forwarder 20mRG 30m RG 40 m RG Abstand Abstand Abstand Anzahl zu transportierender Abschnitte stk 5 02 soo es Au er Reichweite o S o o o Anteil Fahrzeiten an raz o mos oes Nichtgeerntete Holzmenge tm o o o Anteil an den MAS mit Zeitgrad 100 Transportierte Abschnitte Zeitgrad 100 Au er Reichweite Stk Anteil Kranarbeit an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ Geemiet Hoizmenge t sor ssa sa Nomgeemete Homen o o o Au er Reichweite siq i o o o Anteil Fahrzeiten an RAZ Nicht geemtete Hozmenge jm o o o 296 Anhang Anhang VIII Tabelle 108 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 3 f r das System Forwarder 20mRG 30mRG 40mRG Abstand Abstand Abstand Anzahl zu transportierender Abschnitte Stk s542 soo 6z TAP fm MAS Transportierte Abschnitte Stk MAS in der GAZ 60 AZ ir Anzan Unterbrechungen st e e e 297 Anhang Anzahl Unterbrechungen Stk 5 5 5 15 7 Gemes
183. arameter 44us4444404snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnonnnnnonnnnannn 107 Lohnfaktoren f r das R cken mit Schleppern Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems R ckepferd 4442200nssnsen nenn 112 Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter 440ssnnnsnnsnnnonsnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 113 Prozentwerte zur Aufschl sselung der RAZ uusssssssssnssnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnonnnnnnnnnnnsnnn nn 114 Lohnfaktoren f r das Vorr cken mit Pferden 4ssnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 114 ES T P E E SEEN THE UERESTIEISENT EVENT TEENS TESTER ENTE ONE 121 Tabelle 20 Vergleich der Fahrgeschwindigkeiten Harvester 24004444400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnn 121 Tabelle 21 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Harvester 2 nee E E a ETE A TA TT 121 Tabelle 22 Vergleich weiterer Parameter Harvester 224044444404nnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnennnnnnn 122 Tabelle 23 Verh ltnis RAZ AZ bei Simulation der Ernte im Gesamtbestand Harvester 240442400ns4nsen nennen 122 Tabelle 24 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell ver
184. arameter Schlepper lt lt 003 gt gt Anwender definiert die ernteeingriffspezifischen Parameter der Simulation ber Access GUI Welche Maschinen Schichten Arbeitszeiten L hne Gassenliste F lbaumliste Treibstoffverbrauch Treibstoffkosten Schichldsten t Datenbank Tan 18 Texidaleien A lt lt gt gt Export der Daten aus Acosss DE in insges 18 Textdateien Button Schreibe EXDAT lt lt 005 gt gt Import der Daten in AutoMod lt lt 006 gt gt Ausf hrung der Simulation Button Simulation starten lt lt 007 gt gt Ausgabe der Ergebnisse Excel Shest Abbildung 29 Darstellung des bergeordneten Ablaufs im Modell 42 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 Aufbau einer Holzerntesimulation In diesem Kapitel werden der genaue Aufbau sowie s mtliche Teilprozesse des entwickelten Holzerntemodells erl utert Die einzelnen Prozesse werden in speziellen Ablaufdiagrammen in UML Unified Modeling Language oder UML hnlichen Darstellungen pr sentiert Zus tzlich werden die Diagramme durch Texte erg nzt die zum besseren Verst ndnis der Graphiken beitragen 5 1 Benutzerfreundlichkeit Es ist davon auszugehen dass sich unter den zuk nftigen Nutzern der Software kaum ausgewiesene EDV Experten befinden werden Bei der Entwicklung der Simulationssoftware muss daher der Benutzerfreundlichkeit oberste Priorit t einger umt werden Unabh n
185. arv_Gassenreihenfolge txt Reihenfolge der durch den Harvester zu befahrenden R ckegassen und Reihenfolge Forststra enabschnitte sectionName Name des jeweiligen Abschnitts im AutoMod Quellcode Anzahlvon BaumlID Anzahl der B ume die in diesem Wegbereich entnommen werden sollen 283 Anhang Forw_Gassenreihenfolge txt Reihenfolge sectionName 1 hauptweg1 2 rueckeGasse36 3 rueckeGasse35 4 rueckeGasse34 5 rueckeGasse37 6 hauptweg2 7 hauptweg3 8 rueckeGasse38 7 rueckeGasse33 0 rueckeGasse32 Abbildung 169 Textdatei Forw_Gassenreihenfolge txt Tabelle 94 Legende zu Forw_Gassenreihenfolge txt Reihenfolge Reihenfolge der durch den Forwarder zu befahrenden R ckegassen und Forststra enabschnitte sectionName Name des jeweiligen Abschnitts im AutoMod Quellcode Baeume txt Baum Nummer Abteilung Baumart BHD Hoehe X Koordinate Y Koordinate Z Koordinate 3 Al 1 15 8 15 5 223 480 8 0 1 Al 1 15 8 15 5 226 3 326 8 0 Entnahme Quadrant AufForstweg AufRueckegasse EntfernungGasse BezugsGasse 0 22 0 0 0 lt keine gt 0 11 0 0 0 lt keine gt Anzeigen ControlPoint CPX CPY CPZ ZuordnungErfolgt AblageX AblageY Ablagez AblageRotation 0 lt keine gt 0 0 0 0 0 0 0 0 0 lt keine gt 0 0 0 0 0 0 0 0 Abbildung 170 Textdatei Baeume txt Tabelle 95 Legende zu Baeume txt Baum Nummer Nummer des jeweiligen Baumes In diesem Fall gibt es zwei B ume mit der Nummer 1 da
186. asse und der Leistungsf higkeit des Aggregats charakterisiert durch den maximalen Durchmesser eines Erntebaumes zum anderen aber auch von der Anordnung des R ckegassensystems ab Entscheidend ist hier der durchschnittliche Abstand zwischen den Gassen Die TAP wiederum beeinflusst dann die f r den Praktiker wohl wichtigste Gr e die Kosten pro geernteten Festmeter Hierf r gilt Je produktiver ein Arbeitssystem arbeitet umso geringer sind die St ckkosten der Produktion Eine hohe TAP f hrt demnach zu geringeren St ckkosten als eine niedrigere Hinzuweisen ist zus tzlich noch auf die Wechselwirkungen zwischen dem Gassenabstand und der durchschnittlichen Positionierungsdauer des Aggregats Im weiteren Verlauf der Untersuchungen wird darauf noch n her eingegangen Ziel der nun folgenden Versuche ist es diese aus der Praxis bekannten Zusammenh nge mit Hilfe verschiedener Modelle nachzuweisen Dabei sollen unterschiedliche Einflussfaktoren des Systems Harvester ver ndert und die Auswirkungen auf die relevanten Ergebnisgr en dargestellt werden 135 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 1 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen der Kranreichweite des Harvesters auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Auswirkungen auf die Anzahl nicht geernteter B ume Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einst
187. ationen erleichtert Graphische Darstellung der Simulation Die graphische Pr sentation der Simulation die f r den Nutzer in erster Linie eine Kontrollfunktion besitzt wurde im Vergleich zum Basismodell weiter entwickelt Neue Graphiken f r alle f nf Arbeitssysteme wurden gezeichnet die Einzelb ume sind nun in ihren Proportionen Durchmesser H he realit tsgetreu dargestellt die einzelnen Abschnitte sind je nach Sortiment farblich unterschiedlich markiert und an den Poltern informieren st ndig aktualisierte Anzeigen ber die dort lagernden Holzmengen Um die Rechenzeiten bei Simulation mit graphischer Unterst tzung die je nach Wunsch auch abgeschaltet werden kann nicht unn tig zu verl ngern kann sich der Nutzer entweder alle auf der Fl che stockenden B ume oder nur diejenigen die zur Ernte anstehen anzeigen lassen Je weniger B ume graphisch animiert werden m ssen umso geringer f llt die Rechenzeit des PC aus Es zeigt sich dass im Vergleich zum Basismodell von BRUCHNER in allen Bereichen des Modells Bestandesfl che Erschlie ungssystem Baumkollektive Sortimente Arbeitssysteme graphische Darstellung Benutzerfreundlichkeit aufwendige Weiterentwicklungen stattgefunden haben Dem bergeordneten Ziel der Abbildung real existierender forstlicher Strukturen und der Simulation der Realit t entsprechender Arbeitssysteme und ihrer Verhaltensweisen ist man somit ein sehr gro es St ck n her gekommen Aufgrund noc
188. auf die Abbildung der forstlichen Strukturen und Arbeitssysteme noch gro es Potenzial f r weitere Entwicklungen Dieses Potenzial galt es weiter auszusch pfen was mit der Erstellung der hier pr sentierten Arbeit getan wurde Es kann auch in diesem Fall noch nicht davon gesprochen werden dass das bergeordnete Ziel bereits vollst ndig erreicht wurde doch ist es gelungen zahlreiche Erweiterungen und Innovationen in ein neu konzipiertes Testmodell eines real existierenden ca 11 ha gro en Fichtenbestandes zu integrieren Dabei konnten einige Ansatzpunkte bei der Planung der zu w hlenden Vorgehensweise von BRUCHNER bernommen werden der allergr te Teil des Konzeptes wie es in dieser Arbeit beschrieben ist wurde jedoch komplett neu entwickelt In Kooperation mit der Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten L BF des Landes Nordrhein Westfalen und der Firma SimPlan Integrations aus Witten konnte im Verlauf der vergangenen drei Jahre eine Softwarel sung auf der Basis von AutoMod erstellt werden die in der Lage ist bei ausreichender Verf gbarkeit und Qualit t der notwendigen Ausgangsdaten jede Art von Bestandesfl che Erschlie ungssystem aufstockenden Baumkollektiven inklusive Informationen ber die produzierten Sortimente bei frei w hlbarer Aushaltung Eingriffsart und im Moment eine Auswahl von f nf forstlichen Arbeitssystemen Harvester Motormanuelle Holzernte Forwarder Schlepper Pferd zu modellieren bzw zu si
189. auf die TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m und zus tzlich erh hter Erntebaumanzahl Abbildung 107 zeigt folgenden Unterschied beim Verlauf der Graphen im Vergleich zu Abbildung 106 Bis auf die Ausnahme bei Gassenabstand 40 m und MAS Anteilen von 80 bis 90 bei denen es keine Ver nderung der TAP gibt nimmt diese ber die einzelnen MAS Stufen hinweg stetig zu Auch beim 40 m Modell ist die RAZ nun ausreichend lange f r das St rungsmodul um eine problemlose Simulation der Unterbrechungen durchzuf hren Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 3 Harvester Durch Simulation stetig abnehmender St rungs und Pausenzeiten mit Anteilen von 50 bis zu in der Realit t nur sehr selten anzutreffenden 0 an der GAZ sinken die Werte f r diese Gesamtarbeitszeit immer weiter ab was die TAP erh ht Diese Modellfunktion arbeitet bei l ngeren Simulationsl ufen besser da in diesen F llen ausreichend Zeit f r das St rungsmodul vorhanden ist um sich bei der Darstellung der verschiedenen Unterbrechungsanteile anzupassen 154 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 2 Versuche mit dem Arbeitssystem Motormanuelle Holzernte Zu Beginn dieses Kapitels sollen die wichtigsten Einfluss und Ergebnisgr en zum Arbeitssystem Motormanuelle Holzernte und ihre Beziehungen zueinander kurz dargestellt werden s Abbildung 108 Einfluss und Aktueller Bestand E
190. bbildung 92 Einfluss und Ergebnisgr en System Harvester Aktueller Bestand Der aufstockende Bestand mit all seinen Eigenschaften Positionierungszeit Gassenabstand Kranreichweite Durchschnittliche Dauer f r das Durchschnittlicher Abstand zwischen den Reichweite des Harvester Krans Positionieren des Aggregats am Baum Gassen Geerntete Maximaler Aufarbeitungszeit _ Holzmenge Erntedurchmesser Tats chlich geerntete Masse Leistungsf higkeit des Harvesteraggregats Zeiten f r F llen und Aufarbeiten ze en Kosten pro Festmeter bzw i i Produktivit t Fahrzeiten Zeitgrad mm Fahrtroute Gassenreihenfolge Simulation unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeiten Maschinenf hrer Gassenabstand Durchschnittlicher Abstand zwischen den Gassen Abbildung 92 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Harvester Die f r den Praktiker entscheidenden Ergebnisgr en einer Simulation dieses Arbeitssystems sind die Reine Arbeitszeit RAZ die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bzw die Produktivit t und die Kosten pro Festmeter aufgearbeitetes Holz Die RAZ beschreibt hierbei die tats chliche Arbeitszeit also Zeit w hrend der der Harvester produktiv im Bestand gearbeitet hat bzw die Zeiten die er auf R ckegassen und Forststra en gefahren ist Angegeben wird diese Gr e in Stunden h Einfluss auf die RAZ hat der Zeitgrad s Kapitel 5 6 2 4 Er wirkt sich w hrend der
191. bei drei Waldarbeitern auf die geerntete Holzmenge pro Arbeiter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m 158 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhang V aufgef hrt Wie erwartet ist am Ergebnis der Versuchsl ufe zu sehen dass Arbeiter 3 also der mit einem Zeitgrad von 130 versehene Arbeiter in allen drei Modellszenarien die gr te Holzmenge aufarbeitet s Abbildung 110 Entsprechend der Zeitgradeinstellungen folgen dann die Arbeiter 2 und 1 Auswirkungen auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP pro Waldarbeiter Ausgangssituation s Ra Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Motormanuelle Simulationsl ufen unver ndert Holzernte Es wird erwartet dass die unterschiedliche Einstellung des Zeitgrades der Waldarbeiter in diesem Fall dazu f hrt dass Arbeiter 1 Zeitgrad 70 die geringste TAP besitzt dass Hypothese 1 2 Arbeiter 2 Zeitgrad 100 eine h here TAP als Arbeiter 1 aber eine geringere als Arbeiter 3 besitzt und dass 3 Arbeiter 3 die gr te TAP besitzt ih 5 Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich othese 22 der TAP auch in diesem Fall keine konkrete Hypothese formulieren 3 2 6 2 4 22 Arbeiter 1 Zeitgrad 70 8a Arbeiter 2 Zeit
192. beitssystemen Harvester und Forwarder 263 Verzeichnisse FELLER S WEIXLER H PAUSCH R 1997 Holzernte in Fichten Altbest nden mit einem Raupenharvester AFZ Der Wald 9 1997 S 478 481 FREIDHAGER R 2006 Das Logistikkonzept der Bayerischen Staatsforsten Vortrag am 10 Forstlichen Unternehmertag in Freising 30 M rz 2006 GABRIEL O 2002 Mit dem Timberjack 1470 in der Buche Forst amp Technik 1 2002 GUGLH R W 1995 Pflegliche Durchforstung mit Holzerntemaschinen Abschlu bericht zum Projekt V25 Bayerische Landesanstalt f r Wald und Forstwirtschaft HEMM M 2002 Softwareeinsatz f r die Produktionslogistik in der Holzernte Diplomarbeit am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen HEMM M BRUCHNER A K 2003 Decision support in German forestry by using industrial simulation software Proceedings zum Symposium For Systems Analysis In Forest Resources USDA Forest Service Society of American Foresters 7 9 Oktober 2003 Stevenson Washington USA HRADETZKY J SCHOPFER W 2001 Das Softwareprodukt Holzernte Eine Entscheidungshilfe f r die Holzvermarktung AFZ Der Wald 21 2001 S 1100 1101 IHB 2006 Aktuelle Holzpreise Internationale Holzb rse www ihb de JACKE H 2003 Tabellenwerk des Schleppertarifs f r das Land NRW Institut f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Verfahrenstechnologie der Georg August Universit t G
193. beobachten kann s Abbildung 56 Abbildung 56 Darstellung des Harvesters im Modell 81 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 2 Die Motormanuelle Holzernte Als Motormanuelle Holzernte wird das F llen und Aufarbeiten von B umen durch Waldarbeiter so genannte Forstwirte bezeichnet Die Arbeiter f llen einen Baum entasten ihn und teilen ihn durch Trennschnitte in die gew nschten Sortimente auf Charakteristisch f r diese Arbeitsweise ist das unmittelbare Aufarbeiten der Ernteb ume im Bestand Die St mme und Stammabschnitte m ssen dann in einem sp teren Prozess mit Hilfe eines Schleppers oder Pferdes an die n chstgelegene Stra e oder Gasse vorger ckt werden von wo aus sie dann bis zum Polter transportiert werden k nnen Bis Anfang der 90er Jahre war diese Form der Holzgewinnung am weitesten verbreitet Erst mit Einf hrung der Vollernter wurde die Holzernte auf diese neue Arbeitsmethode umgestellt Die hohe Leistungsf higkeit des Harvesters in Durchforstungsbest nden die meist komplett aus Nadelholz bestehen hat dazu gef hrt dass die Maschinen berwiegend in diesen Arbeitsbereichen eingesetzt werden Die Forstwirte arbeiten heute vermehrt in Laub und st rkeren Nadelholzbe st nden 5 6 2 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter Die hier dargestellte Vorgehensweise zur Berechnung von Kosten und Leistungswerten im Zuge der Simulation bezieht den Erweiterten Sortentarif EST f r die Waldarbeit welcher im S
194. brauchten Zeiten M t rm nuell in anal ls ne E E 122 Tabelle 25 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Mol rmanuell erraten IT RE rer 123 Tabelle 26 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Motorm nuell 22 2 2er eu neun aTa aa aa aa e RETENER 123 Tabelle 27 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Motormanuell ur uus40rssnnnnnensnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnenn 123 Tabelle 28 Vergleich weiterer Parameter Motormanuell 4 224004444400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnn 123 Tabelle 29 Vergleich der aus den Formeln errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Forwarden areue ai en en E apaa E eaa eaaa ara a AEE ae Eaa EETAS EEEN aS 124 Tabelle 30 Vergleich der Fahrgeschwindigkeiten Forwarder 44444444044440000nnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnn 124 Tabelle 31 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 F rw rder ur 0er Aaaa an ne a a iaaa Tiaia TERT S ANTRE 124 Tabelle 32 Vergleich weiterer Parameter Forwarder 24444444044440004nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
195. breiteren Anwendbarkeit des Modells auf unterschiedlichste wissenschaftliche Fragestellungen erm glichen Die Kombination einzelner Verfahren sollte dabei ebenfalls durchf hrbar sein F r die Berechnung der einzelbaumbezogenen Leistung der Systeme Harvester und Forwarder bediente sich BRUCHNER spezieller Produktivit tsformeln Die Kalkulation der Dauer f r die Ernte eines Baumes erfolgte beim Harvester mit Hilfe einer Formel f r die Berechnung der Dauer f r das Positionieren des Aggregats sowie einer weiteren Formel f r die Berechnung der Dauer f r das F llen und Aufarbeiten des Stammes Als Eingangsgr e f r die zweite Formel dient im Wesentlichen das Volumen des gesamten Baumes Allerdings k nnte man durch Ber cksichtigung des Volumens jedes einzelnen Abschnittes den der Harvester produziert noch pr zisere Ergebnisse erhalten da es letztlich die Art der gew nschten Abschnitte ist die die Arbeit der Maschine beeinflusst Im hier zu entwickelnden Modell soll versucht werden diesen Effekt auf der Basis neuer Formeln darzustellen Bei der Kalkulation des Zeitverbrauchs des Forwarders wurde in Ermangelung geeigneter Formeln jeweils eine spezielle Dreiecksfunktion die die Dauer eines Be bzw eines Entladevorgangs im Rahmen bestimmter Grenzen zuf llig bestimmt verwendet Es soll versucht werden neue Formeln f r diese Arbeitsprozesse zu finden und in das Modell zu implementieren um eine pr zisere Berechnung der Kennzahlen f r
196. ch Benutzer Frontend Flie t in das St rungsmodul ein Flie t in das St rungsmodul ein Davon RWS WUS und AFS Vorgabe durch Benutzer Flie t in das St rungsmodul ein von Unterbrechungen Frontend Vorgabe durch Benutzer RWS WUS AFS Flie t in das St rungsmodul ein Frontend Vorgabe durch Benutzer i Maschinenkosten Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung ronten Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en f r das System Schlepper Treibstoffverbrauch Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Treibstoffpreis Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Ruestzeit Vorgabe durch Benutzer Frontend Nach Simulationsbeginn wird die R stzeit verbraucht Zangenkapazit t Vorgabe durch Benutzer Frontend Beim F llen der Zange wird gegen diese Gr e gepr ft Zeitgrad Vorgabe durch Benutzer Frontend Auf alle Zeiten in der Simulation wird der Zeitgrad mit aufgeschlagen Strategie des Schleppers Vorgabe durch Benutzer Frontend Vor dem Start wird festgelegt mit welcher Strategie der Schlepper f hrt Lage der Sortimente Vorgabe durch Benutzer Frontend Vor dem Start der Si
197. ch der Ablage geht es wieder mit Prozess 002 weiter Findet das Pferd keine weiteren Sortimentsabschnitte mehr im gesamten Bestand pr ft es ob es berhaupt noch weitere Abschnitte in diesem Simulationslauf geben wird Dies kann dann der Fall sein wenn das Pferd in Kombination mit den motormanuellen Waldarbeitern simuliert wird Bei solchen Maschinenkombinationen kann es vorkommen dass die Waldarbeiter im weiteren Verlauf ihrer T tigkeit wieder zus tzliche Abschnitte im Bestand produzieren Daher wartet das Pferd eine Minute ab und beginnt dann ggf erneut mit Prozess 002 Sind aber alle Abschnitte die durch die Holzernte produziert wurden durch das Pferd vorger ckt begibt sich das Tier zu seiner Ausgangsposition und beendet damit den Simulationslauf 116 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 5 5 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell S mtliche im Modell integrierte Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems zeigt Abbildung 83 Produktivit tsformeln Produktivit t fm PAS Eingabedaten Zeitgrad Kostensatz Zustandsgr en Position F llstand der Seilschlinge Ausgabedaten EINZELZEITEN aufgeteilt nach Sortiment Anh ngen Min und GAZ Abh ngen Min und GAZ Beiziehen Min und GAZ GESAMT Sortiment Min und GAZ GESAMTZEITEN UND PRODUKTIVIT T GAZ Min RAZ MAS15 AZ Pferd h Vorgelieferte Holzmenge
198. chaftler sowie Sch ler und Studenten geh ren In der praktischen Umsetzung erfordert diese Zielsetzung eine Weiterentwicklung des von BRUCHNER erstellten Basismodells unter Ber cksichtigung folgender Aspekte 2 2 1 Erweiterungen bei der Darstellung der Bestandesfl che der Erschlie ungssysteme und der Polter Bestandesfl che Vorweg ist zu sagen dass auch im Rahmen dieser Arbeit die Bestandesebene als Grundlage der Modellentwicklung nicht verlassen werden soll Im Laufe der Entwicklungsarbeiten hat sich herausgestellt dass aufgrund der Datenverf gbarkeit und handhabung diese forstliche Fl cheneinheit am besten f r eine Abbildung in AutoMod geeignet ist Dies schlie t allerdings nicht die Ausweitung der modellierten Fl chen auf die Gr enordnung von Bestandeskollektiven oder der Abbildung ganzer Forstbetriebe zu einem sp teren Zeitpunkt aus Das von BRUCHNER entwickelte Basismodell bezieht sich in seiner Darstellung lediglich auf eine quadratische Fl che von 1 ha In der forstlichen Praxis sind Best nde dieser Gr enordnung und in dieser Form zwar durchaus existent in der Regel liegen die Dimensionen eines zusammenh ngenden Bestandes aber deutlich ber diesem Wert und variieren die Verl ufe der Grenzlinien enorm Daher ist 2 Ziele der Arbeit es notwendig die Fl chengr e des in dieser Arbeit zu entwickelnden Bestandesmodells auszuweiten und gleichzeitig einen Fl chentyp auszuw hlen dessen Abgrenzungen nicht
199. che Zeitstudien im Forstamt Paderborn durchgef hrt werden Dabei konnte ich auf die tatkr ftige Unterst tzung von Herrn Dieter Feldk tter z hlen der die Vorbereitungen und den Maschineneinsatz perfekt organisierte Den Umgang mit dem f r diese Studien ben tigten Theodoliten und die Auswertung der eingemessenen Werte brachte mir Herr Dr J rgen Zander vom ehemaligen Lehrstuhl f r Landnutzungsplanung und Naturschutz der TU M nchen mit gro em pers nlichen Engagement und viel Geduld n her Die Markierung der Einzelb ume in den Best nden und die Aufnahme aller ben tigten Daten bernahmen die beiden Forstwirte Herr Alexander Stellberg und Herr Carsten Sch ller sowie die Diplomandin Frau Ramona Pohl Herzlichen Dank an alle f nf Neben der Simulationssoftware AutoMod kamen im Rahmen der einzelnen Projekte auch die Programme HOLZERNTE der FVA Baden W rttemberg und SILVA des Lehrstuhls f r Waldwachstumskunde der TU M nchen zum Einsatz Bei der Einarbeitung und der weiteren Anwendung der beiden Programme standen mir jederzeit Frau Daniele St hr und Herr Dr Peter Biber hilfreich zur Seite Abseits aller Lehrstuhl und Projektarbeiten konnte diese Dissertation nur deshalb fertig gestellt werden weil ich mir jederzeit der vollen Unterst tzung meines privaten Umfeldes sicher sein konnte Dazu geh ren zuallererst meine Eltern Herr Dr Rolf Hemm und Frau Brigitte Hemm sowie meine Schwester Frau Dr Simone Hemm und meine liebe Freundin Verena
200. chem Zeitpunkt und in welcher Qualit t die Bestandes bzw Einzelbaumdaten aus Befliegungen und LIDAR Vermessungen f r die Anwendung im Modell zur Verf gung stehen werden muss vorerst weiterhin der Waldwachstumssimulator SILVA f r die Bestandesgenerierung verwendet werden Diese Vorgehensweise entspricht nicht dem Idealzustand da einzelbaumweise Realdaten die Ergebnisqualit t und Datenhandhabung deutlich verbessern w rden sie stellt aber die bestm gliche Alternative dar SILVA liefert als Ergebnis der Bestandesmodellierung eine MS Excel Tabelle mit Informationen ber Art BHD H he Position und Entnahme jedes Baumes Um mit diesen Informationen in HOLZERNTE weiterarbeiten zu k nnen m sste die entsprechende Tabelle umformatiert und anschlie end in ein spezielles MS Access Verzeichnis der HOLZERNTE Software exportiert werden Dieser Arbeitsschritt ist relativ zeitaufwendig und sollte daher mit Hilfe einer Schnittstellenverbesserung unter Einsatz eines entsprechenden Dateidialoges vereinfacht werden Gleichzeitig sollten die Einzelbaumdaten aus SILVA auch in der externen zentralen Datenbank abgelegt werden 1 2 Verbesserung der Schnittstelle HOLZERNTE gt externe Datenbank Die zweite Programmschnittstelle betrifft den Transfer der in HOLZERNTE gewonnenen Sortimentsinformationen in die zentrale Datenbank Hier m ssten mit Hilfe spezieller Verkn pfungen jedem Einzelbaum automatisch seine Sortimente zugeordnet werden Diese Opt
201. chleppertarif hinterliegende Grundproduktivit t keine Kostenreduzierung Es l sst sich also nicht feststellen welches Erschlie ungsszenario hinsichtlich TAP und Kosten am geeignetsten erscheint 182 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 1 Schlepper Auch f r das System Schlepper l sst sich eine Reduktion der RAZ eine Steigerung der TAP und eine entsprechende Absenkung der St ckkosten w hrend der Simulation mit drei unterschiedlichen Zeitgrad Werten 70 100 130 feststellen Der Einsatz des speziellen Schleppertarifes aus NRW bewirkt dabei allerdings dass es bei den Gr en TAP und Kosten pro Festmeter ber die drei verschiedenen Erschlie ungsszenarien hinweg keine Ver nderungen gibt 7 4 2 Versuchsreihe 2 Auswirkungen von Ver nderungen der Arbeitsstrategie des Schleppers auf verschiedene Systemparameter bei zum Teil gleichzeitiger Ver nderung des Zeitgrades Die vorangegangene Versuchsreihe hat gezeigt dass der Einsatz des Schleppertarifs durch die allgemeing ltige Berechnung eines GAZ Wertes in Minuten pro Festmeter f r die einzelnen Abschnitte eine Differenzierung der unterschiedlichen Erschlie ungsszenarien nicht erlaubt d h die TAP Werte sowie die Kosten pro Festmeter ver ndern sich nicht Aufbauend auf dieser Erkenntnis wird in dieser Versuchsreihe gepr ft inwieweit sich bei allen drei Erschlie ungssystemen eine nderung der Arbe
202. chluss der Arbeiten anstelle des Baumes platziert 93 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 020 Ist der entsprechende Baum geerntet aufgearbeitet und sind seine Sortimente platziert berpr ft der Waldarbeiter ob es noch weitere B ume zu ernten gibt Trifft dies zu beginnt er wieder bei Prozess 003 021 Sind keine Ernteb ume mehr im Bestand verblieben begibt sich der Waldarbeiter zu seinem fest definierten Start und Zielpunkt und beendet seine Arbeit Haben alle Waldarbeiter nach erledigter Arbeit diesen Punkt erreicht wird die Simulation automatisch beendet 5 6 2 7 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell Zum besseren Verst ndnis wird in Abbildung 66 noch einmal ein berblick ber alle notwendigen Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems gegeben Produktivit tsformeln Eingabedaten Treibstoffverbrauch Treibstoffpreis Schmiermittelverbrauch Schmiermittelpreis Anzahl der Arbeiter Zeitgrad Arbeiter 1 3 Geldfaktor Arbeit Entsch digung Motors ge Lohnbegrenzung EST Zuschl ge EST Tabellenwerte Abbildung 66 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Motormanuelle Zustandsgr en Position Baum in Arbeit Ausgabedaten EINZELZEITEN aufgeteilt nach Sortiment und Arbeiten Vorgabezeiten Arbeiter Min Vorgabezeiten Motors ge Min GAZ Sortiment Min G
203. chnt TI Klammerstamm fr IE Angabe zum IL Zoot min max a O ji gj Zugabe rl Entri SL 1 Rundungf TI Miltennng GESS HES of TE unsunafo Te Vermessen Abel bersicht Gew nschte Lose Arbeitsauftrag ILB ILK IW L L nge L ngen Einheit L ngen Mitten Mitten B tundung ii bersichtstableau vergr ern lt lt Zur ck Weiter gt gt Abbildung 181 Das HOLZERNTE Men M4 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 304 Anhang 11 Dann in M4 unter Datei gt Berechnen Drucken die Sorten berechnen lassen s Abbildung 182 und Abbildung 183 und die G teanteile so lange ver ndern bis sie von den Prozentwerten her etwa bei den Prozentwerten des realen Hiebes liegen Auch diese Werte kann das Forstamt bereitstellen Berechnen Drucken Einstellungen Hilfe Info rAusdruckeinheit Bildschirm J Ausdruck speichern in C Drucker r Eingabedaten aus den Men s C Nur Eingabedaten Ohne Eingabedaten C Mit Eingabedaten r Ergebnisse I Volumen auf dem Stock W Sorten J Kurzholz nach Zopfst rke J Sorten und B ruttoerl s J Erntekosten J Erntekostenfreier Erl s nach Sorten Klassen J Erntekostenfreier Erl s Beenden T Alle Tabellen Abbildung 182 Das Men Berechnen Drucken in HOLZERNTE Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 305 An
204. chsel von Baum zu Baum frei durch den Bestand bewegen Allerdings wird die daf r aufgebrachte Laufzeit nicht in die Auswertung bernommen da Laufzeiten aller Art bereits in den EST Vorgabezeiten enthalten sind Im Hintergrund der Simulation ist eine fest definierte Laufgeschwindigkeit von 2 4 km h f r die Waldarbeiter eingestellt nach PATZAK 2003 die nicht durch den Nutzer ver ndert werden kann Die Tatsache dass sich die Waldarbeiter immer nach dem Prinzip des n chsten zu f llenden Baumes durch den Bestand bewegen kann zu einer etwas unkonventionell erscheinenden Routenwahl f hren Da aber die Laufzeiten nicht extra in die Zeitberechnung der Simulation mit einflie en sind die zum Teil berfl ssig erscheinenden Wege nicht von Bedeutung und treten ausschlie lich aufgrund der graphischen Darstellung im Modell auf Das Diagramm in Abbildung 64 zeigt den genauen Ablauf der einzelnen Teilarbeitsschritte im Modell 90 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Nein Nein Ja Nein Nein Ja Ja lt Nein Abbildung 64 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Motormanuelle Holzernte Nein 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 Die Simulation der Motormanuellen Holzernte beginnt mit der Initialisierung der Waldarbeiter Dabei werden sowohl der Index des bzw
205. ckenden und bei gleich bleibender Eingriffsst rke des ausscheidenden Bestandes s Tabelle 74 und Abbildung 145 Tabelle 74 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 75 Jahren Durchschnittl gt 5 St ckzahl Y fm o St ckmasse fm Anzahl B ume aufstockender 4499 Bestand Anzahl Ernteb ume des 74 aufstockenden Bestandes Gesamtanzani Ansennite 1438 1000 sose 000 218 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinwe Abbildung 145 Ausscheidender Bestand links und gesamter aufstockender Bestand rechts im Durchschnittsalter von 75 Jahren Die erneut simulierte Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder liefert in diesem Bestand ein deutlich g nstigeres Ergebnis pro Festmeter als zehn Jahre zuvor genauer gesagt reduzieren sich die Kosten um 3 08 fm s Tabelle 75 Dieser Wert ist Ausdruck des St ckmassegesetzes Die B ume des aufstockenden und somit auch die B ume des ausscheidenden Bestandes nehmen ber die Jahre an Masse zu Damit wird ein Einsatz der verschiedenen Arbeitssysteme immer rentabler da sie nun pro Zeiteinheit mehr Masse produzieren bzw transportieren k nnen Tabelle 75 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit
206. ckestrategie durch den Forwarder transportiert werden Als Fahrzeugdaten sind alle Eingabegr en die der Nutzer im Frontend zu den f nf Arbeitssystemen gemacht hat zusammengefasst Diese Daten werden anschlie end in einzelne Textdateien s 017 ausgelesen Bei der Motormanuellen Holzernte hinterliegt der Erweiterte Sortentarif EST als Grundlage zur Berechnung der Dauer bestimmter Holzerntearbeiten Dieser Tarif besteht aus einer Vielzahl von Tabellen die komplett in die Datenbank mit aufgenommen werden Der Nutzer ist im Frontend in der Lage die f r seine Zwecke geeignete Tabelle als Berechnungsgrundlage der Verbrauchszeiten selbst auszuw hlen Vorab eingestellte Schichtzeiten werden ebenfalls in die Datenbank bernommen Ebenso gelangen die f r St rungen eingestellten Werte in die Datenbank um sp ter im Modell eingesetzt zu werden Die durch den Nutzer definierten Pausenzeiten werden auch in die Datenbank eingelesen F r die Arbeitssysteme Harvester und Forwarder m ssen vor Beginn der Simulation die genauen Fahrstrecken durch den Nutzer festgelegt werden damit die Maschinen bei ihren Bewegungen auf R ckegassen und Forststra en realistische Routen einhalten Auch diese Informationen werden in der Datenbank abgelegt Die zentrale Datenbank kann also als Pool f r alle in irgendeiner Form f r das Modell relevanten Daten betrachtet werden In Zukunft k nnten in einer solchen Datenbank die Informationen ber zahllos
207. crete event simulation New Jersey USA Prentice Hall Inc BOLLIN N 1998 Nachweis ber die Reduzierung des Energieverbrauchs eines Timberjack 1270 A Harvester durch das Hydrauliksystem Eco MATE Diplomarbeit am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen BROCKHAUS 2003 Enzyklop die Verlag F A Brockhaus Wiesbaden BROOKS 2003 AutoMod User s Guide Brooks Automation Inc Benutzerhandbuch zur Simulationssoftware AutoMod BRUCHNER A K 2004 Industrielle Simulationssoftware als Entscheidungsunterst tzungs instrument in der Produktionslogistik der Holzerntekette Dissertation am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen BWI II 2005 Ergebnisse der zweiten Bundeswaldinventur URL www bundeswaldinventur de CAVALLI R 2003 M ndliche und schriftliche berlieferung verschiedener Datens tze zum Arbeitssystem Pferd CLAUSEN U 2002 M ndliche berlieferung Kongress Logistik Innovativ Prien DIETZ P KNIGGE W L FFLER H 1999 Walderschlie ung Blackwell Wissenschafts Verlag EBERHARDINGER A 2006 Einsatzbereiche und Potenziale des Wisent Dual der Firma Ponsse Forschungsbericht des Lehrstuhls f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen unver ffentlicht FELDK TTER D 2004 M ndliche und schriftliche berlieferung verschiedener Datens tze zu den Ar
208. d Kranreichweite Zan gen ka pazit t Durchschnittlicher Abstand zwischen den Reichweite des Forwarder Krans Gassen Maximale F llmenge der Zange Sortimente Art und Anzahl der ausgehaltenen Sortimente PR ll Ger ckte Ladezeiten eo Holzmenge Tats chlich ger ckte Masse Zeiten f r Be und Entladen des Rungenkorbes R Kosten pro Festmeter Pa l bzw Produk Fahrzeiten Zeitgrad an Fahrtroute Gassenreihenfolge Simulation unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeiten MERCURE gt Gassenabstand Ladekapazit t Durchschnittlicher Abstand zwischen den Maximales Fassungsverm gen des Gassen Rungenkorbes Abbildung 113 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Forwarder Auch in diesem Fall sind die Reine Arbeitszeit RAZ die Technische Arbeitsproduktivit t TAP und die Kosten pro Festmeter als wichtigste Gr en bei einer Entscheidungsfindung zu nennen Im Vergleich zu den in Kapiteln 7 1 und 7 2 durchgef hrten Versuchen wirken sich beim Forwarder aber noch zus tzliche Einflussfaktoren auf die Leistung aus Zu nennen sind hier die Lade und die Zangenkapazit t der Maschine Bei der Ladekapazit t handelt es sich um die potenziell maximal aufladbare Holzmenge Sie wird in Erntefestmeter mit Rinde angegeben und bestimmt das Ende eines Beladezyklus Das bedeutet dass im Modell bei Erreichen der vorab eingestellten maximalen Transportkapazit t der Ladevorgang automatisch beendet
209. damit dass sich durch die gr ere Reichweite immer mehr Ernteb ume im Arbeitsbereich der Maschine befinden Ebenso wird deutlich dass die Ausweitung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 30 m und 40 m dazu f hrt dass der Harvester mit zunehmendem Abstand nicht mehr in der Lage ist die gew nschte Holzmenge zu ernten Bei 40 Metern Gassenabstand und der maximalen Reichweite von 13 Metern kann die Maschine von den erwarteten 584 fm lediglich 392 4 fm ernten Auswirkungen auf die zur ckgelegte Wegstrecke Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m die zur ckgelegte Wegstrecke der Hypothese 1 Maschine stellenweise zunehmen und dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m die zur ckgelegte Wegstrecke stellenweise abnehmen kann Im Zuge der Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird sich die zur ckgelegte Hypothese 2 Wegstrecke reduzieren da insgesamt gesehen immer weniger Gassen vorhanden sind die von der Maschine befahren werden 138 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung N
210. dell ist ein Instrument der Produktionslogistik und wird als Verfahren des Operations Research zum Testen von L sungsalternativen eingesetzt Ist eine hinreichend korrekte Abbildung zwischen Produktionsrealit t und Modell gesichert lassen sich die Abl ufe des realen Systems im Modell nachvollziehen und Kenntnisse ber das Modellverhalten sammeln die R ckschl sse auf das Verhalten des Originals und im besten Fall eine bertragung der abgeleiteten Modelldaten auf das reale System erlauben PAGE et al 1988 Am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der Technischen Universit t M nchen wird seit dem Jahr 2001 daran gearbeitet die von anderen Industriezweigen genutzte Simulationssoftware AutoMod im Bereich der forstlichen Produktionsplanung einzusetzen BRUCHNER 2004 gelang es im Rahmen dieser Forschungsarbeiten ein erstes Basismodell eines 1 ha gro en schematisch strukturierten Fichtenbestandes zu entwickeln das gleichzeitig in der Lage war die forstlichen Ablaufsysteme Harvester und Forwarder bei ihrem Einsatz im Bestand zu simulieren und systemspezifische Kennzahlen wie Dauer Produktivit t und Kosten in Abh ngigkeit der Einflussfaktoren Eingriffsart und Eingriffsst rke Volumen der einzelnen B ume Art der ausgehaltenen Sortimente sowie der zu Beginn der Simulation festgelegten Systemparameter zu berechnen Durch das Simulieren der Holzernte kann eine breite Palette f r einen bevorstehenden Holzern
211. den Einbau der Erschlie ungslinien Alternativ k nnte eine an das Original angen herte Fl che auch manuell in einem CAD oder GIS gezeichnet und anschlie end in AutoMod bertragen werden Der aufstockende Bestand beschreibt die Gesamtheit der aktuell auf der entsprechend ausgew hlten Waldfl che stehenden stockenden B ume 16 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Sollen wie in diesem Fall mehrere Best nde in einem Modell dargestellt werden m ssen die einzelnen Fl chen entsprechend unterschiedlich in AutoMod definiert werden z B Abteilung A1 und A2 Eine Zuteilung der B ume zu einer Fl che ist dann m glich vgl Kapitel 4 3 2 4 2 Gewinnung und Aufbereitung der Daten des Erschlie ungssystems inkl Polterpl tze Um in einem Modell die tats chlichen Gegebenheiten eines einzelnen Bestandes oder eines Kollektivs von Best nden m glichst realit tsnah abzubilden ist es notwendig Informationen ber das Wege und Gassensystem der entsprechenden Fl che zu sammeln und auszuwerten Diese setzen sich zusammen aus e Definition der jeweiligen Erschlie ungslinie als Forststra e oder R ckegasse e GiIS taugliche Koordinaten des Start Endpunktes jeder Forststra e oder R ckegasse bzw im Falle eines Richtungswechsels innerhalb dieser Stra e oder Gasse ihrer einzelnen Segmente e Aussagen ber die L nge einer entsprechenden Erschlie ungslinie e GiS taugliche Koordinaten der Polterpl tze
212. den Industrie stark zugenommen MANTAU 2006 Besonders die S geindustrie hat im letzten Jahrzehnt einen Konzentrationsprozess durchlaufen der bis zum heutigen Zeitpunkt zum Bau mehrerer Werke mit einer j hrlichen Einschnittkapazit t gt 1 000 000 m gef hrt hat VON BODELSCHWINGH 2006 Diese Werke m ssen kontinuierlich mit ausreichenden Holzmengen versorgt werden um ihre Produktion aufrecht zu erhalten Damit dieser Bedarf bzw die als Folge der zweiten Bundeswaldinventur BWI Il 2005 stark angestiegene Nachfrage der gesamten Holzwirtschaft quantitativ und qualitativ gedeckt werden kann m ssen die Forstbetriebe als Produzent des Rohstoffes Holz reagieren Aktuell geschieht dies in Form von gro angelegten Umstrukturierungen bei nahezu allen Landesforstverwaltungen in Deutschland Damit einhergehend kommt es zu einer deutlichen Reduktion der staatlichen Forst mter zu einer Vergr erung der zu bewirtschaftenden Einheiten und infolgedessen zu divergierenden Ablauforganisationen bei der Planung und Steuerung forstlicher Prozesse Um die Effizienz dieser Prozesse bei gleichzeitiger Einhaltung der festgelegten Einsparauflagen steigern zu k nnen sollten die Entscheidungstr ger durch Informationstechnik gest tzte Verfahren erlernen und einsetzen Die forstlichen Planungs und Steuerungsaufgaben m ssen daher durch prozessf rdernde Fachsoftware unterst tzt werden Dies f hrt zu deutlich steigenden Anspr chen an die Qualit t und die Verf
213. der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 35 40 0 A Kosten fm z 35 0 A TAP Harvester j 30 0 E gt 250 U W 20 Ta TAP Motormanuelle F 20 0 3 Holzernte g o _ A 50 gt o K2 e TAP Schlepper 10 0 5 5 0 TAP Forwarder o eo 1 0 0 0 0 45a 15 554 73 658 74 753474 858 7 7 Durchschnittl Bestandesalter a Abbildung 151 Ver nderung der Holzerntekosten und der Technischen Arbeitsproduktivit t TAP unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre Die Zusammenfassung der gewonnen Ergebnisse erlaubt folgende Schl sse Das entwickelte Simulationsmodell ist nicht nur in der Lage jedweden real existierenden Bestand in Kombination mit einer Auswahl von Arbeitssystemen abzubilden es kann vielmehr unter Einsatz der Programme SILVA und HOLZERNTE auch die weitere Entwicklung dieser Best nde und deren Auswirkung auf die Holzernte simulieren Dem Nutzer ist es somit m glich nicht nur kurzfristig sondern auch ber ausgedehnte Zeitr ume hinweg Einsichten und wichtige Informationen ber den Bestand zu erhalten die er als Grundlage seiner aktuellen und langfristigen Planungen einsetzen kann Fragestellungen nach der anzuwendenden waldbaulichen Behandlungsmethode kombiniert mit an den kommenden Entwicklungen ausgerichteten Kostens tzeen geben ih
214. der f r vorkonzentriertes Holz e Hinzuf gen der Zuschlagswerte zur GAZ f r die entsprechende Erntema nahme e Einbeziehung des Zeitgrades f r den Forstspezialschlepper e Aufteilung der GAZ in RAZ und AZ mit Hilfe der entsprechenden Prozentwerte 5 6 4 5 Kostens tze Bei den Kalkulationen mit dem System Schlepper wurde folgender Wert verwendet s Tabelle 14 Tabelle 14 Lohnfaktoren f r das R cken mit Schleppern Leistung Wert Quelle Kostensatz R cken mit Seilschlepper 56 47 MAS JACKE 2003 5 6 4 6 Systemlogik und Ablaufdiagramm Der Zangenschlepper mit Seilwinde dient sowohl zum Vor als auch zum Endr cken des aufgearbeiteten Holzes s Abbildung 78 Zu Beginn begibt sich der Schlepper ausgehend vom Interaktionspunkt ber die Waldstra e zur n chstgelegenen R ckegasse und dort zu den n chstgelegenen Sortimenten Vor Ort angekommen h lt der Schlepper an Nun wird das Seil von der Winde ausgezogen Je nach Leistungsf higkeit des Schleppers wird eine bestimmte Anzahl Kurzholzabschnitte bzw Langholz an das Seil angeh ngt Dann wird das Seil eingezogen und das Holz auf diese Weise an die R ckegasse transportiert Je nach Voreinstellung wird das Holz direkt von der Zange des Schleppers gegriffen und sofort zum n chstgelegen Holzlager ger ckt Auf diese Weise bew ltigt der Schlepper die Vorr ckung und R ckung f r den gesamten Bestand Am Ende seiner Arbeit kehrt er zum Interaktionspunkt zur ck Der Schlepper sol
215. derungen in der Zusammensetzung der produzierten Sortimente beeinflusste Wahl der einzelnen Arbeitssysteme reduziert sich bei der Holzernte auf die motormanuelle F llung und Aufarbeitung und bei der R ckung auf den Einsatz eines Schleppers Das zu gro en Teilen ber 10 Meter lange Stammholz kann aus Gr nden der eingeschr nkten L nge des Rungenkorbes nicht durch einen Forwarder ger ckt werden daher bernimmt der Schlepper diese Aufgabe Auch die k rzeren Stammabschnitte werden von ihm zuerst vorgeseilt und anschlie end aus dem Bestand ger ckt da sich der zus tzliche Einsatz eines Forwarders f r die R ckung von nur 13 4 der geernteten Holzmasse nicht rentiert Der Harvester f llt als Option f r den Holzeinschlag weg da die Langholz Aushaltung in dieser Form die Leistungsf higkeit der Maschinen berschreitet Tabelle 77 zeigt das Kalkulationsergebnis f r Waldarbeiter und Schlepper Die St ckkosten pro Festmeter liegen bei diesem Hieb sehr viel niedriger als bei den vier j ngeren Best nden zuvor Ausschlaggebend daf r ist die im Vergleich zu den vorherigen Eins tzen zur ckgegangene Anzahl an eingesetzten Arbeitssystemen Die beiden verbliebenen Systeme bernehmen nun die gesamten Holzernteaufgaben Dies ist allerdings nur aufgrund der gro en Anteile der Langholzsortimente an der Gesamterntemasse m glich So machen die drei Sortimente STH Gipfel 4 14 m PZ lang 13 20 m und STH lang 16 20 m alleine bis zu
216. die Simulation eingelesen und erm glichen somit die Initialisierung und den Ablauf des Modells Die verschiedenen Textdateien sind im Folgenden aufgef hrt Allgemein txt Harv MM Forw Schlepp Pferd Entnahme 1 0 0 0 0 1 Simulationsname Experimentname anzi Anz2 Anz3 anz4 Schlepp_LageSortimente WAS Arnsberg Versuchl 9685 1236 0 0 konzentriert Abbildung 159 Textdatei Allgemein txt Tabelle 85 Legende zu Allgemein txt P i F r den anstehenden Simulationslauf wurde der Harvester als einziges zu simulierendes arv Arbeitssystem ausgew hlt MM 0 Dieses Arbeitssystem wurde nicht f r die Simulation ausgew hlt Forw 0 Dieses Arbeitssystem wurde nicht f r die Simulation ausgew hlt Schlepp 0 Dieses Arbeitssystem wurde nicht f r die Simulation ausgew hlt Pferd 0 Dieses Arbeitssystem wurde nicht f r die Simulation ausgew hlt Alle entsprechend in der Datenbank markierten B ume werden durch den Harvester Entnahme entnommen Simulationsname Durch den Nutzer vergebener Name f r die anstehende Simulationsreihe Experimentname Durch den Nutzer vergebener Name f r die einzelnen Versuche der Simulationsreihe anz1 Anzahl aller B ume auf der Bestandesfl che Anz2 Anzahl aller B ume die durch den Harvester entnommen werden Anz3 Platzhalter f r weitere Werte anz4 Platzhalter f r weitere Werte Lage der Sortimente nach der Aufarbeitung der Ernteb ume Da in diesem Fall der Harvester
217. dien mit den Ergebnissen aus dem Modell hat gezeigt dass die w hrend der Simulation berechneten Werte in einem Bereich liegen der durchaus als realistisch zu bezeichnen ist Demnach scheint die w hrend der Referenzzeitstudie beobachtete deutlich niedrigere Produktivit t im Wesentlichen auf die Leistungsf higkeit des Maschinenf hrers zur ckzuf hren zu sein Der Fahrer dessen Einfluss auf die Arbeitsleistung nach PURF RST 2004 entscheidend f r das Endergebnis ist hat demnach im Fall der Referenzstudie unterdurchschnittlich gearbeitet zu haben Als Orientierungswert zur Beurteilung der eigentlichen Modellleistung kann diese Zeitstudie im Hinblick auf die auf der Literaturrecherche basierenden Vergleiche demnach nicht dienen Sie liefert aber dennoch den Nachweis daf r dass es m glich ist reale Bestandesstrukturen und Verhaltensweisen beobachteter Arbeitssysteme in dieser neu entwickelten Simulationsumgebung abzubilden 236 10 Validierung der Modellfunktionen 10 2 2 Validierungsversuch mit dem System Forwarder F r den Validierungsversuch mit dem Forwarder gelten dieselben Voraussetzungen wie f r den Harvester Der Forwarder der seine Arbeit im Bestand direkt im Anschluss an den Harvester begann wurde ebenfalls in Form einer Zeitstudie beobachtet Dabei wurden f r die Maschine folgende Werte pro Fuhre erhoben e Fahrtroute der Maschine e _Fahrgeschwindigkeiten auf der Gasse beladen unbeladen auf der Forststra e
218. dreidimensional mit interaktiv ver nderbarem Beobachtungsstandpunkt und variabler Blickrichtung visualisiert W hrend des Simulationslaufs und nach dessen Beendigung werden die Ergebnisse als Diagramme oder Tabellen in einem Statistikmodul model statistics ausgegeben BRUCHNER 2004 Die Anwender der Software werden keine Simulationsexperten sein Deshalb muss der Anwender durch Eingabemasken unterst tzt und m glichst von allen simulationsspezifischen Aufgaben entlastet werden Hierzu wird f r den Nutzer eine Schnittstelle zu dem Officeprogramm Access der Firma Microsoft geschaffen in dem eigens eine Eingabemaske entwickelt wird in der die Werte der einzelnen Simulationsparameter bez glich dem Bestand und der Maschinenkonfiguration und parametrisierung variiert werden k nnen In den Kapiteln 4 und 5 wird die genaue Vorgehensweise zur Gewinnung und Implementierung der notwendigen Bestandes und Systemdaten erl utert Das Kapitel 6 beschreibt die Verifizierung der einzelnen Funktionen der forstlichen Arbeitssysteme bevor in den Kapiteln 7 bis 9 schlie lich umfangreiche Versuche mit dem erstellten Modell durchgef hrt werden Das sich anschlie ende Kapitel 10 handelt ebenfalls von einer Versuchsreihe die allerdings in diesem Fall speziell aus Gr nden der Modell Validierung stattfindet Den Abschluss bildet Kapitel 11 das die erzielten Ergebnisse einer kritischen Betrachtung unterzieht und mit einem Ausblick auf die potenziellen Einsa
219. durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Kosten pro Festmeter abnehmen und dass Hypothese 1 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Kosten pro Festmeter zunehmen Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich TOSIN 2 der fm Kosten keine konkrete Hypothese formulieren Es wird aber davon ausgegangen dass der othese di Verlauf der Kosten stark mit den Ergebnissen der Untersuchungen zur Produktivit t zusammenh ngt Auswertung w 8 haar E R ckegassenabstand 20 m T 55 sa R ckegassenabstand 30 m 2 4 R ckegassenabstand 40 m 25 4 5 4 A 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 103 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Verglichen mit den Ergebnissen der Versuche zur Produktivit t sinken die Kosten pro Festmeter mit steigendem Zeitgrad ebenfalls ab s Abbildung 103 Durch die h here Produktivit t bzw den geringeren Aufwand an Maschinenarbeitsstunden verringern sich automatisch auch die entstehenden Kosten Genauso verh lt es sich auch bei der Betrachtung der Ergebnisse zu den verschiedenen Gassenabst nden Analog zu den Beobachtungen bei der Produktivit t sind kaum Unterschiede im Preisniveau auszumachen 149 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschl
220. duziert Da insgesamt gesehen immer weniger Gassen vorhanden sind die von der Maschine befahren werden k nnen war dieses Ergebnis zu erwarten 139 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf die Reine Arbeitszeit RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m die Reine Arbeitszeit h der Hypothese 1 Maschine zunimmt und dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m die Reine Arbeitszeit h abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die HTI 2 Reine Arbeitszeit schrittweise abnimmt Diese Vermutung ergibt sich aus der Betrachtung der othese di tats chlich geernteten Holzmenge und der zur ckgelegten Wegstrecke der Maschine Die RAZ wird in Zeitstunden h ohne jede Art von Unterbrechungen angegeben Auswertung Reine Arbeitszeit h S l 4 e R ckegassenabstand 20 m a R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m 10 Kranreichweite m Abbildung 96 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweit
221. e 90 Tabelle 91 Tabelle 92 Tabelle 93 Tabelle 94 Tabelle 95 Tabelle 96 Tabelle 97 Tabelle 98 Tabelle 99 Tabelle 100 Tabelle 101 Tabelle 102 Tabelle 103 Tabelle 104 Tabelle 105 Tabelle 106 Tabelle 107 Tabelle 108 Legende zu Pferd txt Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 65 Jahren 217 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 75 Jahren 218 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 75 Jahren 219 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 85 Jahren 220 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Motormanuelle Holzernte Schlepper im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 85 Jahren 221 St ck und Massenanteile der einzelnen Sortimente der durchgef hrten Zeitstudie im Vergleich zu den in HOLZERNTE berechneten Werten Gegen berstellung der Harvester Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation Gegen berstellung der Harvester Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation mit reduziertem Zeitgrad 42
222. e Bestandesszenarien inklusive Fl chenparametern und Erschlie ungssystemdaten in Kombinationen mit unterschiedlichsten Arbeitssystemen abgelegt und je nach Bedarf in die Simulationssoftware berf hrt werden 017 018 Sind alle f r die Modellierung des Bestandes und der Arbeitssysteme notwendigen Informationen in der Datenbank aggregiert werden sie w hrend der Kompilierung automatisch in einzelne Textdateien ausgegeben s Abbildung 48 Diese Textdateien werden dann f r die Simulation eingelesen und erm glichen somit die Initialisierung und den Ablauf der Simulation Alle in den verschiedenen Textdateien aufgef hrten Daten werden im Verlauf der Modellerzeugung in die Software bertragen Das Modell ist damit f r den ersten Simulationslauf bereit Die genauen Erl uterungen zu den einzelnen Textdateien finden sich in Anhang l 67 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Abbildung 48 Datenfluss Teil Il 68 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 5 Erzeugung des Layouts In diesem Kapitel werden die einzelnen Prozesse beschrieben die bei der Erzeugung der Bestandesfl che inklusive Erschlie ungssystem und des aufstockenden Bestandes im Modell ablaufen s Abbildung 49 lt lt 003 1 gt gt Baum auf Lage in Fl che pr fen Es wird berpr ft ob sich der Baum innerhalb der Fl che der Abteilung befindet Liegt er au erhalb wird er nicht angezeigt und ausgewertet lt lt 0
223. e Produktivit t fm h Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m die Produktivit t fm h der Hypothese 1 Maschine zunimmt und dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m die Produktivit t fm h abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich der Produktivit t keine konkrete Hypothese formulieren Die Produktivit t wird durch Berechnung des Quotienten aus der tats chlich geernteten Holzmenge angegeben in fm und der f r diesen Eingriff aufgewendeten Reinen Arbeitszeit ermittelt Durch eine Ver nderung des Hypothese 2 Gassenabstandes entsteht die Situation dass sich immer weniger B ume in Reichweite des Harvesters befinden Dies wird in vielen F llen dazu f hren dass die Maschine zwar nach wie vor die R ckegassen abfahren wird dabei allerdings immer weniger Ernteb ume aufarbeiten kann Auf diese Weise wird sich das Verh ltnis von Arbeitszeit die f r das F llen und Aufarbeiten verbraucht wird zu Arbeitszeit die f r das reine Fahren aufgewendet wird in Richtung der Fahrzeiten verschieben So
224. e begx 103 049999999313 begy 220 091000000014 endx 110 774999999906 endy 235 840000000752 upz 1 Abbildung 7 Auszug aus dem Quellcode f r das Erschlie ungssystem der Software AutoMod in MS Excel 23 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 3 Darstellung des Erschlie ungssystems im Modell Nach der bernahme des entsprechenden Quellcodes in die Software ist das Erschlie ungssystem inklusive der Polterpl tze als Grundlage des gew nschten Waldabschnittes fertig gestellt Das fertige Wegenetzwerk zeigt Abbildung 8 Abbildung 8 Fertig gestelltes Erschlie ungssystem des Testbestandes im AutoMod Modell Wie bereits erw hnt wird das neu entwickelte Modell vorerst nur ebenes Gel nde abbilden da die Anpassung von Forststra en und R ckegassen an unebenes Gel nde aus Zeit und Kostengr nden nicht umgesetzt werden kann Dreidimensionale Verh ltnisse werden daher nicht simuliert Somit k nnen auch die technische Umsetzung hinsichtlich der Bestandesmodellierung und die genauen Auswirkungen auf die Arbeitssysteme in dieser Arbeit noch nicht erprobt werden Dies wird Aufgabe weiterer Entwicklungsarbeiten sein 24 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 3 Gewinnung und Aufbereitung der Daten des aufstockenden und ausscheidenden Bestandes Bestandesfl che und Erschlie ungsnetz sind fertig gestellt die Basis f r das Modell ist geschaffen Nun wird die Gewinnung von Bauminformationen f r den Testbestand n her betrac
225. e der Arbeit ber cksichtigt werden F r jedes Arbeitssystem soll der Nutzer die M glichkeit haben einen Fahrer F hrer mit normaler berdurchschnittlicher oder schwacher Leistung zu simulieren Innerhalb des 1 ha gro en Basismodells von BRUCHNER bewegen sich die Maschinen Harvester und Forwarder bei ihrer Arbeit nach dem Prinzip des n chst gelegenen Baumes bzw Stammabschnitts vorw rts Erreicht der Harvester beispielsweise einen Erntebaum verbleibt er solange an dieser Position bis die berechnete Zeit f r das F llen und Aufarbeiten vergangen ist Im Modell werden dann die produzierten Abschnitte erzeugt und am Stammfu punkt des Erntebaumes positioniert Im Anschluss wird vom Programm berpr ft wo derjenige Erntebaum im Modell steht der sich am n chsten zur aktuellen Position des Harvesters befindet Ist dieser Baum gefunden setzt sich der Harvester in Bewegung und steuert dieses neue Ziel an Beim Forwarder verh lt es sich genauso Diese Art der Fortbewegung f hrte im Modell von BRUCHNER dazu dass beide Maschinen U f rmig durch den Bestand fuhren was sicherlich der tats chlichen Fahrtrouten Wahl auf einem relativ schematisch angeordneten Gassennetz wie diesem entspricht Das Verfahren des n chsten Baumes bzw Stammabschnitts funktioniert zwar auch in gr eren Best nden mit einem eher zuf llig angeordneten Erschlie ungssystem dort f hrt es aber wie der Autor bei speziellen Untersuchungen herausfand
226. e des 226 10 Validierung der Modellfunktionen Waldwachstumssimulators SILVA war somit nicht notwendig vielmehr gelang es zum ersten Mal eine real existierende Bestandessituation 1 1 in ein Holzerntemodell zu berf hren u Abbildung 152 Abbildung der 4 5 ha gro en Teilfl che des Testbestandes inkl der Ernteb ume in AutoMod Alle 382 Ernteb ume stehen im Modell an exakt den Positionen an denen sie auch in der Realit t stehen und auch die eingemessenen Werte ber BHD und H he der B ume wurden entsprechend zugeordnet ber den bereits zuvor genutzten Weg zur Herleitung der produzierten Sortimente mit Hilfe der Software HOLZERNTE konnten auch die w hrend der Zeitstudie aufgenommenen Anteile der einzelnen Abschnitte f r den Einsatz im Modell berechnet und den Ernteb umen zugeordnet werden Damit sind s mtliche bestandesspezifische Gr en vorhanden die f r eine Validierung der einzelnen Arbeitssysteme notwendig sind 10 2 Validierungsversuche zu den Arbeitssystemen Harvester und Forwarder F r diese Art von Durchforstung blich und daher auch eingesetzt ist die Kombination der Arbeitssysteme Harvester und Forwarder Bei der angestrebten Validierung der insgesamt f nf simulierbaren Arbeitssysteme sind gerade diese beiden von besonderer Bedeutung da sie ihre Ergebnisgr en im Gegensatz zu den Systemen Motormanuelle Holzernte Schlepper und Pferd mit speziellen Produktivit tsformeln und nicht mit Hilfe von
227. e des Harvesters auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Wie in den zu Beginn des Versuchs aufgestellten Hypothesen bereits vermutet wird der Einfluss der tats chlich geernteten Holzmengen und der zur ckgelegten Wegstrecken auf die RAZ deutlich s Abbildung 96 Es ist zu erkennen dass die RAZ in allen drei F llen mit zunehmender Kranreichweite ansteigt Dies erkl rt sich damit dass unabh ngig der Gassenabst nde die Erh hung der Reichweite dazu f hrt dass immer mehr Ernteb ume greifbar sind Bei einem R ckegassenabstand von 20 m k nnen ab einer Kranreichweite von 10 m s mtliche Ernteb ume von der Maschine gef llt und aufgearbeitet werden Dementsprechend bleibt die RAZ von diesem Zeitpunkt an konstant Parallel zur Betrachtung der tats chlich geernteten Holzmengen und der zur ckgelegten Wegstrecken nimmt die RAZ mit zunehmendem Abstand der Gassen immer weiter ab Die Begr ndung daf r findet sich in der immer geringer werdenden tats chlich geernteten Holzmenge und in den ebenso wenn auch nur in geringem Umfang abnehmenden zur ckgelegten Wegstrecken Mit zunehmendem 140 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Gassenabstand k nnen immer weniger B ume von der Maschine erreicht werden zus tzlich nehmen auch die Zeiten f r das Fahren selbst ab Dadurch reduziert sich automatisch auch die Reine Arbeitszeit Auswirkungen auf di
228. e sein beispielsweise an bestimmten Stellen im Bestand dem bestehenden Erschlie ungssystem zus tzliche R ckegassen hinzuzuf gen und im Endergebnis vergleichen zu k nnen welchen konomischen oder planerischen Nutzen diese neuen Gassen f r ihn haben k nnten W nschenswert ist neben den oben genannten Zielsetzungen auch eine M glichkeit die weitere Entwicklung eines Bestandes ber l ngere Zeitr ume hinweg darstellen zu k nnen Auswirkungen heutiger Holzerntema nahmen auf zuk nftige Eingriffe lie en sich dadurch darstellen Der Einfluss auf die Sortimentierung w rde sichtbar was wiederum einen Effekt auf die Auswahl der einzusetzenden Arbeitssysteme hat An diesem Punkt k nnten entsprechende Darstellungsm glichkeiten des Simulators SILVA eingesetzt werden 2 Ziele der Arbeit 2 2 3 Erweiterungen bei der Darstellung der Arbeitssysteme Bisher arbeiten im Basismodell die Systeme Harvester Holzernte und Forwarder R ckung Im Rahmen der Planungen f r das aktuelle Modell wird entschieden zus tzlich noch die Systeme Motormanuelle Holzernte Holzernte Schlepper Vorr ckung R ckung und Pferd Vorr ckung in das Modell zu integrieren F r alle drei Systeme m ssen entsprechende Leistungskennzahlen ermittelt werden die es im weiteren Verlauf auf ihre Verwendbarkeit im Modell hin zu berpr fen gilt Die Implementierung dieser zus tzlichen Arbeitsverfahren w rde einen gro en Schritt in Richtung einer wesentlich
229. echende Prozentzahl einzusetzen die dann auf die Vorgabezeit des EST umgerechnet wird In einigen F llen wird durch Anklicken des Zuschlagskriteriums ein weiteres Fenster mit den dazugeh rigen Tabellen ge ffnet das dem Nutzer die einzelnen Zuschlagsstufen sichtbar macht s Abbildung 62 Die hier ausgew hlten Werte beziehen sich auf die vorher errechneten Vorgabezeiten GAZ f r Arbeiter und Motors ge Diese Zeiten werden dann entsprechend der Werte erweitert 87 5 Aufbau einer Holzerntesimulation A Standorts und bestandbezogene Hiebsmerkmale 11 Hangneigung 7 12 Gel nde Bewuchs 5 21 Arbeiten an 3 ffentlichen Strassen nd b Eisenbahnen und Anderungeri Sbermehmen EST Zuschl ge bei Hangneigung Lichtleitungen 31 Besondere 0 5 5 Bestandesmerkmale Zuschlag in Zuschlag in Behinderung bei Nr Hiebsmerkmal ohne mit Erstdurchforstung in Schnee Schnee sehr dichten Nadelholz jungbest nden B Baumbezogene Hiebsmerkmale oiei E o 41 Formigkeit 10 Sch d Rinde und Hol ormigkeil ch den an Rinde und Holz ber 15 bis 42 L nge des 0 71 Splitter 0 l 25 Gr nastbereiches Nh besch digtes Holz Kronenl nge Lbh 72 Fest 3 Ba ber 25 bis 43 L nge des 0 el angetrocknete Rinde 35 D rrastbereiches 7 73 Starke 0 ber 35 bis Wasserreiser Nh Lbh Holzverschmutzung 15 Besondere Hiebsbedinungen Besondere Aufarbeitung ber 45 bis 51 Mischbest nde 0
230. ef gter oder entfernter R ckegassen da sich ver nderte Fahrtwege direkt auf die Dauer und die Produktivit t der Systeme auswirken Der f r den Harvester bzw die Waldarbeiter durch Einbau neuer Gassen hinzukommende Aufhieb l sst sich im neuen Modell ebenfalls detailgetreu simulieren Alle genannten Erweiterungen tragen uneingeschr nkt dazu bei die Darstellung tats chlicher Operationen in vollem Umfang umzusetzen Weitere Erg nzungen gibt es beim System Forwarder Neben der Neu Definition der Fahrgeschwindigkeiten und Aufstockung ihrer Anzahl von zwei auf f nf k nnen nun erstmals f r die Maschinenparameter Kranreichweite und Zangenkapazit t frei w hlbare Werte festgelegt werden Die Hinzunahme des Volumenfaktors zur Darstellung der unterschiedlichen Auspr gung des Ladezustands in Abh ngigkeit des geladenen Sortiments und die Einflussnahme auf die R ckstrategie durch die Bildung so genannter Sortengruppen f hren ebenfalls zu einer realit tsn heren Simulation der R ckung durch den Forwarder als dies bisher der Fall war Eine ganz entscheidende Verbesserung liegt in der nun in das Modell integrierten Option die Leistungsf higkeit der jeweiligen Maschinen bzw des Pferdef hrers in Form eines Zeitgrades individuell einzustellen Der Nutzer kann dadurch beispielsweise einen erfahrenen oder einen noch am Anfang seiner T tigkeit stehenden Arbeiter simulieren Die Auswirkungen einer Bestandesalterung a
231. ei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Anteils der MAS an der GAZ des Harvesters in Hypothese 1 diesem Fall dazu f hrt dass ausgehend von einem Anteil von 50 durch eine Erh hung dieses Anteils auf bis zu 100 die GAZ der Maschine abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 we GAZ schrittweise abnimmt Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhang IV aufgef hrt Auswertung 40 0 35 0 30 0 e GAZ h R ckegassenabstand 20 m 25 0 sa GAZ h R ckegassenabstand 30 m GAZ h 20 0 4 GAZ h R ckegassenabstand 40 m 15 0 10 0 S 5 0 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ Abbildung 104 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf die Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Eine Erh hung des Anteiles der Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ bedeutet bekannterma en eine gleichzeitige Reduktion des Anteils der Allgemeinen Zeiten AZ Dieser Effekt l sst sich bei Betrachtung der Versuchsergebnisse auch im vorliegenden Modell nachweisen Die GAZ nimmt unter Erh hung des MAS Anteiles stetig ab s Abbildung 104 Gleichzeitig ist zu beobachten dass die Ausdehnung des Gassenabstandes insgesamt dazu f
232. eil Fahrzeiten an RAZ cn geemtte menge mn o mar em uner rec of mo Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ Nicht geerntete Holzmenge fm 289 Anhang Anhang Ill Tabelle 103 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 2 f r das System Harvester 20mRG 30mRG 40mRG Abstand Abstand Abstand Anzahi zu entnehmender B ume st ss mo 1205 Au er Reichweite O 0 wo oa Nicht geerntete Holzmenge mL o 7 274 Anteil an den MAS mit Zeitgrad 100 a i Tasts chlich entnommen Zeitgrad 100 Au er Reichweite Au er Reichweite Stk Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ Nicht geemntete Hoizmenge jm o w a Au er Reichweite siq 0 w oa Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ Nicht geemtete Hozmenge m o mar a 290 Anhang Anhang IV Tabelle 104 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 3 f r das System Harvester 20mRG 30mRG 40mRG Abstand Abstand Abstand Anzahl zu entnehmender B ume stk ss mo 125 Anzahl Unterbrechungen st eo s w Produktivit t fm h Tasts chlich entnommen Stk MAS in der GAZ 90 291 Anhang AZ h 2 6 2 6 2 7 BE w 00 00 Gemessener Anteil AZ an caz oo oo oo Anzan Unterbrechungen siq 00 00 oo 292 Anhang Anhang V Tabelle 105 Simulationsergebnisse Versuch
233. eine eigene Nummer Name Im Quellcode der Software definierter Name der einzelnen Polter aktiv Anzeige welche Polter durch den Nutzer aktiviert worden sind und welche nicht 1 aktiv 0 inaktiv EST txt Sorte Baumart vonDM bisDM Arb MS IL 1 8 9 221 88 IL 1 9 10 161 62 IL 1 10 11 119 47 TE 1 11 12 97 38 IL 1 12 13 81 32 Abbildung 174 Textdatei EST txt Tabelle 99 Legende zu EST txt Sa Nach HKS Handelsklassensortierung definierte Sorte auf die sich die entsprechenden in dieser Tabelle orte aufgef hrten Arbeitszeiten beziehen Baumart Codierung der Baumart nach HKS 1 Fichte vonDM bisDM Definition der Durchmesserstufen auf die sich die jeweiligen Arbeitszeiten beziehen Pe Im EST Erweiterter Sortentarif festgelegte und im Modell eingesetzte Arbeitszeit f r das Aufarbeiten ri eines entsprechenden Abschnittes Hs Motors genzeit die f r das Aufarbeiten eines entsprechenden Abschnittes im EST berechnet wird Dieser Wert wird nur zur Berechnung der Motors genentsch digung bei der Verlohnung verwendet 286 Anhang EST _Zuschlaege txt EST_Zuschlag 2E Abbildung 175 Textdatei EST_Zuschlaege txt Tabelle 100 Legende zu EST_Zuschlaege txt EST_Zuschlag Im Frontend durch den Nutzer berechneter Zuschlagswert anwendbar auf die Arbeitszeit der Waldarbeiter EST Zuordnung txt HKS_Klasse EST Tabelle Libi 2 L1b2 2 L2a 2 L2b 2 L3b 2 Abbildu
234. eite und der gleichzeitigen Ver nderung der R ckegassenabst nde nur um 200 m reduziert lassen sich durch das mit 11 Hektar recht kleine Modell erkl ren Die Bearbeitung dieser Fl che wird in relativ kurzer Zeit durchgef hrt und erlaubt dadurch nur eine in manchen Bereichen eingeschr nkte Darstellung der Modellf higkeiten Dieses Ph nomen tritt auch noch einmal bei den beobachteten Werten der GAZ auf die durch Ver nderung der MAS Anteile beeinflusst werden Eine Erh hung der Erntebaumanzahl w rde gleichzeitig die GAZ verl ngern und damit eine noch deutlichere Funktionalit t des St rungsmoduls bewirken Dieser Effekt konnte aber in gesonderten Versuchen durch die Hinzunahme weiterer Ernteb ume nachgewiesen werden Die brigen Versuchsergebnisse zeigen dass die Simulation des Systems Harvester u erst detaillierte Werte liefert Zu nennen sei hier nur der Nachweis f r die von der Ver nderung des Zeitgrades beeinflussten Zeitanteile f r das F llen und Aufarbeiten betrachtet im Verh ltnis zu den Fahrzeiten die eine bisher nicht erreichte Pr zision im Bereich der Simulation forsttechnischer Arbeitseins tze besitzen Motormanuelle Holzernte Sind es beim Harvester noch Einzelzeiten die mit gro er Pr zision ermittelt werden k nnen basiert die Simulation der Motormanuellen Holzernte nicht mehr auf dem Einsatz spezieller Produktivit tsformeln f r bestimmte Teilarbeitsprozesse sondern auf einem Tarifwerk dem so genann
235. eitgrades auf 130 die Reine Arbeitszeit h der Maschine abnimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Reine Arbeitszeit h zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 Reine Arbeitszeit schrittweise zunimmt Auswertung 130 120 T 110 m 100 D e R ckegassenabstand 20 m o 90 sa R ckegassenabstand 30 m 2 4 R ckegassenabstand 40 m lt L s0 70 4 60 50 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 128 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Strategie Vorr cken im Bestand verteilter Abschnitte und R cken aus dem Bestand Das Ergebnis gleicht in seiner Aussage dem des Forwarders Auch beim Schlepper f hrt die Anhebung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 bei allen drei Abstandsvarianten zu einer entsprechenden Senkung der RAZ Bei einem Gassenabstand von 40 m und der Strategie Vorr cken im Bestand verteilter Abschnitte und R cken aus dem Bestand kommt es dabei beispielsweise zu einer Reduktion von insgesamt 87 5 h s Abbildung 128 Durch die gr ere Anzahl zu r ckender Abschnitte steigt die RAZ ebenfalls mit zunehmendem Gassenabstand an Damit kann auch Hypothese 2 best tigt werden 180 7 Versuche mit unterschiedlichen Ersch
236. el auf das Arbeitsfeld Forst anwenden k nnte Dabei gibt sie einen umfassenden Einblick in die Themenfelder Produktion Produktionsmanagement und Produktionslogistik Auswahl einer industriellen Simulationssoftware und Anpassung auf forstwirtschaftliche Fragestellungen zur Entscheidungsunterst tzung in der technischen Holzproduktion In diesem Teil ihrer Forschungsarbeit besch ftigt sich BRUCHNER mit der generellen Einordnung simulationsgest tzter Entscheidungsinstrumente in die Produktionsvorg nge eines Betriebes und hebt deren Nutzen bei der Planung Steuerung und Kontrolle dieser Vorg nge hervor Des Weiteren befasst sie sich intensiv mit dem Begriff Logistik wobei das Hauptaugenmerk auf der Produktionslogistik liegt Gerade in diesem Arbeitsbereich l sst sich Simulation f r eine Vielzahl von Aufgaben effizient nutzen was BRUCHNER ebenfalls ausf hrlich unter Angabe verschiedener Beispiele darstellt Schlie lich formuliert sie ihre Hypothese nach der der Einsatz einer bisher in zahlreichen anderen Industriebereichen genutzten Simulationssoftware AutoMod auch in der deutschen Forstwirtschaft sinnvoll und nutzbringend umgesetzt werden kann Im Folgenden legt sie dann ihr Konzept zur Verwirklichung dieser Idee vor wobei insbesondere Pro und Contra Argumente ihrer Vorgehensweise diskutiert werden Einem kurzen Exkurs in das Auswahlverfahren der schlie lich f r die Modellentwicklung eingesetzten Sof
237. ell 110 8 6 9 Das R ckepferd u 2 Aa Henna Aa E aAA a a a aS A aa Aeae a P Aai 112 5 6 5 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter 2440ss2n00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 112 5 6 5 2 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformel des Tarifes f r die R ckung mit Pferden ee 112 5 60 95 3 KOStENSAZO inasar a aana E a reie eaaa Ca Eee E EA A E aa AEEA A K EEE 114 5 6 5 4 Systemlogik und Ablaufdiagramm 244444444004442400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnn 114 5 6 5 5 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell 117 5 7 DIEMASCHINENDATENBANK u nes es br ei bein nee EENet 118 SO DIE POLTER taae Er Bene a rn a en a Ta ae reger getssnse 119 6 VERIFIZIERUNG DER SYSTEMFUNKTIONEN 4444444440020H000nnnanan none nnnnnnnnannnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnn anne nen 120 6 1 HARVESTER 2 22 nn He Rah ren Eee A E erh Ver E nee Er Reederei here 121 6 2 MOTORMANUELLE HOLZERNTE uunessnsennessnnnnnennnnnnnnnnnnner nenne nnnnnnnnnnnnnnernnnnnnernnsnennnnnsnennnnnnerrnnnnnnnnnsnerrnnnnnrr nn 122 ECE OIRN AD 1 2 EEA TE E E E EA PURE NS E E REITER FEDER TEA ERSTE ERSSHRE T E ATE 124 0 4 SCHLEPPER reistaa pte aeiia aE aaae ap iana ada aapi aent iaee a apies iaiaaeaia ata 125 oo AE A E E E E E E T 129 7 VERSUCHE MIT UNTERSCHIEDLICHEN ERSCHLIERUNGSSYSTEMEN
238. ell festgehalten Das Prozesssystem enth lt somit die Steuerung der gesamten Anlage Wenn der Modellierungsvorgang abgeschlossen ist wird das Modell von einem Compiler bersetzt anschlie end in das Simulationsmodul simulation environment geladen und dann gestartet KUDLICH 2001 Ablaufende Simulationsprozesse sind durch Vorg nge und Funktionen beschrieben die in einer 14 3 Die Projekte und die Software speziellen C nahen AutoMod Programmiersprache geschrieben werden Ein Auszug aus dem Quellcode des Systems Harvester ist in Abbildung 2 zu sehen Holz ernten if theLoad type L _ Nadelbaum then begin int path_mov_dtl theLoad A Baum BezugsGasse to V_dummyStr int V_Forw_GassenBlock to V_dummyStr2 int V_Schlepp GassenBlock to V_dummyStr3 sole Be Y oN A ist die gasse des stammes belegt if V_dummyStr lt gt V_dummyStr2 and V_dummyStr lt gt V_dummyStr3 then begin print path_mov_dtl theLoad A Baum BezugsGasse to mmySt print V_Harv_Gassenreihenfolge V_Harv_AktGasse to V_dummyStr2 falls es nicht die erlaubte Gasse ist if V_dummyStr lt gt V_dummyStr2 then return false sofern er nicht auf einem Hauptweg ist die Gassen sperren if theLoad A Baum BezugsGasse substring 1 8 lt gt hauptweg then begin set V_Harv_GassenBlock to theLoad A Baum BezugsGasse end Abbildung 2 Auszug aus dem Quellcode des Systems Harvester der Software AutoMod Im Simulationsmodul wird das Modell
239. ellt sich ein passendes Vor bzw R ckesystem und verwendet dieses nach dem Eintreffen um an den Weg bzw zum Polter transportiert zu werden 60 5 Aufbau einer Holzerntesimulation In Abbildung 45 sind zum besseren Verst ndnis der Gesamtzusammenh nge die Prozesse 024 024a und 029 erneut mit aufgef hrt E send to ai E clone a Ei create Em Abbildung 45 Detaillierte bersicht Teil Ill 61 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 030 031 032 033 034 024 025 026 027 028 Der Transport eines Abschnittes wie er unter 029 beschrieben ist wird hier durch den Forwarder ausgef hrt Er transportiert das Holz direkt von der R ckegasse bzw Forststra e zum Polter Der Schlepper hat als einziges Arbeitssystem die F higkeit das Holz vom F llort vor oder ganz aus dem Bestand heraus zu r cken Welche Strategie die Maschine in der Simulation tats chlich umsetzt bestimmt der Nutzer durch seine Voreinstellung im Frontend Das Pferd ist ausschlie lich in der Lage Sortimente vom F llort an die Gasse oder Stra e vorzur cken Durch den Schlepper und das Pferd vorger ckte Abschnitte werden am Rand der Gasse oder Stra e abgelegt und rufen von dort aus ein passendes R ckesystem um von diesem bis zum Polter transportiert zu werden Diese Aufgabe kann dann beispielsweise der Forwarder bernehmen s 030 Hat das Sortimentsst ck ein Polter erreicht wird in diesem Prozess seine
240. ellungen f r das System System Harvester Harvester bei allen Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass Str 1 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m mehr zu erntende B ume von der othese 22 Maschine erreicht und aufgearbeitet werden k nnen und dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m weniger zu erntende B ume aufgearbeitet werden k nnen Im Zuge der Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird sich die Anzahl der zu POSIN 2 erntenden B ume ohne Ber cksichtigung der tats chlichen Kranreichweite schrittweise erh hen othese 5 da immer weniger R ckegassen vorhanden sind und somit mehr Wuchsfl che zur Verf gung steht Gleichzeitig wird die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m dazu f hren dass Hypothese 3 f insgesamt gesehen immer weniger B ume von der Maschine erreicht werden k nnen Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhang II aufgef hrt Auswertung 900 800 700 600 500 t R ckegassenabstand 20 m 8a R ckegassenabstand 30 m 400 a R ckegassenabstand 40 m 300 200 100 Nicht geerntete B ume Stk 7 8 9 10 n 2 13 Kranreichweite m Abbildung 93 Auswirkung der Ver nderun
241. elnen Gr en s Tabelle 5 Dadurch ist es m glich f r die Teilarbeitsschritte Positionieren des Aggregats F llschnitt F llen und Vorliefern Vorschub und Trennschnitt in Abh ngigkeit der individuellen Eigenschaften jedes Sortimentsabschnitts Einzelzeiten zu berechnen die im Anschluss addiert und im Endergebnis pr sentiert werden Auf diese Weise wird ein sehr hoch aufl sender Detailgrad bei der Simulation eines Harvesters erreicht Die Formeln wurden auf Basis von umfangreichem Datenmaterial der Firma Timberjack das aus skandinavischen Langzeitstudien stammt erstellt Diese Daten wurden im Wesentlichen in Fichten teilweise auch in Kiefernbest nden erhoben genauere Informationen ber die Bestandesstruktur die Erschlie ungssituation oder die Leistungsf higkeit der Maschinenf hrer konnte Timberjack aber aus firmenpolitischen Gr nden nicht nennen Ebenso wurde es nicht gestattet die entwickelten Formeln 75 5 Aufbau einer Holzerntesimulation an Dritte weiterzugeben Daher werden in Tabelle 5 auch nur die Einflussgr en f r die einzelnen Formeln genannt Im Laufe der in dieser Arbeit begonnenen Validierungsversuche k nnen zu einem sp teren Zeitpunkt erste Aussagen ber die Qualit t der Formeln bzw ber ihre Anwendbarkeit auf den aktuell simulierten Bestand getroffen werden s Kapitel 10 Dazu muss gesagt werden dass diese Formeln die zurzeit bestm gliche L sung f r die Simulation eine
242. elsweise eine Ver nderung der Kranreichweite beim Harvester in einem bestimmten Bestand mit einem vorab festgelegten Kollektiv von Ernteb umen aus Zum anderen erscheint es seinvoll zu untersuchen inwieweit ein oder mehrere neu entwickelte Erschlie ungssysteme die Ergebnisse der Holzerntesimulation beeinflussen Aus diesem Grund werden zahlreiche Versuche die als erweiterte Verifizierung betrachtet werden k nnen mit den f nf programmierten Arbeitssystemen durchgef hrt Dabei ver ndert man einerseits einen ausgew hlten Teil der zur Verf gung stehenden Systemparameter andererseits werden insgesamt drei neue Erschlie ungsszenarien modelliert Die untersuchten Systemparameter Arbeitsverfahren Untersuchte Parameter R ckegassenabst nde Einstellungen Interface Ergebnisqr en Kranreichweite m Zeitgrad Geerntete B ume Stk Geerntete Holzmenge fm Harvester MAS in der GAZ Zur ckgelegte Wegstrecke km Gassenreihenfolge Produktivit t fra RAZ MAS frn Kosten Einstellungen Interface Ergebnisgr en Anzahl Arbeiter Stk Geerntete B ume Stk Zeitgrad Geerntete Holzmenge fm Motormanuell Evil andere EST Tabelle TAP fm MAS RAZ MAS fm Kosten Einstellungen Interface Ergebnisqr en Ladekapazit t fm Transportierte Abschnitte Stk Zeitgrad Transportierte Holzmenge fm 20 m 30 m 40 m Forwarder MAS in der GAZ Zur
243. emenge Anteilige aufsummierte 3739 9 5503 7 2693 9 Kosten R cken fm 11 08 10 20 10 O 43 Bearbeitete Holzmenge Forwarder fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte 5636 4 5695 7 5711 5 5864 8 Kosten Tabelle 63 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante Original Erschlie ungssystem Ernte aller B ume durch drei Waldarbeiter fm 19 62 10 64 19 62 10 94 Bearbeitete Holzmenge _ _ fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 gesamten Erntemenge Arbeitssystem Arbeitsaufgabe 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anteilige aufsummierte Kosten 5402 4 5941 4 6202 1 5926 6 Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 449 0 88 3 521 2 93 3 550 1 94 2 521 7 92 8 Schlepper gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 1504 2 1746 0 1842 8 1737 3 202 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen R cken fm 11 08 10 20 10 43 Bearbeitete Holzmenge Forwarder fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 5636 4 5695 7 5711 5 5864 8 5 elim 24 66 2397 O oas 24 06 Tabelle 64 Leistung und Kosten f r die
244. en dass der Forwarder aufgrund der Limitierung der Zangenkapazit t nicht alle Abschnitte die sich an einer Aufladeposition befinden auf einmal greifen kann In diesem Fall sind mehrere Kranzyklen notwendig Au erdem kann es sein dass die Einstellung der Sortengruppen dazu f hrt dass der Forwarder nur einzelne Abschnitte an den Aufladepositionen mitnimmt und erst im weiteren Verlauf der Simulation den verbliebenen Rest abholt Die ben tigte Arbeitszeit wird dabei mit Hilfe der entsprechenden Produktivit tsformel berechnet Der Zangeninhalt wird auf den Rungenkorb geladen wobei nun die durch den Volumenfaktor ver nderten Volumina aufaddiert werden Dann wird nach jedem Beladezyklus berpr ft ob der Korb schon voll ist Ist der Korb noch nicht komplett gef llt berpr ft der Forwarder ob sich an der weiteren Strecke die er noch fahren muss zus tzliche Sortimentsabschnitte befinden Trifft dies zu f hrt er zur n chsten Aufladeposition und beginnt erneut mit Prozess 005 Ist der Rungenkorb aber voll wird beim Forwarder der Modus Entladen aktiviert Nun sucht sich die Maschine den zu ihrer Position am n chsten befindlichen Polter an der Waldstra e aus und f hrt ihn an Am Polter angekommen wird die Zange bis zur maximalen Kapazit t mit Abschnitten gef llt Die Abschnitte werden dann am Polter abgeladen Nach jedem Kranzyklus berpr ft der Forwarder erneut ob noch weitere Sortimente im Rungenkorb geladen sind Wenn
245. en Erschlie ungssystems ausgeht L sst man den Aufhieb der drei neuen Gassen au er Acht ist eine Abnahme der Ernteb ume um insgesamt 19 Individuen zu beobachten Diese 19 B ume waren im Bestand mit dem unver nderten Erschlie ungssystem f r eine Ernte vorgesehen fallen nun aber weg da sie sich in dem Bereich der Fl che befinden durch den die neuen Gassen verlaufen Sie werden somit automatisch durch das Programm eliminiert Die zus tzlich in das bestehende Erschlie ungsnetz integrierten R ckegassen bewirken allerdings auch eine Zunahme bei den tats chlich geernteten B umen um 40 St ck bzw eine Zunahme um 4 7 ihres Anteils an der Gesamtanzahl zu erntender B ume Unterm Strich k nnen 20 8 fm zus tzlich geerntet werden da sich nun mehr Ernteb ume in Reichweite des Harvesters befinden als im Original Bestand Der Aufhieb umfasst zus tzlich 152 B ume die sich direkt auf den neu angelegten Gassen befinden und deshalb durch den Harvester geerntet werden Dies entspricht einer Masse von 65 fm Die Produktivit t liegt hier insgesamt also unter Einbeziehung der 152 B ume bei 29 3 fm h Die Kosten pro Festmeter 5 54 und der Fahrzeitanteil an der RAZ 21 8 weisen bei diesem Szenario g nstigere Werte auf als bei der Simulation mit dem unver nderten Erschlie ungssystem Zwar musste der Harvester 0 84 km mehr Wegstrecke zur cklegen allerdings wirkt sich dies durch die deutliche Zunahme an Erntemasse nicht negativ auf die Produ
246. en sich nun zur ck zum Interaktionspunkt im S den des Bestandes Pferd und R cker bewegen sich frei durch den Bestand zu den entsprechenden Sortimentsabschnitten Die Wegzeiten flie en dabei aufgrund der Nutzung des Tarifes nicht in die GAZ mit ein Die Tatsache dass sich das Pferd immer nach dem Prinzip des n chsten zu r ckenden Abschnittes durch den Bestand bewegt kann zu einer etwas unkonventionell erscheinenden Routenwahl f hren Da aber die Laufzeiten nicht extra mit in die Zeitberechnung der Simulation einflie en sind die zum Teil berfl ssig erscheinenden Wege nicht von Bedeutung Abbildung 82 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Pferd 115 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 007 008 009 Zu Beginn des Simulationslaufes wird das Pferd initialisiert und an einem zuvor im Modell fest definierten Startpunkt platziert s Abbildung 82 Dann wird berpr ft ob sich im Bestand noch Sortimentsabschnitte befinden die vorger ckt werden m ssen Ist dies nicht der Fall geht es sofort mit Prozess 007 weiter Aus einer Liste wird nun das n chstliegendste Sortimentsst ck ausgesucht Das Pferd begibt sich dann zu den von ihm aus gesehenen n chstgelegenen Sortimentsabschnitten Dazu l uft es wie die Waldarbeiter direkt in den Bestand hinein Die Abschnitte werden an das Seil des Pferdes angeh ngt und dann an den Stra en bzw Gassenrand gezogen Na
247. enabstand von 40 m und einer Kranreichweite von 13 m findet man bei dieser Versuchsreihe mit 5 24 die niedrigsten fm Kosten berhaupt s Abbildung 98 Geht man nun zur ck zur Auswertung der Produktivit tsversuche stellt man fest dass an genau derselben Stelle mit 31 0 fm h die Produktivit t insgesamt am h chsten ist s Abbildung 97 Zur Kontrolle lohnt sich ein Blick auf die Kosten bei einer Kranreichweite von 13 m Hier findet sich bei der Abstandsvariante von 30 m der g nstigste Wert 5 25 Betrachtet man nun die Produktivit tsergebnisse zeigt sich dass mit einer Produktivit t von 30 9 fm h ebenfalls der h chste Wert f r diese Reichweite an dieser Position liegt Auswirkungen auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren des Aggregats und das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters in 1 Meter Schritten ausgehend von 10 m Kranreichweite in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Reichweite auf bis zu 13 m der Zeitanteil f r das Positionieren ansteigt wobei gleichzeitig der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen abnimmt und Hypothese 1 dass 2 durch eine Verminderung der Reichweite auf bis zu 7 m der Zeitanteil f r das Positionieren abni
248. enfalls als zu entnehmen markiert werden Zus tzlich kann bei der graphischen Darstellung oberhalb des Baumes eine spezielle Markierung angebracht werden die den Baum als Erntebaum kennzeichnet s Abbildung 18 U durch den Harvester zu ernten I Erntebaum au er Reichweite des Harvesters E im Bestand verbleibender Baum Abbildung 18 Unterschiedliche Markierungen der B ume in der graphischen Darstellung 4 3 2 3 Das Programm HOLZERNTE Man besitzt nun also eine Liste des gesamten Bestandes inkl Definition der zu erntenden B ume Diese Liste enth lt zwar einzelbaumweise Informationen ber Baumart BHD H he und Position allerdings fehlen Aussagen ber Volumen Anzahl Art und G te der St mme und Stammabschnitte die aus jedem Baum bei der Ernte gewonnen werden Um diese f r eine realit tsnahe Simulation notwendigen Daten zu erhalten wird die Kalkulationssoftware HOLZERNTE der FVA Baden W rttemberg hinzugezogen HOLZERNTE liefert rechnergest tzte Entscheidungshilfen f r Holzernte 32 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung und Holzvermarktung Im Holzerntebetrieb dient es der Vor und Nachkalkulation von Hieben Im Mittelpunkt steht dabei die Herleitung des erntekostenfreien Holzerl ses HRADETZKY SCHOPFER 2001 Mit Hilfe der Software ist es m glich am Ende eines Kalkulationslaufes sowohl die einzelbaumweisen Informationen ber die Sortimente und deren Volumen als auch ber das gesamte Volumen der ein
249. entrale Datenbank eingelesen werden c Einpflegen eines Digitalen Gel ndemodells DGM Zur Verf gung stehende digitale Gel ndemodelle sollten mit Hilfe einer speziell entwickelten Schnittstelle in Form von X Y und Z Koordinaten direkt in die zentrale Datenbank bertragen werden k nnen und dort mit einem realen oder vereinfachten Erschlie ungssystem verkn pft werden Ebenso m ssten die B ume mit ihrer individuellen Position automatisch an die dreidimensionalen Gegebenheiten angepasst werden Die Implementierung eines DGM stellt einen ganz entscheidenden Schritt zur Umsetzung der bergeordneten Zielvorgabe Abbildung realer Strukturen dar Die Ber cksichtigung der tats chlichen Gel ndeverh ltnisse sowie die Simulation ihrer Auswirkungen auf die verschiedenen Arbeitssysteme haben daher eine besonders hohe Bedeutung 257 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Diese in den Punkten 1 1 1 3 erl uterten Schnittstellen Standardisierungen w rden im Endergebnis zur Generierung einer mit allen zur Bestandes Modellierung notwendigen Informationen ausgestatteten Datenbank beitragen Auf diese Datenbank k nnte dann von verschiedenen Seiten zugegriffen werden was wie bereits erw hnt gleichzeitig auch die Benutzerfreundlichkeit deutlich erh ht 1 4 Automatische Verteilung der B ume ber die Bestandesfl che Aufgrund der begrenzten Fl chengr e der in SILVA erzeugten Best nde ist eine Vervielf ltigung
250. er Treibstoffpreis Geschwindigkeit auf der Forststra e Geschwindigkeit auf der R ckegasse Kranreichweite Minimaler Erntedurchmesser Maximaler Erntedurchmesser Gassenreihenfolge Maschinenkosten Gassenreihenfolge Schlepper Treibstoffverbrauch Treibstoffpreis Zangenkapazit t Strategie des Schleppers Lage der Sortimente Bestandessch den Maschinenkosten Treibstoffverbrauch Treibstoffpreis series tere re J Forwarder Fahrgeschwindigkeit beladen auf der Forststra e Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der Forststra e Fahrgeschwindigkeit beladen auf der R ckegasse Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der R ckegasse Fahrgeschwindigkeit w hrend des Beladevorgangs auf der R ckegasse Arbeitsfahrt Kranreichweite Ladekapazit t Zangenkapazit t Gassenreihenfolge Sortengruppennummern Volumenfaktoren Abbildung 42 Klassendiagramm zur zusammenh ngenden Darstellung der akteur spezifischen und bergeordneten Daten 56 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 3 4 Detaillierte bersicht Zu diesem Kapitel ist anzumerken dass die Graphik in der alle einzelnen Prozesse des Modells detailliert dargestellt werden zu gro ist um sie als ein Objekt einzuf gen Daher wurde sie aus Gr nden der bersichtlichkeit in vier Abbildungen aufgeteilt s Abbildung 43 u clone E E create E Abbildung 43 Detaillierte bersicht Teil I 57 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Alle
251. er zu gehen dass keine berreste im Hauptspeicher zur ckbleiben und die Simulation dadurch gebremst wird 64 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 4 Der Datenfluss Abbildung 47 zeigt den ersten Teil der allgemeinen bersicht ber den Datenfluss innerhalb des Modells See lt lt 009 gt gt lt lt 006 gt gt lt lt 003 gt gt Datenbank Datenbank Datenbank Berechnungs Berechnungs Berechnungsmodul mod odul Abbildung 47 Datenfluss Teil I 65 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 007 008 009 Zentrales Element der Holzerntesimulation ist die Datenbank Sie enth lt alle ben tigten Informationen ber den Bestand und die Arbeitssysteme Im aktuellen Modell des Testbestandes wird die Software MS Access zur Verwaltung dieser Daten eingesetzt sicherlich ist aber auch ein anderes Produkt z B MySQL oder Oracle f r diese Aufgabe geeignet Daf r m ssten allerdings aufwendige Eingabedialoge entwickelt werden welche unter MS Access leicht zu erstellen sind Die Informationen werden aus der Datenbank in Textdateien ausgelesen s 017 die dann wiederum in das Modell integriert werden Die Koordinaten der Bestandesfl che und der R ckegassen und Forststra en bzw deren Abschnitte k nnen in einem CAD Programm gezeichnet oder aus einem GIS ausgelesen werden Nach erfolgter Umrechnung der Koordinaten auf ein lokales modellinternes Koordinatensyste
252. erfl che und einstellbare Parameter u sssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 96 5 6 3 2 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformeln 4444444444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 99 5 6 3 3 Systemlogik und Ablaufdiagramm 2 22 0222222201 mania LER nei 100 5 6 3 4 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell 102 9 0 4 DEer SCHIEDDEF 2 312 BES ren en ee e Re se en EEE A e TOE EIER Aaaa I aTa Dee 104 5 6 4 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter ssunnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 104 5 6 4 2 Ermittlung der Tabellen Vorgabezeit GAZ pro Stammabschnitt f r den Schlepper auf Grundlage des Schleppertarifs des Landes Nordrhein Westfalen u 244404444004n2n00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 105 5 6 4 3 Festlegung und Einbeziehung der Zuschl ge f r Bestandessch den 22440s44nsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 106 5 6 4 4 Aufbau und Einsatz der Kalkulationsformeln des Schleppertarifs NRW uusssssssnnsnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 106 5 6 4 5 Kostens tze 5 6 4 6 Systeml gik und Ablaufdiagrammi 2 ee nee ea ennasenantrnnaerenerneta rer fans 108 5 6 4 7 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Mod
253. ergleich ausgew hlten Zeitstudien Eingesetzte Maschine Bestandeskennzahlen Formel Quelle Eingriffsart PAUSCH 2004 s Kapitel 5 6 1 2 Aufbau Formeln Modell verschiedene Fichte mittl BHD 28 cm mittl Auswertung und Einsatz der Timberjack Maschinen Baumvolumen 0 58 Efm Langzeitstudie Kalkulationsformeln Finnland Ponsse HS 15 Fichte mittl BHD 15 cm RAZ Min Baum 0 0838 RH RIEHLE 1997 Erstdurchforstung mitt Baumvolumen 0 12 Efm BHD cm RAZ Efm h exp 4 071689 0 492 In Baumvolumen Efm Timberjack 1270 A Fichte mittl BHD 20 3 cm 0 0957 In Baumvolumen PAUSCH 1999 Zweitdurchforstung mitt Baumvolumen 0 29 Efm 5 Efm 0 151 In Entfernung zur Gassenmitte m RAZ Efm h exp 3 8917 0 246 In Baumvolumen Timberjack 1270 A Fichte mittl BHD 28 cm Efm 0 346 In r 5 PAUSCH 1999 Altdurchforstung mitt Baumvolumen 0 75 Efm Baumvolumen Efm 0 053 In Entfernung zur Gassenmitte m RAZ Min Baum 0 52 Timberjack 1270 A Fichte mittl BHD 23 cm 0 0017 BHD cm GUGLHOR 1995 Durchforstung mittl Baumvolumen 0 75 Efm 0 0008 BHD cm RAZ Positionieren des Aggregats Sek Baum EXP 1 86 0 041 Entfernung zur Fichte mittl BHD 24 cm Gassenmitte m Timberjack 1270 A mitt Baumvolumen nicht RAZ F llen und BOLLIN 1998 Durchforstung bekannt Aufarbeiten Sek Baum 2
254. errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper ENTER SER TEEN E E SITE A TE EU TEN TEE RER 127 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper MEN EEE ELDER a aE A e ar aa Ea a ideaa A aea Ta E E EA a a A A E 127 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Schlepper nennen aai i nen 127 Vergleich weiterer Parameter Schlepper 240044244004424000nn0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnn 127 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper iia ata EDEN EEE aad a a r aada a aa a daS a ar E NE A a ee Eaa E a A EA daa 128 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper e NENE E AEEA EEE E A ASE A EETA EE A AE E A A A EETAS 128 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Schlepper 20u444444snennnennannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn namens 128 Vergleich weiterer Parameter Schlepper 240044244004224000nnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnannnn 128 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell ve
255. errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Pferd Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 8 95 8 95 RAZ 7 16 7 16 AZ 1 79 1 79 Tabelle 48 Vergleich weiterer Parameter Pferd Vorgabewert Simulationsergebnis Vorger ckte Masse fm 0 36 0 36 Vorger ckte St ckzahl Stk 3 3 Anzahl Zyklen 1 1 Gesamtkosten Voreinstellung 45 15 PAS 4 47 4 47 Die oben dargestellten Verifizierungsergebnisse verdeutlichen dass alle f nf Arbeitssysteme nachweislich ordnungsgem funktionieren Die jeweils als Vorgabewerte bestimmten Gr en werden von allen Systemen eingehalten das Modell rechnet also wie gew nscht Aber wie verhalten sich die Systeme bei Ver nderungen hinsichtlich der Erschlie ungsnetze der vorab eingestellten individuellen Systemparameter oder der Bestandesstruktur Antworten zu diesen Fragen geben die folgenden Kapitel 129 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Die einzelnen Arbeitssysteme sind mit der abgeschlossenen Verifizierung als voll einsatzf hig best tigt worden Wie aber k nnte ein solcher Einsatz des Modells aussehen Zum einen kann die berlegung in Betracht gezogen werden die Arbeitssysteme bzw die f r sie geltenden Einstellungen zu variieren denn wie wirkt sich beispi
256. erte festlegen die dann durch Auswahl ber die Felder Klein Mittel und Gro s Abbildung 86 im Frontend des jeweiligen Arbeitssystems automatisch bernommen werden Dies erspart die stetige Neueingabe bzw die Ver nderung jedes einzelnen Parameters Die Bezeichnungen Klein Mittel und Gro wurden gew hlt um die unterschiedlichen Maschinen in eigene Leistungsklassen einteilen zu k nnen m Standardwerte gross mittel klein Abbildung 86 Auswahl der entsprechenden Maschine bzw der vorab definierten Systemparameter im Frontend der Arbeitssysteme 118 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 8 Die Polter Wie bereits erw hnt ist es m glich einzelne Polter zu deaktivieren sie also aus der Nutzung zu nehmen Das Holz wird dann entsprechend auf die anderen Polter verteilt Die Ausgabe folgender Ergebnisgr en wird im Modell f r die Polter wie folgt aufgef hrt s Abbildung 87 Polter Daten Anzahl Baeume 9697 I Anzahl Entnahme 2232 Stk 23 02 EJ Anzahl Entnahme auf Rueckegasse Anzahl auf Rueckegasse N six Polter 1 Polter 2 LosNummer fm Stk LosNummer fm Stk en fm S Sortiment E LO alles bis 10 cm LO alles bis 10 cm L1a 10 14 cm A L1a 10 14 cm L1b 15 19 cm L1b 15 19 cm L2a 20 24 cm L2a 20 24 cm L2b 25 29 cm 7 L2b 25 29 cm L3a 30 34 cm L3a 30 34 cm L3b 35 39 cm L3b 35 39 cm L4 40 49 cm L4 40 49 cm L5
257. erung bzw der damit verbundene Arbeitsaufwand untersch tzt Zus tzlich erweist sich die Forstwirtschaft mit ihren heterogenen Gegebenheiten in der Darstellung als besonders schwierig Sollten in Zukunft auch noch weitere Systemeigenschaften wie der Einfluss dreidimensionaler Strukturen oder die Auswirkungen von Mischbest nden mit hohem Laubholzanteil auf die Holzernte in das Modell aufgenommen werden wird sich der Umfang der Validierungsarbeiten weiter vergr ern Diese Aufgabe erfordert nach Auffassung des Autors weitere intensive wissenschaftliche Studien 240 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Die Besonderheit der hier vorliegenden Arbeit besteht darin dass sie eine Art Fortsetzung des 2003 von BRUCHNER entwickelten Forschungsansatzes darstellt BRUCHNER begann mit der Umsetzung der Idee die bisher in zahlreichen nicht forstlichen Industriebereichen eingesetzte Simulationssoftware AutoMod bei der Modellierung forsttechnischer Prozesse in der Holzproduktion einzusetzen Diese Idee wurde von ihr in Form eines facettenreichen aber in der forstlichen Praxis noch nicht anwendbaren Basismodells umgesetzt das sie f r einen 1 ha gro en mittelalten Fichtenreinbestand mit schematisch angelegtem R ckegassensystem unter Einbeziehung der forstlichen Arbeitssysteme Harvester und Forwarder entwickelte BRUCHNER gelang es mit diesem Prototyp das bisher in der Forstwirtschaft i
258. es aufstockenden Bestandes auch die erschlie ungstechnischen Gegebenheiten zu variieren und auf diese Weise das f r ihn unter wirtschaftlichen aber auch kologischen Gesichtspunkten bestm gliche Szenario hinsichtlich der Stra en und Gassenf hrung zu ermitteln 197 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 7 Das Original Erschlie ungssystem als Referenz In Kapitel 7 6 sind die Kernaussagen zu den einzelnen Arbeitssystemen zusammengefasst Hinsichtlich einer bestimmten f r diesen Bestand am besten geeigneten Holzerntesystem Kombination und den unterschiedlichen Erschlie ungsnetzen mit festgelegten R ckegassenabst nden von 20 m 30 m und 40 m kann zu diesem Zeitpunkt aber noch keine Empfehlung gegeben werden Zuvor ist es notwendig dieselben Versuche mit denselben Arbeitssystemen unter Ber cksichtigung der fest definierten Systemparameter in einem Modell des tats chlich existierenden Bestandes durchzuf hren Auf diese Weise ist ein direkter Vergleich derselben Systemkombinationen in unterschiedlichen Erschlie ungsszenarien m glich Die Ergebnisse k nnen dem potenziellen Nutzer dann im Anschluss als Entscheidungsunterst tzung dienen Es zeigt sich dass die drei neu entwickelten Erschlie ungsmodelle bei den entscheidenden Bestandeskennzahlen kaum vom Original Bestand abweichen s Tabelle 59 Die zum Teil sehr deutlichen Ab nderungen bei der Erschlie ungsdichte und dem Gassenverlauf haben demnach ke
259. es verglichen Ist der neue Wert nun geringer als der bisherige also befindet sich dieser aktuell untersuchte Baum n her beim Waldarbeiter als der bisher N chste 92 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 012 013 014 015 016 017 018 wird dieser im System als am n chsten zum Waldarbeiter befindlicher Baum gespeichert Die Teilprozesse 005 012 laufen nun solange weiter bis alle B ume der Ermteliste berpr ft wurden Ist jeder Baum der Liste untersucht wird nun gefragt ob ein zur Ernte vorgesehener Baum f r den Waldarbeiter gefunden wurde Ist dies nicht der Fall wird in diesem Prozess ein Zeitraum von drei Sekunden abgewartet bevor der Waldarbeiter wieder mit Prozess 002 beginnt Dieses Vorgehen ist notwendig da es passieren kann dass sich zwar noch Ernteb ume auf der Fl che befinden diese aber gerade so ung nstig stehen dass sie sich alle innerhalb der Sicherheitsradien der anderen Waldarbeiter befinden Durch das Warten f r drei Sekunden das sich auch mehrfach wiederholen kann wird erreicht dass der zur Zeit arbeitslose Waldarbeiter dann wieder in die Holzernte mit eingreifen kann wenn die Kollegen mit ihren B umen fertig sind ihre Position ver ndern und dadurch die anderen Ernteb ume wieder f r den ersten Waldarbeiter frei werden Werden keine weiteren Ernteb ume mehr gefunden wird direkt Prozess 021 aktiviert Wurde aber in der Prozessschleife der Teilprozesse 005 012 e
260. estand schon erschlossen ist Kann der Nutzer beispielsweise einem bestehenden Erschlie ungssystem weitere R ckegassen hinzuf gen und die Auswirkungen dieser Ver nderungen auf die Ergebnisse der Simulation verschiedener Arbeitsverfahren in seine Planungsaufgaben mit einflie en lassen Abbildung 141 1 Original Erschlie ungssystem inkl Ernteb umen die vom Harvester nicht erreicht werden k nnen schwarze Punkte 2 Rot markierte Bereiche f r den Einzug zus tzlicher R ckegassen 3 Erweitertes Erschlie ungssystem vor Beginn der Holzernte inkl Aufhieb 4 Erweitertes Erschlie ungssystem mit rot markierten zus tzlichen R ckegassen nach dem Holzernteeingriff durch den Harvester Kranreichweite 10 m 207 8 Variation tats chlich existierender Erschlie ungssysteme Am Beispiel des Testbestandes aus dem Forstamt Paderborn soll diese Fragestellung untersucht werden Abbildung 141 zeigt unter 1 das bereits bekannte Erschlie ungssystem in der Form in der es in diesem Bestand tats chlich vorliegt inklusive derjenigen Ernteb ume schwarze Punkte die nach einem Eingriff durch den Harvester mit einer vorab definierten Kranreichweite von zehn Metern nicht gef llt und aufgearbeitet werden k nnen weil sie zu weit von den R ckegassen entfernt stehen Unter 2 sind zwei rot markierte Bereiche sichtbar f r die sich der Einzug zus tzlicher R ckegassen anbieten w rde um die dort stehenden Ernteb ume ebenfalls zu erreichen
261. estmeter Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Pferd Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Kosten pro Festmeter abnehmen Hypothese 1 und dass durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Kosten pro Festmeter zunehmen Auswertung 26 a 24 22 W 20 E R ckegassenabstand 20 m T 8 R ckegassenabstand 30 m 2 a R ckegassenabstand 40 m o lt 4 2 10 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 139 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die zuvor analysierten Ergebnisse zur TAP schlagen sich in den Kosten pro Festmeter nieder Die mit zunehmendem R ckegassenabstand abnehmende TAP verursacht einen Kostenanstieg s Abbildung 139 Zusammenfassend betrachtet ist ein hoher Erschlie ungsgrad einem g nstigen Kostensatz pro Festmeter zutr glich da die beim Vorr cken zu berwindenden Distanzen relativ kurz sind Je weiter die Gassen aber auseinander liegen desto teurer wird die Arbeit mit dem R ckepferd Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 1 Pferd Die
262. etzte Systemkombination wird auch hier wieder die Holzernte der in Reichweite befindlichen B ume mit dem Harvester sowie die Aufarbeitung der brig gebliebenen durch Waldarbeiter simuliert Ein Schlepper r ckt die im Bestand verstreut liegenden Abschnitte an die Forststra en und R ckegassen vor von wo aus im Anschluss ein Forwarder das Holz zu den Poltern transportiert Wie zuvor bereits erl utert w re die Modellierung und Simulation der motormanuellen Zuf llung ganzer Ernteb ume in Richtung der R ckegassen mit anschlie ender Aufarbeitung durch einen Harvester eine weitere sinnvolle Holzerntevariante die zur Zeit aber aufgrund mangelnder Daten noch nicht umsetzbar ist Die Kosten pro Festmeter liegen in diesem Bestand mit 31 84 fm knapp zwei Euro h her als bei dem Hieb zehn Jahre zuvor s Tabelle 71 Da die errechneten Kosten Ausdruck der individuellen Eigenschaften dieses Modellversuches sind soll das Ergebnis nicht weiter diskutiert werden Eine nderung der Sortimentierung oder der Eingriffsst rke w rde andere Kostenwerte verursachen Ziel dieser Versuchsreihe ist aber der Nachweis f r die Darstellung von Alterungsprozessen und deren Auswirkungen auf die Auswahl der eingesetzten Holzerntesysteme sowie auf die entstehenden Holzprodukte 215 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 3 Der Originalbestand im durchschnittlichen Alter von 65 Jahren Der k nstliche Alterungsp
263. etzten Systemkombination orientiert sich dieses Mal an der Aushaltung der Sortimente und damit an der in der Praxis blichen Vorgehensweise bei der Holzernte in Fichtenreinbest nden Zur bersicht werden jeweils die Erntekosten sowie der erntekostenfreie Erl s auf der Basis der heutigen Kostens tze berechnet um einen einfachen berblick ber die zus tzlichen M glichkeiten zu geben die dem Nutzer nach Anwendung der Software noch zur Verf gung stehen Diese Berechnungen werden mit Hilfe von durchschnittlichen Holzpreisen aus dem Monat Juli 2006 IHB 2006 angestellt 3 Eine bemessene Anzahl von Haubarkeitsst mmen solche die die Endnutzung erreichen wird systematisch gef rdert Dazu werden au er den abgestorbenen absterbenden und kranken St mmen Baumklasse 5 auch teilweise diejenigen entnommen welche die Entwicklung der Haubarkeitsst mme behindern also St mme der Klassen 2 und 1 MOSANDL 2003 211 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 1 Der Originalbestand im durchschnittlichen Alter von 45 Jahren Der sich im Forstamt Paderborn befindliche Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 45 Jahren dient als Ausgangsszenario f r die weitere Entwicklung Zuerst werden noch einmal kurz die tats chlichen Verh ltnisse aufgezeigt s Tabelle 68 und Abbildung 142 Tabelle 68 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnitts
264. eutlich schwieriger zu ermitteln Auswertungen von Luftaufnahmen sind wegen berschirmungen der R ckegassen durch Baumkronen zum Teil nur schwer m glich Nimmt man aber eine bestm gliche Datenqualit t der Positionsangaben als Voraussetzung an bleibt nur die terrestrische Einmessung des Gassensystems vor Ort als M glichkeit zur Datengewinnung Als Alternative zu diesem recht zeit und kostenaufwendigen Vorgehen besteht die M glichkeit ein idealisiertes Gassensystem in das Modell zu integrieren Dabei k nnen Informationen aus Begehungen oder Handskizzen der Revierleiter mit einflie en Vorab kann aber auch ein fester R ckegassenabstand definiert werden der zu einer streng schematischen Aufteilung der Fl che f hrt Ausgehend von der tats chlichen Bestandesfl che wird das neue Gassennetz in einem GIS gezeichnet Anschlie end k nnen die Koordinaten der einzelnen Segmente abgelesen und nach Umrechnung auf das lokale Koordinatensystem und Transformation auf das softwareinterne Koordinatensystem schlie lich in das Modell integriert werden s Abbildung 5 OB a a a2 41 40 ji nd 11 ny ng 1 3 99 100 101 10 J 7 103 104 105 106 107 7 97 ie u Be a a er 1S e Abbildung 5 Schematische Einteilung des R ckegassennetzes mit einem regelm igen Abstand von 20 m F r die Polterpl tze lassen sich die Koordinaten nach Absprache mit dem Revierleiter problemlos
265. every day by changing a multitude of individual parameters The verification of the new model has been done without any problems and finished successfully but the validation is much more complex POHL 2006 was able to reproduce a really existing stand by measuring approximately 400 trees that were cut and hauled by one harvester and one forwarder during an especially planned harvesting operation Additionally the values of the harvester calculated by the model have been compared with values from six different time studies which have been extracted out of literature In the end the results for both of the machines were satisfactory At the moment the model in its current state will be used for research in the first place by simulating and evaluating certain working systems in certain forestal situations as well as in lectures at universities and colleges of higher education A practical use apart from scientific experiments would be too early because the user friendliness is insufficient and the validation work has not yet been finished Nevertheless this dissertation represents a significant step on the field of harvesting simulations that has already been appreciated during several presentations on national and international conventions and conferences Inhaltsverzeichnis TIEINEEIEUNG Er a ee en aaa ab an TE LeEr e ER Ener a eu a aa a AES 1 2 2IELE DER ARBEIT A 2222 20 12 22202 se Bee Fa Se nel a raa aaa una aaa ar ea ea a aaa ehe aaa aal 4 2 1
266. ew hlten Bestand am besten geeignet sind e Reduktion von Umweltbelastungen durch R ckung und Transport durch verbesserte Einsatzkoordination e Bessere Berechnungs und Verhandlungsgrundlagen f r zuk nftige Entscheidungen e M glichkeit des direkten Vergleichs unterschiedlicher Holzernteszenarien zur Darstellung konomischer und kologischer Zusammenh nge zu Lehrzwecken Ein erstes Simulationsmodell wurde von BRUCHNER entwickelt Trotzdem gilt es das gro e Entwicklungspotenzial dieses Forschungsansatzes noch deutlich tief greifender auszusch pfen Diese Aufgabe wird im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit fortgesetzt Die genauen Zielsetzungen sind im folgenden Kapitel beschrieben 2 Ziele der Arbeit 2 Ziele der Arbeit 2 1 Abgrenzung zu den Zielen vorangegangener Arbeiten Um die Ziele der in diesem Dokument beschriebenen Forschungs und Entwicklungsarbeiten besser verst ndlich zu machen und dabei gleichzeitig eine deutliche Abgrenzung zu den Zielen der Arbeit von BRUCHNER 2004 sicherzustellen sollen diese nun erl utert und die Vorgehensweisen bei ihrer Umsetzung kurz beschrieben werden BRUCHNER formulierte 2004 in Kapitel 2 ihrer Arbeit folgende vier Zielsetzungen 1 Einordnung des Forstmodells in das Produktionsmanagement Auf den ersten 50 Seiten ihrer Dissertation beschreibt BRUCHNER sehr detailliert inwieweit Simulation inhaltlich dem Produktionsmanagement angeh rt und wie man dieses logistische Hilfsmitt
267. ezeit also der GAZ im Nadelholz 24 5 und im Laubholz 26 3 Allgemeine Zeiten abgezogen werden m ssen um die RAZ zu erhalten Nadelholz Laubholz Tabelle Werte zur Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau 24 5 26 3 Die RAZ ist dabei wie folgt untergliedert Anteile der RAZ F llen 30 Entasten 55 Diese Werte zur Aufmessen 15 Berechnung und nutzen Einschneiden RAZ Abbildung 63 Werte zur Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau und Aufteilung der RAZ in die einzelnen Prozess Abschnitte Wie in Abbildung 63 aufgezeigt ist es im n chsten Schritt notwendig die errechnete GAZ inklusive der Zuschl ge auf das Niveau der Reinen Arbeitszeit RAZ zu reduzieren um diesen f r die sp tere Auswertung wichtigen Wert zu ermitteln Die anzuwendenden Werte k nnen ebenfalls Abbildung 63 entnommen werden Es wird zwischen Laub und Nadelholz unterschieden Die erhaltene RAZ soll dann noch in die einzelnen Prozess Abschnitte F llen Entasten und Aufmessen und Einschneiden unterteilt werden Diese Vorgehensweise ist n tig um im Ergebnisfenster das am Ende der Simulation erscheint die entsprechende Dauer jedes einzelnen Arbeitsschrittes darstellen zu k nnen Weiterhin wird bei der Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau automatisch die entsprechende Dauer der AZ ermittelt Dieser Wert soll ebenfalls im Ergebnisfenster aufgef hrt werden Zusammenfassend noch einmal das Vorgehen zur Ermittlung vo
268. fern zu k nnen Auch die Anzahl der Stellschrauben also der variablen Eingangsparameter die durch den Nutzer frei ver nderbar sind ist aufgrund der berschaubaren T tigkeiten begrenzt Die durchgef hrten Versuche mit dem Parameter Zeitgrad zeigen aber dass sich dessen Einfluss auf die Simulation problemlos nachweisen l sst und somit eine realit tsnahe Darstellung des Arbeitssystems Pferd im Modell m glich ist Erschlie ungssysteme Die zahlreich durchgef hrten Versuche zu den einzelnen Arbeitssystemen wurden in allen F llen parallel mit einer Erh hung der R ckegassenabst nde durchgef hrt Dabei vergr erte sich der Abstand der drei idealisierten Gassensysteme von 20 m auf 30 m und 40 m wobei gleichzeitig der Anteil an Wuchsfl che zunahm und damit auch realistische Ver nderungen beim aufstockenden Bestand auftraten So erh hte sich die Anzahl der Ernteb ume bei Reduktion der R ckegassen blieb dabei aber immer im Rahmen des vorgesehenen Entnahmesatzes ca 15 Mit Ausnahme der Systeme Schlepper und Motormanuelle Holzernte deren Tarife die Auswirkungen der zur ckzulegenden Fahrstrecken bzw Fu wege nicht ber cksichtigen konnte bei allen anderen Arbeitsystemen eine Ver nderung der untersuchten Leistungskennzahlen als Reaktion auf das modifizierte Erschlie ungssystem beobachtet werden Dem Nutzer wird somit die M glichkeit einger umt neben den frei einstellbaren Systemparametern und den Eigenschaften d
269. fluss unterschiedlich weit auseinander liegender R ckegassen nicht nachgewiesen werden zeigen sich die Auswirkungen beim Pferd sehr deutlich Entscheidend ist der Vergleich der zwei eingesetzten Tarife bzw der entsprechenden Formeln Die Produktivit t des Schleppers wird in Minuten pro Festmeter berechnet wobei die einzige Eingangsgr e das jeweilige St ckvolumen des vorzur ckenden bzw zu r ckenden Stammabschnitts darstellt Bei dieser Pr misse ist es leicht ersichtlich dass die Auswirkungen einer Abstandsver nderung zwischen den R ckegassen auf die TAP nicht darstellbar sind Der Tarif mit dessen Hilfe der Zeitverbrauch des Pferdes berechnet wird liefert zwar Ergebnisse die in Festmeter pro Pferdearbeitsstunde angegeben werden arbeitet aber sowohl mit der individuellen St ckmasse als auch mit der tats chlichen Vorr ckentfernung als Eingangsgr en Daher lassen sich die ver nderten Arbeitsbedingungen beim Vorr cken jedes einzelnen Stammabschnitts im Modell rechnerisch abbilden Das in Abbildung 138 dargestellte Ergebnis ist also Ausdruck dieses Rechenweges denn mit zunehmendem Gassenabstand werden die Vorr ckentfernungen der einzelnen Abschnitte zu den Gassen hin immer gr er Durch die immer l nger werdenden Laufwege des Pferdes steigt automatisch der Zeitverbrauch pro Abschnitt was durch die abnehmende TAP deutlich wird 193 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf die Kosten pro F
270. ft und Angewandte Informatik der TU M nchen http tumb1 biblio tu muenchen de publ diss ww 2004 bruchner html 1 Einleitun Forstrevier S gewerk Hiebspl ne f r ein bis zwei Jahre erstellen Auszeichnen Kluppen der ausscheidenden online Best nde Information ber Hiebsm glichkeiten 1 Bestandesdatenbank f Aufi gie Be online l r Aufarbeitung nach Kundenauftrag automat Vermessung Abschnittsdaten an Forstamt Naturalkontrolle Hiebsabrechnung Rechnungsstellung Fuhrleute einweisen Abfuhr Abbildung 1 Eingliederung der Simulation in ein Beispiel f r die Abl ufe forstlichen Produktionsmanagements Quelle HEMM 2002 BRUCHNER 2004 verfolgte in ihrer Arbeit die Grundidee Simulation als Teil des Supply Chain Managements in Form eines Entscheidungsunterst tzungsinstrumentes zur Steigerung von Effektivit t und Effizienz der eingesetzten Maschinensysteme in der forsttechnischen Produktion zu verwenden s Abbildung 1 Wesentliche Vorteile liegen nach THEES 1998 bei entsprechender Verf gbarkeit der notwendigen Inventurdaten in folgenden Punkten e Auswahl derjenigen Waldbest nde f r eine Ernte die sich zur Erf llung der Kundenbed rfnisse hinsichtlich Baumarten Sortimenten Kosten etc besonders eignen e Zeitliche und r umliche Koordinierung von Hiebsma nahmen e Simulation und Bewertung unterschiedlicher Einschlagsverfahren und Maschinenkombi nationen die f r den ausg
271. g eine Liste im ASCIlI Format mit einzelbaumweisen Informationen inklusive Definition der Ernteb ume die bei den einzelnen Durchforstungs bzw Endnutzungsma nahmen entnommen werden ber insgesamt f nf Altersstufen berechnet Die zeitlichen Abst nde zwischen den in AutoMod simulierten Eingriffen betragen jedes Mal exakt 10 Jahre Diese Vorgehensweise ist rein schematisch angeordnet um die M glichkeiten der Simulation ber die einzelnen Altersstufen hinweg zu verdeutlichen Tats chlich wurden In SILVA alle f nf Jahre Eingriffe simuliert Um die unterschiedlichen 210 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg Auswirkungen der Bestandesalterung auf die Holzernte aber besser darstellen zu k nnen werden f r die hier pr sentierten Versuche nur die Eingriffe in Abst nden von zehn Jahren betrachtet Dem Nutzer liegen also die notwendigen Daten vor die er f r eine Modellierung seiner zuk nftigen Best nde ben tigt Im Programm HOLZERNTE kann er im Anschluss die Aushaltung der Sortimente in Abh ngigkeit des jeweiligen Bestandesalters frei definieren In diesem Beispiel soll nun der ausgew hlte Bestand in seiner Entwicklung ber die Alterstufen von 45 55 65 75 und 85 Jahren dargestellt werden Innerhalb dieser f nf Modelle wird im Anschluss ein Holzernteingriff simuliert wobei in SILVA als Eingriffsart eine m ige Hochdurchforstung gew hlt wird Die Auswahl der zur Ernte einges
272. g VI aufgef hrt Auswertung 37 36 5 De 36 N e R ckegassenabstand 20 m Pd O 355 a R ckegassenabstand 30 m R ckegassenabstand 40 m 35 X 34 5 34 EEE T 8 9 10 11 2 13 Ladekapazit t fm Abbildung 114 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Betrachtet man die Auswirkungen einer Ladekapazit tserh hung ist in allen drei Szenarien eine Minderung der RAZ erkennbar s Abbildung 114 Je mehr Masse der Forwarder mit einer Fuhre transportieren kann umso geringer wird die Anzahl an Fuhren insgesamt Die Maschine muss also weniger Fuhren durchf hren um die gesamte Holzmenge zu r cken Dies f hrt zu einer Absenkung der RAZ Beispielsweise konnte bei einem Gassenabstand von 20 m durch die Erh hung der Ladekapazit t von sieben auf dreizehn Festmeter eine Reduktion der RAZ um 0 8 h erreicht werden 163 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Dieser Wert erscheint auf den ersten Blick nicht sonderlich hoch allerdings muss dabei beachtet werden dass der Forwarder wenn er voll beladen ist automatisch zum n chstgelegenen Polterplatz f hrt Im aktuellen Modell existieren insgesamt vier dieser Pl tze was dazu f hrt dass die Maschine von jedweder Position im Bestand aus nur eine relativ kurze Fahrtstrecke zur ck
273. g der Endergebnisse in MS Excel Verwendung ronten Anzahl der Arbeiter Vorgabe durch Benutzer Beim Simulationsstart werden entsprechend viele Waldarbeiter erzeugt Frontend Vorgabe durch Benutzer Zeitgrad Arbeiter 1 3 Auf alle Zeiten in der Simulation wird der Zeitgrad mit aufgeschlagen Frontend Vorgabe durch Benutzer i l Geldfaktor Arbeit Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung ronten Entsch digung Motors ge Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Lohnbegrenzung Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung 299 Anhang Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en f r das System Forwarder Treibstoffverbrauch Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Vorgabe durch Benutzer Treibstoffpreis Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Frontend Vorgabe durch Benutzer r EAS Ruestzeit Nach Simulationsbeginn wird die R stzeit verbraucht Frontend Fahrgeschwindigkeit Vorgabe durch Benutzer beladen auf der Forststra e Frontend Beim Befahren eines neuen Abschnitts wird bei Bedarf die Geschwindigkeit
274. g der Kranreichweite des Harvesters auf die Anzahl nicht geernteter B ume bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die Ergebnisse der Simulationsl ufe zeigen dass die einzelnen Modelle in der Lage sind die in der Versuchshypothese formulierten Erwatungen zu erf llen Es wird deutlich dass die Ver nderung der Kranreichweite von 7 m auf 13 m den erwarteten Effekt hat Mit zunehmender Kranreichweite k nnen immer mehr Ernteb ume erreicht und aufgearbeitet werden bzw es werden immer weniger B ume 136 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen nicht erreicht s Abbildung 93 Befinden sich beispielsweise bei einem Gassenabstand von 30 m und einer Kranreichweite von 7 m noch 710 Ernteb ume au erhalb des Einzugsgebietes der Maschine so sind es bei einer Reichweite von 13 m nur noch 169 Dieser Effekt ist bei s mtlichen Versuchsl ufen zu beobachten Dabei ist zu beachten dass sich der Harvester im Modell immer nur direkt auf der R ckegasse bzw Forststra e bewegt Ein Verlassen dieser Fahrbahnen z B ein kurzes Einbiegen in den Bestand wie es in der Praxis manchmal vorkommen kann ist nicht m glich Auch die zweite Hypothese kann belegt werden Durch die Erweiterung des Gassenabstandes kommt es insgesamt zu einer Erh hung der Erntebaumanzahl um 160 St ck s Tabelle 50 Diese B ume werden im Modell automatisch an den Stellen platziert an denen zuvor R ckegassen verlaufen sind
275. g der Ladekapazit t bzw der Produktivit t Ebenso f hrt eine Anhebung der Gassenabst nde zu Kostensenkungen da auch in diesem Fall die Produktivit t zunimmt Die teilweise auftretenden Schwankungen sind Ausdruck der im Zusammenhang mit den RAZ Ergebnissen bereits besprochenen Einflussfaktoren kurze RAZ und Optimale Fuhrenanzahl Auswirkungen auf den Zeitanteil f r das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Ladekapazit t bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders ausgehend von 10 fm Ladekapazit t in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung der Ladekapazit t auf bis zu 13 fm der Zeitanteil f r das Befahren Hypothese 1 der Gassen und Wege abnimmt und dass durch eine Verminderung der Ladekapazit t auf bis zu 7 fm der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass der Hypothese 2 Zeitanteil f r das Befahren der Gassen abnimmt 167 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 75 74 Zeitanteil f r das Fahren bei 72 R ckegassenabstand 20 m s Zeitanteil f r das Fahren bei R ckegassenabstand 30 m 4 Zeitanteil f r das Fahren bei R ckegassenabstand 40 m
276. geplanten Experimenten empirisch ermittelt und mit den Rechenergebnissen verglichen werden Die Grundfragen der Modell Validierung richten sich nach dem Grad der bereinstimmung mit den zu modellierenden realen Vorg ngen Man muss die Genauigkeit die Zuverl ssigkeit das Modellverhalten und die Datenkonstellationen beachten Bei einem auf diese Weise validierten Modell wird nachgewiesen dass das reale System als Modell hinreichend genau nachgebildet werden kann Im Bereich der Holzerntesimulation ist es aufgrund der starken Heterogenit t forstlicher Strukturen sehr aufwendig Validierungsversuche in ausreichender Anzahl durchzuf hren Nach Ansicht der Modellentwickler sollte die Einwertung der vom Modell berechneten Ergebnisse anhand von mindestens f nf verschiedenen Versuchsszenarien auf ihre Genauigkeit hin berpr ft werden Diese Arbeiten sind allerdings mit einem erheblichem Zeit und Kostenaufwand verbunden und konnten daher nicht vollst ndig im Rahmen des hier beschriebenen Projektes durchgef hrt werden Sozusagen als erste Stufe der Modell Validierung beobachtete POHL 2006 eine Holzerntema nahme in jenem Testbestand des Forstamtes Paderborn der bereits in AutoMod modelliert worden war Die mit Hilfe von vorab erfolgten Einmessungen und w hrend der Holzernte durchgef hrten Zeitstudien erhobenen Systemdaten wurden nach Reproduktion der tats chlichen Verh ltnisse im Modell mit den am Computer berechneten Ergebniswerten verglichen
277. gger Harvester Kranreichweite 13 m Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Varlanle re ee ren ehe ra nee rarIE E EAEN a ni ent 205 Vergleich der Ergebniswerte der Harvester Simulation im Testbestand mit Original und erweitertem Erschlie ungssystem ohne und mit Einbeziehung des Aufhiebs der zus tzlichen Gassen 208 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 45 Jahren 212 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 45 Jahren 213 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 55 Jahren 214 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 55 Jahren 215 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 65 Jahren 216 276 Verzeichnisse Tabelle 73 Tabelle 74 Tabelle 75 Tabelle 76 Tabelle 77 Tabelle 78 Tabelle 79 Tabelle 80 Tabelle 81 Tabelle 82 Tabelle 83 Tabelle 84 Tabelle 85 Tabelle 86 Tabelle 87 Tabelle 88 Tabelle 89 Tabell
278. gig von allen anderen Funktionsm glichkeiten muss gew hrleistet sein dass ein potenzieller Nutzer in angemessener Zeit und ohne besonders gro en Lernaufwand in der Lage ist alle notwendigen Voreinstellungen in den entsprechenden Men s zu treffen und den Simulationslauf zu starten Das auf der Basis von AutoMod zu entwickelnde Modell wird unter der Pr misse einer m glichst gro en Benutzerfreundlichkeit konzipiert Dennoch ist es aus Zeit und Kostengr nden nicht immer m glich alle w nschenswerten Optionen und Vereinfachungen mit einzubeziehen Im Folgenden wird nun zuerst die Benutzeroberfl che das so genannte Frontend vorgestellt und ihre Funktionen im Einzelnen erl utert 5 2 Men funktionen Die Benutzeroberfl che des AutoMod Modells wird mit Hilfe der Software MS Access entwickelt da hier auch s mtliche f r eine Simulation ben tigten Datentabellen verwaltet werden Zuerst wird ein berblick ber das Er ffnungsmen gegeben welches der Nutzer beim ersten ffnen des Frontends zu sehen bekommt s Abbildung 30 21 Die Unified Modeling Language ist eine von der Object Management Group OMG entwickelte und standardisierte Sprache f r die Modellierung von Software und anderen Systemen Im Sinne einer Sprache definiert die UML dabei Bezeichner f r die meisten Begriffe die f r die Modellierung wichtig sind und legt m gliche Beziehungen zwischen diesen Begriffen fest Die UML definiert weiter grafische N
279. grad 100 2 Arbeiter 3 Zeitgrad 130 TAP fm MAS 20 30 40 Durchschnittl R ckegassenabstand m Abbildung 111 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades bei drei Waldarbeitern auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP pro Arbeiter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Arbeiter 3 liegt in allen drei Bestandesszenarien mit einer TAP von 2 8 deutlich ber den Werten von Arbeiter 2 TAP 1 9 und Arbeiter 1 etwa 1 4 Das bedeutet dass Arbeiter 3 in einer Maschinenarbeitsstunde doppelt so viele Festmeter Holz aufarbeitet wie Arbeiter 1 s Abbildung 111 Bez glich der ver nderten R ckegassenabst nde ist zu sagen dass sich die TAP bei allen drei Waldarbeitern nicht ver ndert Der Ausrei er in der TAP von Arbeiter 1 bei der 40 m Variante erkl rt 159 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen sich durch die im Vergleich mit den anderen beiden Erschlie ungsszenarien um etwa 2 2 gr ere Holzmenge die der Arbeiter in diesem Fall geerntet hat Seine TAP erh ht sich dadurch von 1 4 auf 1 5 fm pro MAS Da die Arbeiter ihren jeweils n chsten Erntebaum unter Ber cksichtigung des Sicherheitsabstandes zu ihren Kollegen ausw hlen kann es passieren dass ein Arbeiter einige B ume weniger bearbeitet ein anderer daf r einige mehr Zu dieser Situation kommt es also bei einem Abstand von 40 m bei dem Arbeiter 1 durch seine etwas h here TAP den k
280. gt 0 0 0 lt keine gt 0 lt keine gt 0 0 0 lt keine gt 0 lt keine gt 0 0 0 lt keine 0 lt keine gt 0 1 path_mov_dtl s 0 0 lt keine gt 0 lt keine gt 0 0 lt keine gt 0 lt keine gt 7 i 0 0 lt keine gt 0 lt keine gt 0 0 0 Abbildung 24 Automatische Zuordnung jedes Erntebaumes zu einer Bezugsr ckegasse bzw zu einem Kontrollpunkt und Berechnung der Distanz in Meter Ein Baum wird also im Verlauf der Positionierung mit Informationen dar ber versehen ob er sich berhaupt auf der Bestandesfl che befindet welcher R ckegasse bzw welchen Kontroll und Ablagepunkten er zugeordnet und in welcher Abteilung er aufgestellt wird Die Zuordnung zu einer Abteilung ist notwendig da es an bestimmten Stellen bei der Verteilung der Quadranten ber die Fl che zu einer berschneidung kommen kann s Abbildung 25 ul ee A u Quadrant mit Einzelbaumdaten f r Abteilung A2 lt T gt B ume die zu Abteilung A2 geh ren und deren Quadrant dieser Abteilung zugeordnet ist die sich allerdings aufgrund von berschneidungen auf der Fl che von Abteilung A1 befinden Diese B ume werden daher vom Programm NICHT aufgestellt da an diesen Positionen B ume der Abteilung A1 positioniert werden Abbildung 25 berschneidung von Bestandesfl che und Quadranten Hier kann wiederum mit speziellen Abfragen in MS Access gearbeitet werden In diesem Fall wird ber cksichtigt auf welchem Fl chenteil z B Abte
281. gung gestellt werden um eine zus tzliche Zeitersparnis zu erm glichen Dem Nutzer sollte gleichzeitig eine Liste sowie eine Abbildung der nummerierten Gassen und Gassenabschnitte zur Verf gung gestellt werden mit deren Hilfe er die Maschinen auch eigenst ndig navigieren kann 258 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick 2 3 Simulation steigungs bzw gef llebedingter Auswirkungen auf die Arbeitssysteme Nach Implementierung eines digitalen Gel ndemodells k nnten die Auswirkungen von Gef lle und Steigung auf die Arbeitssysteme simuliert werden Dies betrifft besonders die Produktivit t der Maschinen Aus diesem Grund m ssten zus tzliche Literatur und evtl Praxisstudien zu diesem Themenfeld durchgef hrt werden 3 Simulation zusammenh ngender Fl chen 3 1 Darstellung mehrerer r umlich zusammenh ngender Best nde in einem Modell inkl Simulation von Interaktionen Als weiterer Punkt wird die Erweiterung der zu simulierenden Fl chen bzw Best nde angesehen Ziel muss es sein mehrere fl chig zusammenh ngende Best nde sowie Interaktionen zwischen diesen in einem Modell zu simulieren Dazu geh rt beispielsweise die Implementierung neuer Baumarten und Bestandesformen aber auch die Darstellung von Umsetzvorg ngen von einem Bestand zum anderen Den limitierenden Faktor bei diesem Entwicklungsschritt stellt zurzeit noch die Hardware dar Im Moment wird von einer sinnvoll zu simulierenden Maximalfl che von ca
282. h den 00 Maschinenkosten E MAS 000 Maschinenkosten ermitteln Abbildung 74 Men des Arbeitssystems Schlepper zur Einstellung der verschiedenen Parameter Auch bei diesem Arbeitssystem besteht die M glichkeit den Treibstoffverbrauch den Treibstoffpreis die Zangenkapazit t die Maschinenkosten sowie einen Zeitgrad zur Darstellung unterschiedlicher Fahrerleistungen festzulegen s Abbildung 74 Dieser Wert dient dann als Faktor zur Umrechnung der entsprechenden Gesamtarbeitszeit Zus tzlich ist ein Zuschlagswert f r w hrend der Arbeit aufgetretene Bestandessch den einstellbar Alle weiteren einstellbaren Systemparameter sind in Tabelle 12 aufgef hrt 104 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Tabelle 12 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Schlepper Parameter Wert Einheit Bemerkungen Quelle www timberjack de Treibstoffverbrauch 12 MAS Der Verbrauch kann je nach Maschinentyp variieren Sons Treibstoffpreis Frei w hlbarer Wert Frei w hlbarer Wert Die R stzeit dient der Vorbereitung Ruestzeit Min i der Maschine vor dem eigentlichen Arbeitbeginn Dieser Wert gilt f r die Zange eines Timberjack 360 D PR 5 die Fl che wird verglichen mit der Summe der www timberjack de Zangenkapazit t 0 75 m Grundfl chen gemessen in der Mitte jedes zu transportierenden Abschnittes 2003 Zeitgrad Frei w hlbar dient der Simulation unte
283. h auf dem Holzmarkt nur kurz vor der Ernte pr zise formuliert werden 13 Das Verh ltnis von tats chlicher Bestandesgrundfl che oder Vorrat je ha zu den entsprechenden Werten der Ertragstafel z B 0 9 oder 1 1 KRAMER AK A 1995 14 in der praktischen Forstwirtschaft wird der Durchmesser eines stehenden Stammes in 1 3 m H he gemessen und als Brusth hendurchmesser BHD bezeichnet KRAMER AK A 1995 15 Die Aufbereitung Zerlegung der gef llten B ume in einzelne dem Verwendungszweck entsprechende Teile 1 Umfassende Ergebnisdokumentation Schriften und Karten hinsichtlich Zustandserfassung und Planung der Forsteinrichtung eines Forstbetriebes KENNEL 2001 25 4 Datengewinnung und Datenaufbereitun Baumartenanteil Bestockungsgrad Alter der einzelnen Baumarten Informationen ber Eingriffsart und volumen Abbildung 9 Auszug aus einem Forsteinrichtungswerk des zu simulierenden Testbestandes 4 3 2 Modellierung des aufstockenden und ausscheidenden Bestandes Um genaue Einzelbauminformationen ber die Position der B ume sowie Qualit t Durchmesser L nge und Volumen der St mme und oder Stammabschnitte zu erhalten ist ein komplizierter Prozess zu durchlaufen der nun n her beschrieben wird s Abbildung 10 Baumliste des vollst ndigen und des ausscheidenden Bestandes Einzelbaumweise Informationen ber Qualit t Durchmesser L nge und Volumen der St mme oder Sta
284. h nicht vollst ndig ausreichender Datens tze und des hohen Kostenaufwandes konnten manche Entwicklungen die schlie lich eine noch gr ere Ann herung an die bergeordnete Zielvorgabe bedeuten w rden noch nicht umgesetzt werden Um welche es sich dabei handelt wird im weiteren Verlauf n her erkl rt 250 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Festzuhalten bleibt dass alle Teilziele die man sich zu Beginn der Arbeit gesetzt hatte auch tats chlich erreicht wurden Es ist gelungen einen tats chlich existierenden Bestand im Modell abzubilden Dieser Bestand konnte aufgrund fehlender Informationen nicht einzelbaumweise rekonstruiert werden die wichtigsten Kenngr en Baumartenanteile Alter Durchmesser H he Bestockungsgrad Eingriffsart entsprechen aber auch im Modell der Realit t Weiter ist es m glich insgesamt den Einsatz von f nf Arbeitssystemen alleine oder in verschiedenen Kombinationen zu simulieren und zahlreiche Ergebnisgr en auf der Basis einzelbaumweiser Berechnungen zu erhalten Das Modell dient dabei nicht alleine als Umgebung f r die Darstellung und Simulation des einen ausgew hlten Testbestandes sondern kann je nach Wunsch und nach Verf gbarkeit der notwendigen Daten v llig frei durch den Nutzer ver ndert werden Jedes Bestandesszenario ist darstellbar auch k nnten weitere Arbeitssysteme in das Modell implementiert werden Der Phantasie sind an dieser Stelle nur die Grenzen des Vorhandense
285. hang Holzernte Ergebnisse Vorkalkulation Ergebnisse FWJ FA FB HNr Var Bkl FBB Abt Unterabt Best Einh Hiebsfl che 2002 300 1 1 7 1 x T i 10 00 Ha FA Forstdirektion Freiburg FB SHC Seilkranhieb Langholz Einsatzbereich Normalbestand am Hang ab BHD 30 Aufarbeitung Zeitlohn na ch EST Regie Bringung Mittelstarker Seilkran Unternehner Sorten und Bruttoerl s Fichte 74 St ck BHDa 39 7 cm m R BH Dg 40 0 cm n R mittl Volumen 1 66 V m m R 1 31 Em o R H henstufe 2 Formigkeitsstufe 0 Los Sorte G re Klasse Anzahl L nge Mdm St ckvol Volumen Bruttoerl s l St ck m cm o R Efm Efm St 6 e EUR S G l l l I l l I 11 Sth lang B L3a l 20 18 85 30 9 1 420 28 41 74 29 L3b l 2 20 00 36 0 2 036 4 07 11 4 1 c L3a I 4 19 00 31 5 1 490 5 96 16 6 l 26 18 96 I 1 480 38 44 a0 l l l l l l I 13 PZ lang B L2a l 14 19 43 23 8 0 866 12 13 2512 L2b l 26 19 85 26 9 1 126 29 27 59 30 I l a c L2a l 2 20 00 21 4 0 720 1 44 3 1i A L2b I 6 19 17 26 5 1 064 6 39 13 71 I 48 19 65 I 1 030 49 23 51 aai l I l I 15 Gipfel c L2a l 14 4 57 20 3 0 148 2 07 100 2i i 2 l 14 4 57 i 0 250 2 07 21 l f l l l l l l I 16 Kilben D L2b l 11 4 00 28 6 0 258 0 26 t 39 Bl L3a l 2 4 00 33 1 0 345 0 69 50 11 aiai L3b l 11 4 00 37 6 0 443 0 44 32 0 l 4l 4 00 I 0 350
286. hen mit dem Harvester relativ geringe Leistungsf higkeit bei der Motormanuellen Holzernte lassen einen Einsatz von Waldarbeitern im oben beschriebenen Bestand konomisch nicht sinnvoll erscheinen Daher empfiehlt sich grunds tzlich der Harvester als Holzerntesystem Allerdings k nnen mit Ausnahme des Bestandesmodells mit einem idealisierten R ckegassenabstand von 20 m und bei einer festgelegten Kranreichweite des Harvesters von 10 m nicht alle Ernteb ume direkt von der Maschine aufgearbeitet werden Die B ume die au erhalb des Zugriffsbereiches liegen m ssen also parallel durch drei Waldarbeiter aufgearbeitet werden Die dabei produzierten Abschnitte k nnen im Anschluss wahlweise durch einen Forstspezialschlepper oder das R ckepferd an die Gassen vorger ckt werden Dort kommt dann der Forwarder der auf den Transport von Kurzholz spezialisiert ist zum Einsatz und r ckt die Abschnitte zu den an der Waldstra e gelegenen Poltern Prinzipiell k nnte diese Aufgabe ebenfalls durch den Schlepper ausgef hrt werden allerdings verf gt dieser hnlich dem Vergleich von Harvester und Motormanueller Holzernte im Kurzholzbereich gegen ber dem Forwarder nur ber eine geringe Produktivit t Das Haupteinsatzgebiet des Schleppers liegt neben dem Vorr cken beim Transport von Langholz an die Waldstra e Die Versuche werden unter ceteris paribus Bedingungen durchgef hrt Alle Einstellungen der einzelnen Arbeitssysteme bleiben unver ndert
287. hend ver nderten Gassennetzen Die dabei gewonnenen Daten sollen an dieser Stelle aber nicht in aller Ausf hrlichkeit dargestellt werden W hrend der Versuche traten keine anderen Verhaltensweisen bei den einzelnen Systemen auf als bei den in den Kapiteln 7 1 bis 7 5 beobachteten Simulationsl ufen Entscheidend ist daher nun der genaue Blick auf die Leistung der einzelnen Systeme bzw auf die beim Einsatz entstehenden Kosten Es gilt die betriebswirtschaftlich bestm gliche System Kombination f r die Durchf hrung der Holzernte und der anschlie enden R ckung des Holzes aus dem Bestand zu finden Hinzu kommt die Auswahl eines entsprechend am besten geeigneten Erschlie ungssystems Der Nutzer hat also die Wahl aus zwei Arbeitssystemen f r die Holzernte Harvester oder Motormanuelle Holzernte aus drei Systemen f r die Vorr ckung bzw die R ckung Forwarder Schlepper Pferd sowie aus vier Erschlie ungsszenarien Original Gassennetz und die Varianten mit 20 m 30 m und 40 m Abst nden zu w hlen In der Praxis wird der Entscheidungstr ger bei der Planung des Holzernteeinsatzes zuerst den betreffenden Bestand in Augenschein nehmen In diesem Fall geht es um einen 40 bis 50 Jahre alten Fichtenreinbestand mit einzelbaumweise beigemischter L rche Unter dieser Voraussetzung besitzt ein Holzernteeingriff den Charakter einer Durchforstung Die dabei anfallenden Sortimente sind dem Bestandesalter und der Baumart entsprechend wie folgt definiert
288. her nur in anderen Industriezweigen z B Automobilindustrie eingesetzte Simulationssoftware AutoMod zum ersten Mal auf den Bereich der Forstwirtschaft genauer gesagt den Bereich der forsttechnischen Produktion anzuwenden Durch Modellierung eines 1 ha gro en schematisch aufgebauten Fichtenreinbestandes und Simulation der beiden forstlichen Arbeitssysteme Harvester und Forwarder war es ihr m glich systemspezifische Kennzahlen Dauer Produktivit t und Kosten eines Holzernteeingriffs die unter Ber cksichtigung des direkten Einflusses verschiedener Bestandeseigenschaften Erschlie ungssystem Baumart Baumposition und Dimensionen der einzelnen St mme und Stammabschnitte berechnet wurden zu ermitteln Als Intention ihrer Arbeit formulierte sie damals das bergeordnete Ziel der Simulation real existierender forstlicher Strukturen auf Einzelbaum Ebene und ausgew hlter in der Praxis eingesetzter Arbeitssysteme die in Abh ngigkeit der speziellen Charakteristika der jeweiligen Bestandesszenarien Ergebniswerte liefert die wiederum zu einem sp teren Zeitpunkt als Grundlage f r Entscheidungs und Planungsaufgaben in der forstlichen Praxis dienen sollen BRUCHNER erreichte dieses Ziel in ihrer Arbeit nur zum Teil legte allerdings durch die Entwicklung eines ersten Basismodells den Grundstein f r die hier vorliegende Arbeit Das von ihr entworfene und in Kooperation mit IT Spezialisten der Firma Brooks realisierte Basismodell besa im Hinblick
289. hl stehenden Zuschlagsarten dargestellt Zuschl ge nach EST A Standorts und bestandesbezogene Hiebsmerkmale Zuschlag in 11 Hangneigung 12 Gel nde Bewuchs 21 Arbeiten an ffentlichen Strassen Eisenbahnen und Lichtleitungen 31 Besondere Bestandesmerkmale Behinderung bei Erstdurchforstung in sehr dichten an Nadelholzjungbest nden einzugeben C oss Die hier angegebenen Zuschl ge sind sowohl auf die Arbeiter als auch auf die Motors gen Vorgabezeit anzuwenden Zuschlag in mit Schnee Zuschlag in ohne Schnee Nr Hiebsmerkmal Stufe 1 ber 1 bis 15 2 ber 15 bis 25 3 ber 25 bis 35 4 ber 35 bis 45 5 ber 45 bis 5 6 ber 55 bis 65 Nr Hiebsmerkmal Behinderung Zuschlag In keine oder 0 geringe 1 1 2 Abbildung 59 Struktur der im EST vorgesehenen Zuschl ge Standorts und Bestandesbezogene Hiebsmerkmale Zuschl ge nach EST B Baumbezogene Hiebsmerkmale Zuschlag in 41 Formigkeit 42 L nge des Gr nastbereiches Nh Kronenl nge Lbh 43 L nge des D rrastbereichs Wasser reiser Nh Lbh v Durch den Nutzer einzugeben Die hier angegebenen Zuschl ge gelten komplett f r die Arbeiter Vorgabezeiten f r die Motors gen Vorgabezeiten gelten sie nur f r unentrindetes Holz EES Auspr gung Zuschlag Abschlag in OT aan aan raes m ee Oe re MEZELER O n m m m sehr kurzsch ftig
290. hme andere Verh ltnisse geherrscht haben Die errechnete Produktivit t bei einem Zeitgrad von 100 33 5 Efm h liegt in einem Bereich der darauf schlie en l sst dass in Finnland zum Zeitpunkt der Datenerhebungen gute Erntebedingungen vorgeherrscht haben m ssen Produktivit ten in dieser Gr enordnung lassen sich bei sehr homogenen Bestandesstrukturen einer nicht zu geringen St ckmasse einer hervorragenden Erschlie ungssituation einem erfahrenen Maschinenf hrer und eventuell einem nicht unerheblichen Anteil von Kahlschl gen an den insgesamt beobachteten Eingriffen durchaus erzielen Es ist bekannt dass diese Verh ltnisse in Skandinavien generell eher anzutreffen sind als in Mitteleuropa daher ist die deutliche Abweichung der Ergebnisse evtl mit diesem Argument zu begr nden Auf der anderen Seite k nnte allerdings auch die Leistung des w hrend der Referenzzeitstude beobachteten Maschinenf hrers insgesamt in einem unterdurchschnittlichen Bereich gelegen haben Dies sollte durch den Vergleich mit den in Tabelle 81 aufgef hrten Studien aber besser beurteilt werden k nnen Im Bezug auf die Vergleichbarkeit der ausgew hlten Zeitstudien mit den im Modell eingesetzten Formeln scheinen die vier mit einem Timberjack 1270 A durchgef hrten Hiebe sowohl hinsichtlich der eingesetzten Maschine als auch hinsichtlich der durchschnittlichen Werte f r BHD und Baumvolumen am besten geeignet Die Daten der Langzeitstudien auf deren Basis die einzel
291. hrend Die Beschleunigung ist aufgrund mangelnder Daten nicht VON BODELSCHWINGH des Beladevorgangs auf der 3 0 km h DEN N ber cksichtigt 2004 R ckegasse Arbeitsfahrt Entspricht dem maximalen Abstand vom jeweiligen Haltepunkt Kranreichweite 10 m auf der Mitte der R ckegasse bis zur Position des zu greifenden www timberjack de 2003 Abschnittes Ladekapazit t 10 fm www timberjack de 2003 Die Fl che wird verglichen mit der Summe der Grundfl chen 5 gemessen in der Mitte jedes zu transportierenden Abschnittes Zangenkapazit t 0 75 m www timberjack de 2003 An dieser Stelle wird erst einmal dieser Wert verwendet da f r die Forwarder Zange noch keine Daten vorliegen Frei w hlbar dient der Simulation unterschiedlicher Zeitgrad Fahrerleistungen Frei w hlbar beschreibt den Anteil produktiver MAS von MS Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ Dient der Simulation unterschiedlicher St rungsanf lligkeiten Anteil der Unterbrechungen an der Gesamtarbeitszeit GAZ Unterbrechungen von MS Dieser Wert errechnet sich automatisch nach Voreinstellung der MAS von MSJ Davon RWS WUS und AFS 1 Anteile der drei Unterbrechungstypen an der gesamten o von Unterbrechungen Unterbrechungsdauer hier wieder 100 Minimum 54 Min Schicht RWS Reparatur und Wartungsstunden Es wird eine RWS Most likely 186 Min Schicht Dreiecksfunktion beschrieben durch ei
292. hrt dass die GAZ geringer wird Dieses Ergebnis wurde im Hinblick auf die vorangegangenen Untersuchungen zur Reinen Arbeitszeit RAZ erwartet An verschiedenen Stellen z B bei einem R ckegassenabstand von 20 m und einem MAS Anteil von 70 und 80 oder bei einem Abstand von 40 m und den MAS Anteilen von 50 bis 90 treten keine Ver nderungen bei der GAZ auf Dabei kann es vorkommen dass es trotz einer Erh hung des MAS Anteiles an der GAZ nicht zu einer Ver nderung kommt da die entsprechende Schichtdauer noch zu kurz ist um die Anzahl der Unterbrechungen zu variieren Das bedeutet dass sich die Ver nderungen der GAZ bei einem Abstand von 40 m nicht so stark auf die Simulation der unterschiedlichen MAS Anteile auswirken wie bei Abst nden von 20 und 30 Metern Bei 40 m Gassenabstand ist eine relativ kurze RAZ zu beobachten 10 MAS d h die Maschine kann den Holzernteeingriff auf der ca 11 ha gro en Fl che im Normalfall innerhalb eines Tages erledigen F r 151 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen den Einsatz des St rungsmoduls ist diese geringe Arbeitszeit problematisch da das Modul an einem Arbeitstag bzw w hrend einer Schicht meist nur eine einzige Unterbrechung simuliert In diesem Fall wird bereits bei einem MAS Anteil von 50 an der GAZ nur eine Unterbrechung in die Simulation integriert Die im Anschluss vorgesehene Verringerung des MAS Anteils ist daher nur noch sehr eingeschr nkt m glich
293. htet Dazu werden folgende Informationen ben tigt e Informationen ber die Baumartenanteile und den Bestockungsgrad auf der Bestandesfl che e Informationen ber das Alter der B ume e Einzelbaumweise oder auf Mittelwerten basierende Informationen zu den Parametern BHD Brusth hendurchmesser und H he e Informationen ber die Position der B ume im Bestand e Informationen ber die geplante waldbauliche Eingriffsart und davon ausgehend einzelbaumweise Informationen ber den ausscheidenden Bestand e Informationen ber die Aushaltung der geernteten B ume e Einzelbaumweise Informationen ber Qualit t Durchmesser L nge und Volumen der St mme und oder Stammabschnitte die durch die Aufarbeitung entstehen 4 3 1 Das Forsteinrichtungswerk als Informationsquelle Als Informationsquelle f r die gesuchten Parameter Baumartenanteile Bestockungsgrad Alter der einzelnen Baumarten sowie Eingriffsart dient das Forsteinrichtungswerk s Abbildung 9 welches an den jeweiligen Forst mtern aufbewahrt und in geregelten Abst nden aktualisiert wird Ebenso sind Daten ber die H he und den Durchmesser des Grundfl chenmittelstammes enthalten KENNEL 2001 Die Qualit t und die Aushaltungskriterien der geernteten B ume sollten kurzfristig mit dem zust ndigen Forstamt bzw Revierleiter abgestimmt werden Diese Parameter k nnen in Anbetracht der stetigen Ver nderungen im Wald aber auc
294. iben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Anteils der MAS an der GAZ des Forwarders in Hypothese 1 diesem Fall dazu f hrt dass ausgehend von einem Anteil von 50 durch eine Erh hung dieses Anteils auf bis zu 100 die GAZ der Maschine abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 GAZ schrittweise abnimmt Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhang VIII aufgef hrt Auswertung 80 0 oO o D a 4 GAZ h R ckegassenabstand 20 m oO oO 8a GAZ h R ckegassenabstand 30 m a t a GAZ h R ckegassenabstand 40 m gt a o gt GAZ h g w a o 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ Abbildung 123 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Forwarders auf die Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Das Systemverhalten des Forwarders bei Anhebung der MAS Anteile an der GAZ gleicht dem des Harvesters Die GAZ sinkt stetig ab da der Anteil der Allgemeinen Zeiten kontinuierlich abnimmt s Abbildung 123 Gleichzeitig ist zu beobachten dass die Ausdehnung des Gassenabstandes zu keiner Ver nderung der GAZ Werte f hrt Die Abweichungen sind so gering dass sie graphisch nur schwer 173 7
295. ich geernteten Holzmenge R ckegassenabstand Abbildung 132 Auswirkung der Ver nderung der Arbeitsstrategie auf die tats chlich transportierte Holzmenge im Vergleich mit der tats chlich geernteten Holzmenge bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Hinsichtlich des Verh ltnisses von tats chlich geernteter zu tats chlich transportierter Holzmenge ist bei den Ergebnissen der einzelnen Versuchsl ufe in Abbildung 132 eine Abweichung zu erkennen W hrend bei den beiden Arbeitsstrategien R ckung an der Gasse vorkonzentrierter Abschnitte und Vorr cken im Bestand verstreuter Sortimente und R cken aus dem Bestand die gesamten tats chlich geernteten Holzmengen auch jeweils bis zu ihrem Endziel den Poltern an der Forststra e transportiert werden geschieht dies nicht bei der Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte deren Ziel die Ablage der Abschnitte in fest definierter Distanz von 3 m zur R ckegassenmitte ist So werden beispielsweise bei einem Gassenabstand von 20 m nur 88 3 der geernteten Masse auch wirklich vorger ckt d h 11 7 werden nicht bewegt Wie aber kommt es zu diesem Systemverhalten 185 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Der Grund warum nicht alle Abschnitte transportiert werden liegt an der Position ihrer Ablagepunkte Wie in Kapitel 5 5 n her erl utert haben die Forststra en und R ckegassen im Modell eine Breite
296. ich will be done in terms of this dissertation Although even in this publication the whole objective BRUCHNER ones formulated could not be fulfilled in total the author managed to integrate numerous innovations and enhancements within a new developed 11 ha big model of a really existing stand of spruce Thereby a few starting points of BRUCHNERT s strategy were adopted but the major part ofthe working concept had to be invented in a completely new way Under the authority of the Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten L BF of North Rhine Westphalia and in cooperation with the firm SimPlan Integrations from Witten Germany it was possible to build up a new stand model on the basis of AutoMod that is able to simulate every kind of stand area extraction line system stand including information on the freely selectable logs harvesting operation and a variety of five working systems harvester chainsaw workers forwarder skidder horse All of these tasks are just realizable if the needed data is available in an adequate quality This versatile by the help of different experiments proven usability of the latest model represents a significant progress in comparison to the first prototype BRUCHNER created It s the result of intensive research and tests in the domain of generating and simulating forestal structures opening and working systems which behaviour can be adjusted to every kind of scenario occurring in practice
297. ichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m und zus tzlich erh hter Erntebaumanz hl 2 33 4 iinalal 165 Abbildung 116 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Produktivit t bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M u ssssuensnnsnnssnnnnnsnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnonnnnnannnnnn 166 Abbildung 117 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 Mm nuussnsesssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 167 Abbildung 118 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf das Verh ltnis des Zeitanteils f r das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf4O mensch aaaea adai adada ad e E a T ae a a a Sa aa aaa aaae E 168 Abbildung 119 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M 2uusssnsensnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnenn 169 Abbildung 120 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r die Kranarbeit sowie f r das Befahren der Wege und Gassen an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von PAOA E ULE tO E EATA A E E E TEE 170 Abbildung 121 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des
298. iduell g ltiger Zeitgrad einstellbar ist Dieser Wert dient dann vor Beginn der Simulation als Faktor zur Umrechnung der entsprechenden Gesamtarbeitszeit GAZ pro Sortimentsabschnitt Zus tzlich k nnen Lohnfaktoren f r Arbeit und Motors ge sowie eine Lohnbegrenzungsschwelle festgelegt werden Die einzelnen Parameter werden in Tabelle 6 n her erl utert Tabelle 6 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Motormanuelle Holzernte Parameter Wert Einheit Bemerkungen Treibstoffverbrauch l hr Frei w hlbarer Wert Treibstoffpreis Frei w hlbarer Wert Schmiermittelverbrauch Vhr Frei w hlbarer Wert Schmiermittelpreis Frei w hlbarer Wert Anzahl der Arbeiter Stk Es k nnen maximal drei Waldarbeiter gleichzeitig simuliert werden Zeitgrad Arbeiter 1 3 F r jeden der drei Waldarbeiter kann ein eigener Zeitgrad definiert werden Dieser Faktor wird sp ter zur Lohnermittlung auf die berechnete Vorgabezeit GAZ der Geldfaktor Arbeit Cent Min einzelnen Arbeiter angewendet Dieser Faktor wird sp ter zur Lohnermittlung auf die berechnete Vorgabezeit GAZ der Entsch digung Motors ge Cent Min i E einzelnen Motors gen angewendet Dieser Wert erm glicht es eine feste Lohnobergrenze zu definieren die trotz gr erer Lohnbegrenzung E hr Arbeitsleistung einzelner Arbeiter nicht berschritten werden kann Diese Vorgehensweise ist bei der Verlohnung nach EST vorgesehen
299. ie ungssystemen Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 2 Harvester Wird die Leistungsf higkeit des Maschinenf hrers in der Simulation durch Erh hung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 gesteigert f hrt dies folgerichtig zu einer Abnahme der RAZ durch die schnellere Durchf hrung der produktiven Arbeitsschritte Positionieren des Aggregats F llen und Aufarbeiten Der Anteil der Fahrzeiten an der RAZ steigt somit an die Produktivit t nimmt ebenfalls deutlich zu und die Kosten pro Festmeter sinken proportional dazu ab Alle diese realistischen Effekte konnten unabh ngig von der jeweiligen Distanz der R ckegassen zueinander immer wieder beobachtet werden 7 1 3 Versuchsreihe 3 Auswirkungen von Ver nderungen des Anteils der Maschinenarbeitsstunden MAS an der Gesamtarbeitszeit GAZ des Harvesters auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Wie bereits erl utert setzt sich die Gesamtarbeitszeit GAZ eines Arbeitssystems aus der Reinen Arbeitszeit RAZ und den Allgemeinen Zeiten AZ zusammen Um die Bedeutung dieses Parameters im Modell zu verdeutlichen soll an dieser Stelle noch einmal kurz die Funktion des St rzeitenmoduls erl utert werden vgl Kapitel 5 2 Das Modul arbeitet im Wesentlichen mit dem in Prozent ausgedr ckten Verh ltnis von Gesamtarbeitszeit GAZ zu Reiner Arbeitszeit RAZ bzw zu den Allgemeinen Zeiten AZ Dabei wi
300. ie zuk nftig geplante Vorgehensweise im Forschungsgebiet Holzerntesimulation Im zweiten Teil werden pr zise Handlungsempfehlungen hinsichtlich einer konsequenten Weiterentwicklung des bestehenden Modells erl utert 11 3 1 Allgemeine Vorgehensweise Von Seiten der Forschung aus besteht kein Zweifel dar ber dass die in dieser Arbeit entwickelte Holzerntesimulation bereits ber ein gro es Potenzial und eine hohe Leistungsf higkeit bei der Abbildung forstlicher Strukturen und Arbeitsprozesse verf gt Aus diesem Grund soll auch in Zukunft weiter an der Verbesserung dieser Simulation gearbeitet werden Im Wesentlichen stehen aus heutiger Sicht dabei zwei unterschiedliche Vorgehensweisen zur Verf gung 1 Weiterentwicklung des bestehenden Modells 2 Implementierung der bestehenden Funktionen in die Software Cosimir Genaue Informationen ber die Art und Weise der Weiterentwicklung des bestehenden Modells gibt Kapitel 11 3 2 Zu der vom bisherigen Auftraggeber der Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten des Landes NRW favorisierten zweiten Vorgehensm glichkeit ist zu sagen dass eine Implementierung in die zur Darstellung gro fl chiger real existierender Waldfl chen Virtueller Wald genutzte Software Cosimir durchaus Potenzial bietet um das Ziel der Abbildung tats chlicher forstlicher Strukturen und Arbeitssysteme zu erreichen Inwieweit diese berf hrung gelingt ist zum heutigen Zeitpunkt schwer abzusch
301. iegend als Erg nzung des Harvesters in starkem Laubholz oder in schwer zug nglichen Lagen angewendet da es im Vergleich zum Harvester eine wesentlich geringere Produktivit t aufweist Die Waldarbeiter f llen den Baum im Bestand und arbeiten ihn vor Ort auf Vorgeliefert wird normalerweise durch einen Forstspezialschlepper mit Seilwinde stellenweise aber auch durch den Einsatz spezieller R ckepferde Liegen die Stammabschnitte nach der Ernte durch den Harvester oder der Vorr ckung durch einen Schlepper oder das Pferd an einer R ckegasse k nnen sie durch den Forwarder aufgeladen und zum Polterplatz an der Waldstra e ger ckt werden Der Forwarder kann dabei nur Kurzholz transportieren Lange St mme werden mit einem Forstspezialschlepper ger ckt Der Forstspezialschlepper kann sowohl f r das Vorr cken als auch f r das R cken von St mmen und Stammabschnitten eingesetzt werden Unter Einsatz einer Seilwinde ist er in der Lage die St mme und Stammabschnitte aus dem Bestand heraus zu ziehen und dann entweder an der Gasse abzulegen oder teilweise mit Hilfe einer R ckezange direkt an die Waldstra e zu r cken Das Pferd wird im Normalfall ausschlie lich f r das Vorr cken von Stammabschnitten verwendet Es kommt heute vorzugsweise auf nassen und nur unzureichend befahrbaren B den zum Einsatz da seine Leistungsf higkeit in weniger schwer zug nglichen Best nden im Vergleich zu den Systemen Forwarder und Schlepper deutlich geringer a
302. iese Sortimente zugeordnet werden Diese Information ist f r die SortenGruppenNr Einstellung der R ckestrategie des Forwarders notwendig Faktor der auf das Volumen mit Rinde der einzelnen Sortimentsabschnitte angewendet wird Diese Volumfaktor Information ist f r eine korrekte Beladung des Forwarders notwendig ash Information aus HOLZERNTE Nummer des Loses zu dem diese Abschnitte geh ren Die Lose k nnen os_Nr in HOLZERNTE frei definiert werden HKS_Sorte_Nr Information aus HOLZERNTE Nummer der Sorte zu der diese Abschnitte geh ren Information aus HOLZERNTE Festgelegte Sortenbezeichnhung des Abschnittes nach der HKS_Sorte Handelsklassensortierung HKS Information aus HOLZERNTE St rkeklasse die den Abschnitten nach der Mittenst rkensortierung der HKS_Klasse HKS zugeordnet wurde HKS_Guete_Nr Information aus HOLZERNTE Nummer der G teklasse der diese Abschnitte zugeordnet wurden ne Information aus HOLZERNTE Festgelegte G tebezeichnung des Abschnittes nach der Handelsklassensortierung HKS BHD BHD des Baumes dem diese Abschnitte zugeordnet wurden Verkn pfungsgr e bei der Zusammenf hrung von Einzelbaum und Sortimentsdaten Hoche H he des Baumes dem diese Abschnitte zugeordnet wurden Verkn pfungsgr e bei der Zusammenf hrung von Einzelbaum und Sortimentsdaten Mdm Mittendurchmesser der einzelnen Sortimentsabschnitte Laenge L nge der einzelnen Sortimentsabschnitte Volumen_mR
303. ilung A1 sich die einzelnen Quadranten befinden Die Codierung wurde im aktuellen AutoMod Modell des Testbestandes so vorgenommen dass alle Quadranten die sich auf der Fl che Abteilung A1 befinden mit einer zweistelligen Zahl beschrieben werden z B Quadrant 63 Wird ein Quadrant auf der Fl che Abteilung A2 aufgestellt bekommt er eine dreistellige Zahl z B Quadrant 103 Eine entsprechend formulierte Abfrage ordnet dann jeden einzelnen Baum nach folgendem Prinzip einer Bestandesfl che zu s Abbildung 26 37 4 Datengewinnung und Datenaufbereitun 1 146063 Quadrant Nummer lt 99 Abteilung A1 Quadrant Nummer gt 100 Abteilung A2 Be In diesem Fall besitzt der ER Quadrant die Nummer 9 daher wird er Abteilung A1 Abteilung zugeteilt Baum Nummer Bauman BHD Hoehe Volumen X Koordinste Y Koordinate Z Koordinste Entnahme 314 1 253 196 1509 1836 o Quadrant Abterlung o JAI AufForstweg AufR sckegass EntfemungGasse BezugsGasse Anzeigen L 0 0 lt keine gt L 1 Eine ID Nummer wird f r jeden Einzelbaum vergeben 2 Es wird berpr ft in welchem Quadranten sich Baum 146063 befindet gt er steht in Quadrant 9 3 Quadrant 9 geh rt nach festgelegter Definition zu Abteilung A1 Diese Information wird automatisch in die Baumdatenbank bernommen 4 1Im Anschluss berpr ft das System ob sich der Baum in
304. iment SortenGruppeNr Volumenfaktor Baumart Abbildung 69 Men zur Einstellung von Sortengruppennummer und Volumenfaktor Dieser Volumenfaktor wird auf jedes Sortimentsst ck jedes einzelnen Loses angewendet und erh ht oder vermindert die tats chliche Masse dieses St ckes entsprechend Dadurch wird der Effekt erzielt dass ein Forwarder mit einer Voreinstellung der maximalen Beladekapazit t von z B 10 m nicht wirklich 10 m Holz aufl dt sondern eine geringere Masse die aber entsprechend um den Volumenfaktor vergr ert worden ist Zus tzlich ist es jederzeit m glich sich im Modell den aktuellen Beladezustand des Forwarders anzeigen zu lassen Die Maschine wird immer den kompletten letzten gef llten Greifer Holz aufladen Das hei t dass sie teilweise auch leicht berladen fahren darf Sie steuert dann den n chstgelegenen Holzlagerplatz an auf dem die Stammabschnitte gepoltert werden Allerdings ist es notwendig dass dieser auch vor Beginn der Simulation frei geschaltet worden ist s Abbildung 70 Der Nutzer kann selbst entscheiden bestimmte Polter zu deaktivieren was bedeutet dass der Forwarder an diesen Poltern kein Holz ablegen kann Zus tzlich kann noch eine so genannte Polternummer vergeben werden Dabei ist aber lediglich die Nummer 1 entscheidend denn dasjenige Polter das mit einer 1 versehen wird wird zu Beginn der Simulation als erstes und am Ende als letztes angefahren 98 5 Aufbau einer
305. imentsabschnitt des TIMBERJACK PAUSCH 2004 Trennschnitt Sek Zopfdurchmesser cm Mittendurchmesser des Bat Baumes wird diese Zeit Sortimentsst ckes cm eingerechnet L nge Sortimentsst ck m 2 1 cm lfm Aussagen zur Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en im Modell finden sich in Anhang IX 5 6 1 3 Festlegung der Gassenreihenfolge Vor Beginn der eigentlichen Simulation ist es notwendig die Fahrtroute der Maschine hier bezeichnet als Gassenreihenfolge festzulegen Bei der Entwicklung des Modells wurde zuerst versucht die Maschine nach dem Prinzip des n chsten zu f llenden Baumes durch den Bestand fahren zu lassen Dies f hrte in der Folge aber zu unkoordiniertem Fahrverhalten und unn tig langen und damit unrealistischen Wegstrecken Daher wurde das Erschlie ungssystem komplett in so genannte Gassenabschnitte eingeteilt die alle mit einer entsprechenden Nummer kodiert sind Durch Eingabe der nun gew nschten Abfolge dieser Gassenabschnitte ist es m glich den Harvester exakt die Route 76 5 Aufbau einer Holzerntesimulation fahren zu lassen die der Nutzer w nscht Dieses Vorgehen bringt allerdings einen zus tzlichen zeitlichen Aufwand mit sich da die Fahrtroute vor Beginn der Simulation noch h ndisch eingegeben werden muss s Abbildung 53 Eine andere Vorgehensweise ist aber im Moment nicht m glich da sonst die
306. implementiert kann der Nutzer mit der Definition des Erschlie ungssystems beginnen Hier stehen ihm mehrere Optionen zur Verf gung Zuerst einmal ist es ihm m glich das real existierende Wege und Gassennetz im Modell abzubilden Voraussetzung daf r ist die Verf gbarkeit der Start und Endkoordinaten jeder Forststra e und jeder R ckegasse die die Bestandesfl che durchlaufen F r das Modell des Testbestandes wurden unter Einsatz eines Theodoliten auf der Basis zuvor definierter mit einem GPS eingemessener Festpunkte als Orientierung im Raum die Koordinaten f r das gesamte Erschlie ungssystem ermittelt Nach Transformation dieser Werte wurde das tats chlich im Original Bestand vorliegende Gassennetz im Modell der Bestandesgrundfl che hinzugef gt Bei entsprechender Verf gbarkeit der notwendigen Koordinaten kann der Nutzer des Modells also alle in der Wirklichkeit vorhandenen Erschlie ungssysteme problemlos im Modell abbilden 245 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Liegen diese Informationen aber nicht in ausreichender Qualit t vor besteht trotzdem die Option in einem GIS auf der realen Bestandesfl che ein idealisiertes bzw nach den W nschen und Vorstellungen des Nutzers entwickeltes Gassensystem zu definieren und dem Modell hinzuzuf gen Zus tzlich k nnen jederzeit Gassen bereits im Modell integrierter Erschlie ungssysteme entnommen in ihrem Verlauf ver ndert oder komplett erg nzt werden Dem Nutzer stehe
307. imulation integriert F r die anderen drei Arbeitssysteme ist die Definition von St rungen noch nicht m glich da f r sie der jeweilige Zeitaufwand mit Hilfe von speziellen Tarifen berechnet wird in denen die St rzeiten bereits enthalten sind 55 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 3 3 Klassendiagramm In Abbildung 42 sind in einem Klassendiagramm die akteurspezifischen und die bergeordneten Daten im Zusammenhang dargestellt Sortiment Baumnummer Abteilung Losnummer BHD H he des Bezugsbaumes L nge Volumen Durchmesser Sorte G te Holzernteeingriff Polterplatz Position Forstarbeitssystem Pferd BZ Kostensatz Zugkraft fest 0 6 fm Baum Baum ID Baumnummer Motormanuelle Holzernte Baumart BHD Treibstoffverbrauch H he Treibstoffpreis Position Schmiermittelverbrauch Entnahme Schmiermittelpreis Quadrant Anzahl der Arbeiter Abteilung Geldfaktor Arbeit Auf Forstweg Entsch digung Motors ge Auf R ckegasse Lohnbegrenzung Entfernung zur Gasse EST Zuschl ge Bezugsgasse Anzeigen Kontrollpunkt Koordinaten Ablagepunkt Koordinaten Rotationswinkel 1 E Erschliessungslinie Kontrollpunkt Lage Fr e Typ Position Richtung Name Ablagepunkt Position Forststrasse R ckegasse Forstmaschine MAS von MS Unterbrechungen von MS Davon RWS WUS und AFS von Unterbrechungen R stzeit ae RUE Zeitgrad AFS Harvest
308. imulieren und diese Informationen im Anschluss in das AutoMod Modell berf hren Theoretisch besteht auch die M glichkeit in AutoMod selbst einzelne B ume f r eine Entnahme zu markieren Der damit verbundene Zeitaufwand w re aber extrem hoch Sind die B ume auf der Fl che verteilt und nach waldbaulichen Prinzipien f r die Simulation eines Holzernteeingriffs vorbereitet ben tigt man im n chsten Schritt Informationen ber die einzelnen Sortimentsabschnitte die w hrend der Ernte durch Harvester oder Waldarbeiter produziert werden BRUCHNER l ste dieses Problem dadurch dass sie die Ernteb ume als vollholzige zylinderf rmige St mme definierte die dann in gleichlange gleichvoluminierte Abschnitte aufgeteilt wurden Wie bereits erw hnt war dieses Vorgehen zum damaligen Zeitpunkt sicherlich zu rechtfertigen es erf llt in seiner Genauigkeit aber nicht den Anspruch reale forstliche Verh ltnisse zu simulieren Als v llig neuer L sungsansatz gelang es innerhalb dieser Forschungsarbeit die Kalkulationssoftware HOLZERNTE der FVA Baden W rttemberg in den Prozess der Datengewinnung zu integrieren Die Einzelbauminformationen aus SILVA zu Baumart BHD und H he k nnen nun komplett in HOLZERNTE eingelesen und dort bearbeitet werden F r den Nutzer bedeutet dies eine uneingeschr nkte Variabilit t bei der Aushaltung der Ernteb ume Er kann tats chliche Einflussgr en wie geringe Qualit t oder dringend ben tigte Sortimente die
309. in einem GIS ablesen und in das Modell bertragen 21 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 2 3 Implementierung der Wegenetzdaten in das Modell Nachdem die Koordinaten der Bestandesfl che der Forststra en R ckegassen und der Polterpl tze ermittelt und die Erschlie ungslinien definiert wurden kann mit der Implementierung der Daten begonnen werden Dabei werden folgende Arbeitsschritte ausgef hrt 1 Umrechung aller Koordinaten auf ein kartesisches modellinternes Koordinatensystem Durch eine Transformation auf der Basis eines zuvor im Modell festgelegten Nullpunktes werden alle ben tigten Koordinaten errechnet Ein Beispiel zeigt Abbildung 6 Definition der Befahrbarkeit der Nummer des Definition der Erschlie ungslinien Endpunktes der Erschlie ungslinie Nummer des a R ckegassen gt FS bidirektional R ckegassen abschnitte Forststrasse befahrbar i abschnitte Einbahnstrasse X und Y Koordinate des Startpunktes der Gassenabschnitte Identifikations nummer der X und Y Koordinate entsprechenden des Endpunktes der R ckegassen Gassenabschnitte ID Pkt Nr StartX StartY Pkt Nr EndX EndY Richtung 3464588 74 5712632 89 3464611 215 5712686 186 3464611 215 5712686 186 3464618 698 5712702 366 3464618 698 5712702 366 3464635 9 5712737 592 3464635 9 5712737 592 3464654 336 5712775 648 3464654 336 5712775 648 3464667 543 5712802 74 3464667 543 5712802 74 3464691
310. in tats chlich am n chsten zum Waldarbeiter stehender nicht gerade durch Andere bearbeiteter und sich nicht im Sicherheitsradius eines anderen Arbeiters befindender Baum gefunden wird dieser als n chstes Arbeitsobjekt ausgew hlt und intern mit einer wird bearbeitet Markierung versehen Der Waldarbeiter bewegt sich nun zu diesem Baum hin wobei die Visualisierung mit Hilfe der Koordinaten der Baumposition und einer im Hintergrund fest eingestellten Laufgeschwindigkeit von 2 4 km h umgesetzt wird Die f r das Laufen w hrend der Simulation verbrauchte Zeit flie t allerdings nicht in die Berechnung der GAZ mit ein Das Laufen dient nur der graphischen Darstellung des Arbeitsprozesses Im Anschluss wird der Baum gef llt und aufgearbeitet Die f r diese Arbeiten ben tigte Arbeitszeit wurde zuvor aus den ausgew hlten EST Tabellen berechnet und wird nun protokolliert um in das Endergebnis der Simulation mit einflie en zu k nnen Bevor der Erntevorgang beginnt wird ein Radius Objekt mit dem entsprechenden Baum als Mittelpunkt erzeugt s Abbildung 65 Dieser Radius symbolisiert den einzuhaltenden Sicherheitsabstand und besitzt als Wert die doppelte Bauml nge des gerade bearbeiteten Baumes angegeben in Meter Abbildung 65 Darstellung der Sicherheitsradien bei zwei Waldarbeitern w hrend der Motormanuellen Holzernte 019 Zus tzlich werden die dem gerade geernteten Baum zugeordneten Sortimente aktiviert und nach Abs
311. indung f r oder gegen das Arbeitssystem besonders beachten muss Dabei ist anzumerken dass das Pferd lediglich f r den Arbeitsprozess des Vorr ckens eingesetzt werden kann also normalerweise im Anschluss an eine motormanuelle Holzernteaktion Wie schon bei den Systemen Motormanuelle Holzernte und Schlepper kommt auch bei der Berechnung der Arbeitszeit des Pferdes ein speziell entwickelter Tarif zum Einsatz Allerdings liefert dieser Tarif keine direkten Angaben ber den Zeitverbrauch pro bearbeiteten Festmeter sondern berechnet unter Ber cksichtigung von St ckmasse und Vorr ckentfernung einen Leistungswert in Festmeter pro Pferdearbeitsstunde PAS Tabelle 56 beinhaltet die entsprechende Formel Durch Umrechnung der gewonnenen Werte kann aber auch problemlos die Dauer des Vorr ckprozesses f r jeden einzelnen Stammabschnitt in Minuten pro Festmeter bestimmt werden 188 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Tabelle 56 Formeln zur Berechnung der Vorr ckprozesse des R ckepferdes A 1 24 Produktivit t u B 1057 Z St ckmasse mitZ A B C E fm PAS C 33 35 E Vorr ckentfernung m Des Weiteren ist im Modell eine maximale Zugkapazit t f r das Pferd von 0 6 fm pro Fuhre definiert Diese Limitierung ist nicht durch den Nutzer im Frontend nderbar sondern hinterliegt der Simulation als fest eingestellter Wert Das ist notwendig da der Zeitverbrauch f r das Vorr cken der einzelnen Ab
312. ine direkten Auswirkungen auf die Bestandeseigenschaften Sowohl die Stammzahlen des aufstockenden und des zu erntenden Bestandes als auch deren durchschnittliche Werte von BHD und H he bleiben nahezu unver ndert Ein System Vergleich ist unter diesen fast identischen Voraussetzungen also ohne Einschr nkungen m glich Tabelle 59 Bestandeskennzahlen der vier unterschiedlichen Modelle 20mRG 30mRG A0mRG Original Abstand Abstand Abstand Erschlie ungssystem Anzahl B ume im Modell Stk Davon B ume auf R ckegassen und Forststra en 2501 1767 1454 1896 werden automatisch eliminiert Anzahl B ume aufstockender Bestand Stk 7331 8065 8378 7817 Anzahl Ernteb ume des aufstockenden Bestandes Stk Anteil Ernteb ume an aufstockendem Bestand Durchschnittlicher BHD aufstockender Bestand cm Durchschnittliche H he aufstockender Bestand m Durchschnittlicher BHD Ernteb ume cm Durchschnittliche H he Ernteb ume m 198 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Abbildung 140 zeigt den tats chlich existierenden Aufbau des Erschlie ungssystems Der Verlauf der R ckegassen unterscheidet sich dabei deutlich von den idealisierten Wegenetzen Abbildung 140 Original Erschlie ungssystem mit ausscheidendem Bestand N 1169 Wie bereits erw hnt wurden in dem hier abgebildeten Bestand exakt dieselben Versuche mit denselben Systemeinstellungen durchgef hrt wie bei den drei Modellen mit entsprec
313. ins ausreichender Daten entgegen gesetzt 11 2 2 Verifizierung und Validierung Die Verifizierung des Modells verlief problemlos An einigen Stellen mussten zwar noch verfahrenstechnische Details in der Programmierung beispielsweise bei der Einstellung der jeweiligen Fahrtroute von Harvester und Forwarder verbessert werden insgesamt funktioniert die Software aber bei der Darstellung der forstlichen Strukturen und der Arbeitssysteme zum heutigen Zeitpunkt ohne Einschr nkung Etwas anders verh lt es sich bei der Validierung bzw bei dem ersten Versuch einer Validierung den POHL 2006 unternommen hat Als klarer Erfolg kann zuerst die Tatsache bezeichnet werden dass es gelungen ist einen 4 5 ha gro en Ausschnitt des Testbestandes mit Original Erschlie ungssystem mit den tats chlichen Positionen der Ernteb ume und mit nahezu identischen w hrend der Holzernte produzierten Sortimentsabschnitten im Modell abzubilden Der Nachweis bei ausreichender Verf gbarkeit der entsprechenden Daten die realen Strukturen eines Bestandes nahezu 1 1 in der Software zu rekonstruieren ist mit diesem Versuch gef hrt worden Beim System Harvester lie der Vergleich der Ergebnisse aus der Referenzzeitstudie von POHL 2006 mit den Modellberechnungen zuerst den Eindruck entstehen dass das Modell zu produktiv arbeite Allerdings konnte dieser Eindruck im Zuge weiterer Leistungsvergleiche aus sechs zus tzlichen Zeitstudien wieder entkr ftet werden Der
314. ion ist zwar im Moment schon in das Modell integriert die notwendigen Tabellenformatierungen sollten dem Nutzer aber noch durch eine entsprechende Vereinfachung erspart werden 256 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick 1 3 Verbesserung der Schnittstelle GIS gt externe Datenbank Der Einsatz eines GIS bezieht sich bei der Modellerstellung auf folgende Punkte Einpflegen neuer Fl chenbegrenzungs und Erschlie ungsnetz Daten Einpflegen weiterer digitaler Karten Einpflegen eines Digitalen Gel ndemodells DGM a Einpflegen neuer Fl chenbegrenzungs und Erschlie ungsnetz Daten Verf gt der Nutzer ber Informationen ber den Grenzverlauf und das Erschlie ungssystem des zu modellierenden Bestandes in Form von Koordinaten in einem GIS so sollten diese Daten ber eine Schnittstelle direkt in die zentrale Datenbank berf hrt werden Dort m sste dann im Anschluss die Umrechnung der Koordinaten auf ein lokales Koordinatensystem erfolgen Die entsprechende Bestandesgrundfl che bzw das Gassennetz werden anschlie end nach der bernahme der Daten in die Simulationssoftware automatisch erzeugt b Einpflegen weiterer digitaler Karten Liegen f r die entsprechenden Best nde digitale Karten z B Bodenkarten in einem GIS vor mit deren Hilfe zus tzliche Details der zu simulierenden Fl che abgebildet werden k nnten sollten diese mit Hilfe eines speziellen Makros in Zahlen bzw Koordinatenformate aus und in die z
315. ird oder nicht Liegt der Baum n mlich au erhalb der Bestandesfl che weil sein Quadrant diese an bestimmten Stellen gezwungenerma en verl sst wird dieser Baum automatisch nicht angezeigt Bez glich der in HOLZERNTE auf Basis der SILVA Daten berechneten Sortimente kann im Frontend des Modells festgelegt werden ob diese sortenrein also alle Sorten einzeln oder auch zusammengefasst durch den Forwarder ger ckt werden sollen s Kapitel 5 6 3 Dazu kann der Nutzer die einzelnen Sortimentstypen in so genannte Sortengruppen einteilen Diese Information wird zusammen mit den Sortimentsdaten im Berechnungsmodul der Software zusammengef hrt Die Sortimentsinformationen die in HOLZERNTE berechnet werden bestehen aus einer Nummer f r jeden Abschnitt den individuellen Ma en L nge und Mittendurchmesser dem Volumen und der Bezeichnung der Sortengruppe zu der dieser Abschnitt geh rt Diese Daten 66 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 010 011 012 013 014 015 016 werden im Berechnungsmodul der Software mit den Angaben ber die Sortengruppen verkn pft In der zentralen Datenbank werden diese Informationen dann abgelegt Neu hinzu gekommen sind zum einen die Baumnummer die jedem Sortimentsabschnitt mit Hilfe des Vergleichs der Gr en H he und BHD zugeordnet wird zum anderen die Informationen ber die Sortengruppen zu denen die Abschnitte geh ren und entsprechend der eingestellten R
316. iten Die System Verifizierung wird in einem eigens daf r angelegten Modell durchgef hrt Dieses Modell simuliert aus Gr nden der bersichtlichkeit lediglich die Ernte bzw R ckung eines einzigen Baumes Dabei werden sowohl f r jeden Arbeitsschritt Vorgabezeiten mit Hilfe der jeweiligen Formeln und Tarife berechnet die dann den w hrend der Simulation verbrauchten Zeiten gegen ber gestellt werden als auch die einzelnen im Frontend durch den Nutzer einstellbaren Parameter z B Fahrgeschwindigkeiten auf unterschiedlichen Stra en und Gassen durch Ver nderung in ihren Auswirkungen berpr ft Im Folgenden werden nun die einzelnen Funktionen der f nf Arbeitssysteme in tabellarischer Form auf ihre Richtigkeit hin untersucht Diese Form der Darstellung ist kurz gehalten um dem Leser einen besseren berblick zu erm glichen wobei auf der linken Seite einer Tabelle die mit Hilfe der Formeln auf dem Papier berechneten Vorgabezeiten stehen w hrend auf der rechten Seite die Werte der am Bildschirm gemessenen tats chlich in der Simulation verbrauchten Zeiten pr sentiert werden 120 6 Verifizierung der Systemfunktionen 6 1 Harvester Parameter System 1 Harvester Baumnummer 490 Baumart Fichte BHD 24 6 H he 18 8 Sortimente HKS Sorte HKS Klasse HKS G te Mdm BETT Vol m R STH L1b2 B 19 84866 6 0 2096877 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 4 0 09351522 0 082268 IL IL IN 12 05812 4 0 05263507 0 045
317. itenmodul 22240442400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnann 50 Abbildung 39 Das Schichtmodell inkl Pausen 440444400n22n00snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnennnnsnnnnnnsnnnnnnnnnnnsnnnnnnannn 51 Abbildung 40 Definition der unterschiedlichen Zeitarten 2440s44440nsnnnonnnnnnonnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 52 Abbildung 41 Allgemeine bersicht ber die wesentlichen Bestandteile des Holzerntemodells eeeee 53 269 Verzeichnisse Abbildung 42 Abbildung 43 Abbildung 44 Abbildung 45 Abbildung 46 Abbildung 47 Abbildung 48 Abbildung 49 Abbildung 50 Abbildung 51 Abbildung 52 Abbildung 53 Abbildung 54 Abbildung 55 Abbildung 56 Abbildung 57 Abbildung 58 Abbildung 59 Abbildung 60 Abbildung 61 Abbildung 62 Abbildung 63 Abbildung 64 Abbildung 65 Abbildung 66 Abbildung 67 Abbildung 68 Abbildung 69 Abbildung 70 Abbildung 71 Abbildung 72 Abbildung 73 Abbildung 74 Abbildung 75 Abbildung 76 Abbildung 77 Abbildung 78 Abbildung 79 Abbildung 80 Abbildung 81 Abbildung 82 Abbildung 83 Abbildung 84 Abbildung 85 Abbildung 86 Abbildung 87 Abbildung 88 Klassendiagramm zur zusammenh ngenden Darstellung der akteur spezifischen und bergeordneten Daten Be E AE E EIS EEE EEE HUREN EIERN RER OR E E A E 56 Detaillierte bersicht Tell
318. itsstrategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte und R cken aus dem Bestand R cken von vorkonzentrierten Abschnitten bei teilweise gleichzeitiger Zeitgraderh hung von 70 auf 100 und 130 auf die TAP auswirkt Auswirkungen auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP Ausgangssituation Mit Ausnahme der Parameter Arbeitsstrategie und Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei System Schlepper allen Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass durch eine Erh hung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 die TAP insgesamt zunimmt dass die Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte gegen ber der Strategie Hypothesen R ckung an der Gasse vorkonzentrierter Abschnitte eine h here TAP aufweist und dass die Strategie R ckung an der Gasse vorkonzentrierter Abschnitte wiederum gegen ber der Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Sortimente und R cken aus dem Bestand ebenfalls eine h here TAP besitzt 183 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 25 Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte und R cken aus dem Bestand En zi a R cken an der Gasse vorkonzertrierter Abschnitte 3 Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte an die R ckegasssen 5 0 70 100 130 TAP fm MAS Zeitgrad Abbildung 1
319. iv deutlich s Abbildung 153 Vereinzelte Ausrei er bei der Leistung des Ponsse HS15 finden sich lediglich in den Volumenbereichen 0 5 Efm Baum 0 7 Efm Baum und 1 0 bis 1 4 Efm Baum 80 00 En 70 00 60 00 50 00 EfmmR h Zweitdurchforstung TJ 1270A 40 00 30 00 Efm m R h Efm mR h Modell 20 00 10 00 0 0 5 1 15 Aufgearbeitetes Vol Baum Efm m R Abbildung 154 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Zweitdurchforstung von Fichte mit einem TJ 1270A PAUSCH 1999 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 Der Verlauf der Werte bei dieser Studie mit einem Timberjack 1270 A in einer Zweitdurchforstung liegt im unteren Bereich 0 1 0 5 Efm Baum sehr nahe an dem des Ponsse HS 15 s Abbildung 154 Die 233 10 Validierung der Modellfunktionen Produktivit t des simulierten Harvesters liegt von 0 1 bis ca 0 7 Efm Baum ein klein wenig unterhalb der Produktivit t des beobachteten Timberjack 1270 A Danach liegen die Werte aber bereinstimmend beisammen Insgesamt unterst tzt der Vergleich der Modellleistung mit dieser Durchforstungsstudie die Plausibilit t der im Modell berechneten Leistungswerte deutlich EfmmR h Altdurchforstung TJ 1270A Efm m R h a Efm mR h Modell 0 0 5 1 15 Aufgearbeitetes Vol Baum Efm m
320. ivit t f hrt Wie aber ist dieses Ergebnis zu erkl ren Durch die Erh hung der Gassenabst nde von 20 m auf 30 m und 40 m fallen immer mehr R ckegassen weg die Maschine muss also gegen ber der 20 m Variante k rzere Wegstrecken zur cklegen Bei 30 m Gassenabstand sind dies durchschnittlich 1 8 km bei 40 m Abstand durchschnittlich 2 4 km weniger Dadurch ver ndert sich das Verh ltnis von Ernte und Fahrzeiten wieder in Richtung der Erntezeiten und f hrt somit zu einer Erh hung der Produktivit t Die Tatsache dass durch die gr eren Gassenabst nde immer weniger B ume erreichbar werden f llt bei diesem Bestand nicht so stark ins Gewicht als dass sich die Produktivit t verringern k nnte Allerdings ist es durchaus m glich dass dieser Effekt bei einem anderen Modell auftreten kann Die Position der Ernteb ume im Bestand hat einen erheblichen Einfluss auf die Produktivit t W ren die B ume in der Mehrzahl noch weiter in der N he der jeweiligen Transportgrenze angesiedelt w rde dies zu einer Verringerung der Produktivit t f hren Umgekehrt w rde eine Konzentration der Ernteb ume in der N he der Forststra en und R ckegassen eine Erh hung der Produktivit t bedeuten Auswirkungen auf die Kosten pro Festmeter Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Kranreichweite bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung
321. ja beginnt er bei Prozess 011 einen neuen Zyklus Ist der Korb allerdings komplett geleert wird Prozess 002 wieder aktiviert Findet der Forwarder keine weiteren Sortimentsabschnitte mehr im gesamten Bestand pr ft er ob es berhaupt noch weitere Abschnitte in diesem Simulationslauf geben wird Dies kann dann der Fall sein wenn der Forwarder in Kombination mit einem Harvester oder Schlepper simuliert wird Bei solchen Maschinenkombinationen kann es vorkommen dass Harvester oder 101 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Schlepper im weiteren Verlauf ihrer T tigkeit wieder neue Abschnitte an die Stra en und Gassen ablegen bzw vorr cken 015 Daher wartet der Forwarder eine Minute ab und beginnt dann ggf erneut mit Prozess 002 016 Sind aber alle Abschnitte die durch die Holzernte produziert und an die entsprechenden Forststra en und R ckegassen vorgeliefert wurden durch den Forwarder zu den Poltern ger ckt begibt sich die Maschine zu ihrer Ausgangsposition und beendet damit den Simulationslauf 5 6 3 4 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell Die bersicht ber alle notwendigen Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems zeigt noch einmal die Zusammenh nge innerhalb der Systemmodellierung f r den Forwarder s Abbildung 72 Eingabedaten Treibstoffverbrauch Treibstoffpreis Ruestzeit Fahrgeschwindigkeit beladen auf der Fo
322. k 382 382 Geerntete Masse fm 216 33 216 04 Durchschnitt Dauer des Prozesses Positionieren Sek 19 1 32 0 Durchschnitt Dauer der Prozesse F llen amp Aufarbeiten 52 3 43 1 Sek GAZ h min sek 15 24 52 09 22 00 RAZ h min sek 09 20 43 09 22 00 0 AZ h min sek 06 04 09 es wurden keine Unterbrechungen simuliert Produktivit t RAZ Efm h 23 26 23 08 Die sehr starke Reduktion des Zeitgrades bringt die gew nschte Angleichung der Ergebnisse Bremst man den Fahrer bzw das Modell auf diese Weise herunter liegen die Simulationsergebnisse in einem zufrieden stellenden Bereich da RAZ und Produktivit t nahezu gleiche Werte besitzen Diese Erkenntnis wirft allerdings eine entscheidende Frage auf Liegt es tats chlich an den einzelnen Formeln aus den finnischen Langzeitstudien mit denen die Leistung der Teilarbeitsschritte im Modell berechnet wurde dass das Ergebnis so deutlich ber den in der Praxis erhobenen Werten liegt oder sind die Formeln evtl doch besser geeignet als der erste Eindruck schlie en l sst Um eine Antwort auf diese Frage und damit Sicherheit hinsichtlich der Qualit t der im Modell eingesetzten Produktivit tsformeln zu erhalten wurden im Rahmen einer Literaturstudie sechs weitere Zeitstudien ausgew hlt analysiert und deren Ergebnisse mit denen der Simulation verglichen s Tabelle 81 230 10 Validierung der Modellfunktionen Tabelle 81 bersicht ber die f r einen Leistungsv
323. kann man durch iterative Vorgehensweise den optimalen Startzeitpunkt herausfinden Abbildung 78 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Schlepper 109 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 Zu Beginn des Simulationslaufs wird der Schlepper initialisiert und an einem zuvor im Modell fest definierten Startpunkt platziert Dann wird berpr ft ob sich an den Forststra en R ckegassen oder mitten im Bestand noch Sortimentsabschnitte befinden die vorger ckt oder ger ckt werden m ssen Ist dies nicht der Fall geht es sofort mit Prozess 008 weiter Nun begibt sich der Schlepper zu der von ihm aus gesehen n chstgelegenen R ckeposition Dabei kann es sich um einen Kontrollpunkt auf einer Stra e oder Gasse handeln auf dessen H he im Bestand die vorzur ckenden Abschnitte liegen oder aber auch um direkt am Wegesrand platzierte St mme oder Stammabschnitte In diesem Diagramm wird davon ausgegangen dass der Schlepper mit dem Vorr cken von Abschnitten aus dem Bestand beginnt Das Seil des Schleppers wird ausgezogen und die Abschnitte werden angeh ngt Dieser Vorgang wird nicht graphisch dargestellt Die Abschnitte springen aus dem Bestand an die Gasse wobei die Maschine f r die errechnete Dauer dieser Arbeit an ihrer Position verweilt Die Abschnitte werden also an den Stra en bzw Gassenrand vorger ckt Im Anschluss wird berpr ft ob die soeben v
324. ktivit t aus Zusammenfassend bewirkt der drei R ckegassen umfassende Ausbau des tats chlich existierenden Erschlie ungssystems ohne Ber cksichtigung der notwendigen Aufhieb Arbeiten bei leicht abnehmender Produktivit t und einem damit verbundenen geringf gigen Anstieg der Holzerntekosten eine verbesserte Erreichbarkeit der zur Ernte ausgew hlten B ume Bezieht man die durch das Freischneiden der neuen R ckegassen anfallende Holzmenge mit ein was der realen Vorgehensweise entspricht steigt die Produktivit t des Arbeitssystems Harvester bei sinkenden St ckkosten an Aus konomischer Sicht ist eine Erweiterung des bestehenden Gassennetzes zu empfehlen der kologisch relevante Verlust bisher unbeeinflusster Wuchsfl che muss allerdings bei der Planung der weiteren Vorgehensweise bedacht werden Diese Entscheidung sollte der Nutzer genau abw gen auch um eine bererschlie ung der Fl che zu vermeiden Davon unbeeinflusst ist festzustellen dass das Modell in der Lage ist Modifikationen eines real existierenden Erschlie ungssystems jedweder Art sowohl abzubilden als auch deren Auswirkungen auf die verschiedenen Arbeitssysteme bei der Simulation ihrer Eins tze zu ber cksichtigen F r die Planung von Ersterschlie ungen und die Erweiterung bestehender Gassen und Wegenetze stehen einem potenziellen Nutzer somit alle denkbaren Variationsm glichkeiten zur Verf gung 209 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bes
325. ktoren f r das Vorr cken mit Pferden Leistung Quelle Kostensatz Vorr cken 45 15 PAS JACKE 2003 5 6 5 4 Systemlogik und Ablaufdiagramm Ausgangspunkt f r den R cker und sein Pferd ist der Interaktionspunkt Von diesem aus bewegen sich R cker und Pferd dann zum n chstgelegenen gef llten Baum Ist der erste Baum bzw die einzelnen Abschnitte die es zu vorzur cken gilt erreicht werden diese am Zuggeschirr des Pferdes befestigt und bis zur R ckegasse transportiert Dabei wird das Holz zu demjenigen Ablagepunkt gebracht der dem jeweiligen Baum bereits vor Beginn der Simulation zugeordnet wurde Dort angekommen wird das Holz aus dem Geschirr gel st und abgelegt Nun begeben sich R cker und 114 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Pferd wieder in den Bestand und zwar zu denjenigen Abschnitten die sich wiederum am n chsten zu ihrer Position befinden Die Abschnitte werden jeweils nur an die Forststra e oder R ckegasse bef rdert und dort abgelegt Das Pferd r ckt dabei alle vorhandenen Sortimente in der Reihenfolge vor wie sie im Bestand vorliegen Es wird nicht sortenrein vorger ckt Die Abschnitte die mit dem Pferd an die Gassenr nder gebracht werden k nnen im weiteren Verlauf mit einem Schlepper oder Forwarder an die Waldstra e gefahren werden Wurde s mtliches im Bestand befindliches Holz an die n chstliegenden Wege und Stra en transportiert ist die Aufgabe des Pferdes erf llt R cker und Pferd begeb
326. kung des AZ Anteils an der GAZ arbeitet das System erwartungsgem immer produktiver s Abbildung 106 Bei Gassenabst nden von 20 m und 30 m liegen die Produktivit ten in hnlichen Wertebereichen wohingegen bei 40 Metern Abstand der bereits angesprochene Effekt der Zu kurzen RAZ zu beobachten ist 153 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Was aber passiert wenn man die Anzahl der zu erntenden B ume erh ht In einem weiteren Versuch wurden mehr Ernteb ume im Bestand ausgew hlt Tabelle 51 zeigt die dabei hinsichtlich der Erntebaum Anzahlen auftretenden Unterschiede Tabelle 51 Erweiterte Anzahl an Ernteb umen zum Vergleich mit den Ergebnissen der urspr nglichen Best nde 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anzahl zu entnehmender B ume bisher Stk 1085 1190 1245 Erweiterte Anzahl zu entnehmender B ume Stk 2232 3437 3750 Zunahme an Ernteb umen 99 9 188 9 201 2 Die aufstockenden Ernteb ume werden in den verschiedenen Modellen in ihrer Menge deutlich erh ht im 40 m Modell kommt es sogar zu einer Verdreifachung der Baumzahlen 30 28 26 24 R ckegassenabstand 20 m a R ckegassenabstand 30 m 22 4 R ckegassenabstand 40 m 20 18 16 4 2 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ TAP fm MAS Abbildung 107 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters
327. l an der 204 7 36 7 287 4 49 2 151 6 27 0 Schlepper gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte R cken fm 11 08 10 20 10 43 Bearbeitete Holzmenge Forwarder fm und Anteil an der 508 7 100 558 4 100 584 0 100 562 3 100 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 5636 4 5695 7 5711 5 5864 8 5 em a 18 86 19 45 18 25 201 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Tabelle 62 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Pferd Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante Original Erschlie ungssystem Ernte der B ume in Reichweite von 10 m 5 47 5 53 5 46 5 60 fm Bearbeitete Holzmenge Harvester fm und Anteil an der 508 7 100 353 7 63 3 296 6 50 8 410 7 73 0 gesamten Erntemenge Anteilige aufsummierte Kosten 2782 6 1956 0 1619 4 2299 9 Ernte der B ume 0 au erhalb der Harvester alle B ume Reichweite durch drei wurden durch den 10503 10 66 10 43 Waldarbeiter fm Harvester geerntet i a lle Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 204 7 36 7 287 4 49 2 151 6 27 0 gesamten Erntemenge Arbeitssystem Arbeitsaufgabe 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anteilige aufsummierte Vorr cken Efm 0 18 27 oo oasa oO aa O Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 204 7 36 7 287 4 49 2 151 6 27 0 gesamten Ernt
328. l nicht losrein vorr cken und r cken d h er liefert alle im Bestand liegenden Abschnitte zusammen vor Allerdings soll an der Gasse bzw am Holzlager das Holz entsprechend sortiert werden Dabei greift er mit der Zange immer nur die Abschnitte bzw das Stammholz an einer Position im Bestand Das bedeutet dass er in der graphischen Darstellung nicht solange durch den Bestand f hrt bis die Zange gef llt ist sondern dass er nach dem Beladen der Zange immer direkt zum n chsten Holzlager f hrt und dort abl dt 108 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Die Tatsache dass sich der Schlepper immer nach dem Prinzip des n chsten zu r ckenden Abschnittes durch den Bestand bewegt kann zu einer etwas unkonventionell erscheinenden Routenwahl f hren Da aber die Fahrzeiten nicht extra mit in die Zeitberechnung der Simulation einflie en sind die zum Teil berfl ssig erscheinenden Wege nicht von Bedeutung Das Beiseilen wird in der graphischen Darstellung f r jedes Sortimentsst ck im Einzelnen dargestellt Dabei flie en die entsprechenden Einzelzeiten pro Sortimentsst ck in die Berechnung der Arbeitszeit ein Wird der Schlepper in Kombination mit den Arbeitssystemen Harvester oder Motormanuelle Ernte simuliert ist es wichtig dass bei der Einstellung der Schichten der Startzeitpunkt der Maschine entsprechend sp t festgelegt wird damit zu Beginn der Schicht auch schon eine ausreichende Anzahl von Abschnitten produziert worden ist Hier
329. ldung 149 Die Massenanteile der unterschiedlichen Sortimente liegen bei einem Durchschnittsalter von 45 Jahren noch ausschlie lich im Bereich der besonders kurzen Sortimente IS 2 m STH 2 4 m STH 2 5 m und PZ kurz 4 5 m im weiteren Verlauf der Bestandesentwicklung verschiebt sich der Anteil aber ber die st rkeren Kurzholzsortimente PZ kurz 4 5 m STH kurz 4 6 m IL 3 6 m in Richtung des Langholzes STH Gipfel 4 14 m PZ lang 13 20 m STH lang 16 20 m 100 0 D Bestand 45 Jahre ES 15 S a uw Bestand 55 Jahre ES 7 3 uw Bestand 65 Jahre ES 74 o Bestand 75 Jahre ES 74 Erntemasse amp N pn u Bestand 85 Jahre Anteil der Masse an der gesamten 00 ES 7 7 IS2m STH STH IL3 6 STH4 PZ STH STH PZ STH 24m 25m m m kurz kurz Gipfel lang lang 4 5m 4 6m 4 4m 13 20 16 20 m m Sortimente Abbildung 149 Anteil der Masse der einzelnen Sortimente an der gesamten geernteten Masse unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre und der Variation der Eingriffsst rke ES Die mit dem Alterungsprozess einhergehende Massenzunahme l sst sich auch durch den Vergleich der durchschnittlichen St ckmassen ber die einzelnen Sortimente hinweg nachweisen s Abbildung 150 Im Durchschnittsalter von 45 Jahren belegen die St ckmassen noch Werte zwischen 0 03 und 0 18 fm 40 Jahre sp ter liegen
330. legen muss bis sie mit dem Entladen beginnen kann Bei gr eren Distanzen zwischen Bestand und Polterpl tzen w rde der zeitliche Unterschied deutlicher ausfallen In den Versuchsreihen zum System Harvester vgl Kapitel 7 1 wurde schon der Effekt beschrieben den eine Ausweitung des R ckegassenabstandes auf die Anzahl der zu erntenden B ume hat Bei Abst nden von 30 m und 40 m werden im Vergleich zur Variante mit 20 m 9 7 bzw 14 8 mehr B ume f r eine Ernte ausgew hlt Das in Abbildung 114 dargestellte Ergebnis f llt allerdings nicht so deutlich aus Zwar besitzt die 20 m Variante die geringsten RAZ Werte allerdings gibt es bei den Modelltypen mit 30 m und 40 m berschneidungen der Graphen Die Schwankungen sind gering maximal 30 Minuten und werden durch die insgesamt relativ kurzen RAZ Gesamtwerte hervorgerufen Dabei kann es wie im Fall von Ladekapazit t 11 fm Gassenabstand 20 m vorkommen dass bei einer bestimmten Ladekapazit t mit einer optimalen Fuhrenanzahl ger ckt werden kann in den meisten anderen aber nicht Das bedeutet die Maschine wird mit ihrer letzten Fuhre exakt mit den R ckearbeiten fertig wobei der Rungenkorb voll beladen ist In vielen F llen bleiben allerdings zum Ende der R ckung nur noch einige wenige Abschnitte im Bestand liegen die dann noch einmal mit einer zus tzlichen Fuhre aus dem Bestand herausgefahren werden m ssen Diese zus tzliche Fuhre bzw die daf r aufzubringende Fahrzeit erh
331. leinen Leistungseinbruch von Arbeiter 2 und Arbeiter 3 ausgleicht Auswirkungen auf die Kosten pro Festmeter pro Waldarbeiter Ausgangssituation i 3 Ka 3 Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Motormanuelle A Simulationsl ufen unver ndert Holzernte Es wird erwartet dass die unterschiedliche Einstellung des Zeitgrades der Waldarbeiter in diesem Fall dazu f hrt dass EN Arbeiter 1 Zeitgrad 70 die h chsten Festmeterkosten produziert dass Hypothese 1 2 Arbeiter 2 Zeitgrad 100 geringere Kosten als Arbeiter 1 aber h here als Arbeiter 3 verursacht und dass 3 Arbeiter 3 die geringsten Kosten zu verantworten hat Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich man 2 der fm Kosten keine konkrete Hypothese formulieren Es wird aber davon ausgegangen dass der othese yP Verlauf der Kosten stark mit den Ergebnissen der Untersuchungen zur Technischen Arbeitsproduktivit t zusammenh ngt 15 e t 13 2 p E 11 8a Arbeiter 2 Zeitgrad 100 2 Arbeiter 3 Zeitgrad 130 ei x Kej e Arbeiter 1 Zeitgrad 70 8 oOo a aA 20 30 40 Durchs chnittl R ckegassenabstand m Abbildung 112 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades bei drei Waldarbeitern auf die Kosten pro Festmeter pr
332. lie ungssystemen Auswirkungen auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Schlepper Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Technische Arbeitsproduktivit t Hypothese 1 fm MAS der Maschine zunimmt und dass durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Technische Arbeitsproduktivit t fm MAS abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 i TAP gleich bleibt Auswertung pe o a o w 8 R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m e gt a o a TAP fm MAS O R ckegassenabstand 20 m 4 5 4 EE 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 129 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte R cken aus dem Bestand Das Ergebnis zeigt dass die Erh hung des Zeitgrades einen Anstieg der TAP von 4 6 Zeitgrad 70 auf 8 6 Zeitgrad 130 zur Folge hat Dieser Effekt s Abbildung 129 ko
333. lii abs ia kenn a a a kegende zu Sortimente Bt 2 2 23 2 ei ESgendeszu gt WVegeitxtrr aM He re lernte Skat Dre Ber ak re Sl ae lee eat Dre Pen han AN kegende zu Poltera ee n aa d E E i ee a C aE EN p E a kegende Zzu E OTA DE re in le ine E RE EE EAS Legende zu EST Zuschl ege itt ana ale bheniingiene Legende zu EST Zuordn ng t u a ale Simulationsergebnisse Versuchsreihe 1 f r das System Harvester Simulationsergebnisse Versuchsreihe 2 f r das System Harvester 24004s4000ssnnsnnnnnnnnnennnnnnnnennnnnnnn Simulationsergebnisse Versuchsreihe 3 f r das System Harvester 2400444400nssnnsnnnnnnnnnnnnnennnnnnennnnenn Simulationsergebnisse Versuchsreihe 2 f r das System Motormanuelle Holzernte unennn 293 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 1 f r das System Forwarder 24400s42400ssnnsnnsnnnnnnsnnnnnnnnennnnnnnnn 294 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 2 f r das System Forwarder 2400444400snsnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnn 296 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 3 f r das System Forwarder 2440444400nsnnnnnnnnnnnnnnnennnnnennnnnnnn 297 277 Anhang Anhang Anhang Sind alle f r die Modellierung des Bestandes und der Arbeitssysteme notwendigen Informationen in der Datenbank aggregiert werden sie w hrend der Kompilierung automatisch in einzelne Textdateien ausgegeben Diese Textdateien werden dann f r
334. llgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Beide Hypothesen k nnen anhand der Ergebnisse best tigt werden Wie bereits im Versuch zuvor gezeigt f hrt auch in diesem Beispiel die Erh hung des Anteiles der MAS an der GAZ zu einer Reduktion des Anteils der AZ s Abbildung 105 Des Weiteren nimmt der Anteil der AZ an der GAZ mit zunehmendem Gassenabstand ab da bei einem Abstand von 20 m die Dauer der RAZ verglichen mit den Varianten 30 m und 40 m am 152 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen gr ten ausf llt und daher der Anteil der AZ mit Hilfe des St rungsmoduls besser simuliert werden kann da durch die l ngere RAZ mehr Unterbrechungen integriert werden k nnen Die voreingestellten Verh ltnisse von RAZ zu AZ werden nicht in allen F llen w hrend der Simulation erreicht So findet sich beispielsweise bei einem Gassenabstand von 20 m und einem MAS Anteil von 50 ein AZ Wert von 54 9 anstatt der erwarteten 50 Diese Abweichung l sst sich dadurch erkl ren dass in diesem Fall eine Unterbrechung zu lange gedauert hat Da das St rungsmodul die erste Unterbrechung immer zu einem zuf llig ausgew hlten Zeitpunkt platziert kann es zu diesem Ph nomen kommen Dabei wird der entsprechende Zeitpunkt zwar per Zufall bestimmt er bleibt dann aber immer gleich sodass eine Wiederholung der Simulation zu keiner Ver nderung im
335. lnde Benutzerfreundlichkeit zusammengefassten Probleme k nnen aber im weiteren Verlauf der Forschungs und Entwicklungsarbeiten behoben werden 11 2 5 Einsatz des Modells in der Lehre Durch Orientierung an speziellen forstlichen Fragestellungen aus dem Bereich der Holzernteplanung lassen sich problemlos zahlreiche simulierbare Szenarien in der Lehre an Universit ten und 3 Lidar ist eine Technik zur Entfernungsmessung mit Laserstrahlen Ein Lidar System besteht aus einer Laserdiode als Strahlungsquelle und einer Empfangseinrichtung mit der die an Objekten reflektierten Laserstrahlen empfangen werden Die Empfangseinrichtung besteht aus einer Lawinenfotodiode APD die die reflektierten Laserstahlen detektiert und einer nachgeschalteten Signalaufbereitung aus Variable Gain Verst rker VGA und A D Wandler Lidar Systeme werden in milit rischen Bereichen eingesetzt aber auch in der Automotive Technik in Fahrerassistenz Systemen und in Mautsystemen zur Fahrzeugerkennung Die Laser der Lidar Systeme geh ren der Laserklasse 1 an und sind daher ungef hrlich und eigensicher WIKIPEDIA 2006 253 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Fachhochschulen sowie im Unterricht in Waldarbeitsschulen oder bei der Ausbildung von Maschinenf hrern einsetzen Ein Beispiel k nnte die Untersuchung der Auswirkungen der Verringerung eines durchschnittlichen R ckegassenabstandes von 30 m auf 20 m auf die Erreichbarkeit der Ernteb ume durch de
336. lt Distanz Baum Lotfu punkt gt In diesem Fall ist der Baum weiter als 2 25 Meter von der Gassenmitte entfernt Er be findet sich also au erhalb der Gasse und kann angezeigt werden Abbildung 50 Kontrolle der Position eines Baumes mit Hilfe seines Lotfu punktes Im Anschluss wird getestet ob dieser LotfuRpunkt mehr als 2 25 Meter von seinem Baum entfernt ist Da Forststra en und R ckegassen immer eine Breite von 4 50 Metern besitzen 70 5 Aufbau einer Holzerntesimulation kann somit festgestellt werden ob sich der Baum auf der Stra e bzw Gasse befindet Ist die Distanz gr er als 2 25 Meter steht der Baum au erhalb und darf angezeigt werden 003 3 Ist der Baum als Bestandteil des Modells identifiziert worden wird ihm ein Kontrollpunkt zugeordnet s Kapitel 4 3 3 Daf r wird der Lotfu punkt auf dem n chstliegenden Weg ermittelt und von diesem ausgehend der n chste Kontrollpunkt gesucht s Abbildung 22 Dieser Kontrollpunkt wird dem Baum dann zugeordnet und die genaue Distanz zwischen den beiden ermittelt Das Ergebnis wird in der Datenbank gespeichert 003 4 Der Zuordnung des Kontrollpunktes folgt die Definition der Ablagepunkte f r die Sortimente s Kapitel 4 3 3 Die Ablageposition der Sortimentsabschnitte bestimmt sich durch den Lotfu punkt des Baumes auf dem Weg Im Abstand von drei Metern vom Lotfu punkt senkrecht zum Weg befindet sich der Ablagepunkt s Abbildung 23 Die Zuordn
337. m und Transformation in das entsprechende Format der Simulationssoftware AutoMod werden die Daten in das Modell eingelesen s Kapitel 4 2 Im Berechnungsmodul der Software finden dann im Zuge der Layouterzeugung die Berechnungen der ben tigten Wegedaten statt Die Visualisierung der Wege erfolgt in der Simulation durch zus tzliche Wegeobjekte Um diese im Layout platzieren zu k nnen m ssen die Koordinaten des Mittelpunktes der Strecke sowie die ihrer Lage in der Fl che Rotation ermittelt werden Mit diesen Daten k nnen die Wegeobjekte dann passend im Layout platziert werden Zusammen mit den Berechnungen des Layouts der Bestandesfl che und des Wegenetzes werden auch die Polterpl tze im Modell positioniert Nach vorheriger Absprache mit dem zust ndigen Revierleiter k nnen die Koordinaten f r die Polter im CAD bzw aus dem GIS ermittelt werden An den Polterpl tzen werden dann w hrend der Simulation die St mme und Stammabschnitte durch den Forwarder und Schlepper abgelegt Die in SILVA erzeugten Baumdaten Baumnummer Baumart Position BHD und H he werden nun im Berechnungsmodul der Software mit den Wegedaten verkn pft Dabei werden mit Hilfe von Abfragen die Quadranten ber die Bestandesfl che verteilt die Einzelb ume den Abteilungen zugeordnet jedem Baum eine R ckegasse oder Forststra e bzw ein entsprechender Kontroll und Ablagepunkt zugeordnet sowie festgelegt ob der Baum in der graphischen Darstellung angezeigt w
338. m neue M glichkeiten der Entscheidungsunterst tzung an die Hand Auch Fragen in der Art Wie sollte das Erschlie ungssystem im Hinblick auf die Holzernte in 20 Jahren ausgerichtet werden oder Welcher Anteil an Stammholz l sst sich beim n chsten Hieb gewinnen sind nun besser zu beantworten Das Modell beweist damit eine bisher nicht erreichte Komplexit t und Pr zision bei der Kombination waldbaulicher und forsttechnischer Informationen Hinzu kommt die besondere Anschaulichkeit der Entwicklung einzelner Best nde durch die graphische Darstellung der Simulation So f llt beispielsweise auf dass bei den Abbildungen der Modellbest nde der verschiedenen Alterstufen aus der Vogelperspektive bei ungenauem Hinsehen keine besonderen Unterschiede zu erkennen sind Tats chlich entsteht dieser Effekt aber durch die wirklichkeitsgetreue Modellierung der individuellen Baumproportionen ber den Zeitraum von 40 Jahren verringert sich zwar nachweislich die Anzahl der aufstockenden B ume gleichzeitig nehmen aber Stamm und Kronen auch graphisch an Umfang zu Das Bild des Bestandes scheint sich also nicht zu ver ndern da die Beschirmung der Fl che weiterhin gleich bleibt 225 10 Validierung der Modellfunktionen 10 Validierung der Modellfunktionen Bei der Modell Validierung werden f r konkrete Parameterkonstellationen die Rechenergebnisse den zu modellierenden realen Ph nomenen gegen bergestellt Die gesuchten Gr en m ssen in
339. m zur Produktionsplanung Die Betonung liegt bei AutoMod nicht nur auf Rechenleistung sondern auch auf der immer wichtiger werdenden Visualisierung von Arbeitssystemen Damit kann die Kommunikation zwischen Management Produktion und Stab wesentlich verbessert werden Die Modellierung erfolgt dabei interaktiv mit Hilfe graphischer Unterst tzung Komplexe Steuerungen und Abl ufe k nnen mit Hilfe einer eigenen Programmiersprache abgebildet werden Sowohl im laufenden Prozess in Echtzeit als auch in der Planungsphase vor Inbetriebnahme im Zeitraffverfahren k nnen mit der Simulation Systeme analysiert und optimiert werden BANKS 1998 und BANKS CARSON NELSON 1999 Die Simulationssoftware AutoMod besteht aus drei Hauptmodulen Die Erstellung des Simulationsmodells findet im Modelleditor edit environment statt in dem das Modell aus mindestens zwei Systemen dem F rder und dem Prozesssystem gebildet wird Das F rdersystem beinhaltet alle zum F rdern von G tern und Teilen notwendigen Anlagenteile im Forstmodell besteht das F rdersystem aus einem Forststra en und R ckegassennetz Im Prozesssystem erfolgt u a die Definition der F rderg ter im Forstmodell B ume und deren Sortimente Ressourcen Personal und Maschinen Auftragslisten Variablen Tabellen und der Durchlaufpl ne In den Durchlaufpl nen ist f r jedes F rdergut die zuvor durch den Nutzer individuell festgelegte Bearbeitungsreihenfolge und der Transportweg durch das Mod
340. mit kommt es voraussichtlich zu einer Verringerung der Produktivit t Auswertung a T 30 E h 29 e R ckegassenabstand 20 m 5 8a R ckegassenabstand 30 m x 4 R ckegassenabstand 40 m 3 28 Oo o A 27 26 T 8 9 10 n 2 13 Kranreichweite m Abbildung 97 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Bei n herer Betrachtung von Abbildung 97 wird deutlich dass sich die erste Hypothese best tigt hat Tats chlich hat mit zunehmender Kranreichweite unabh ngig des Gassenabstandes auch die Produktivit t zugenommen Eine Erkl rung daf r liefert die Tatsache dass durch die Erh hung der Reichweite immer mehr Ernteb ume gef llt und aufgearbeitet werden k nnen Das Verh ltnis von 141 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Ernte und Fahrzeiten verschiebt sich nun also in Richtung der Erntezeiten es wird also immer mehr Zeit produktiv genutzt und nicht mit unproduktivem Fahren verbraucht Die Vermutung dass das Ergebnis hinsichtlich der ver nderten Gassenabst nde nicht eindeutig vorhergesagt werden kann best tigt sich ebenfalls Deutlich zu erkennen ist dass sowohl die Ausweitung auf 30 m Abst nde als auch auf 40 m Abst nde hinsichtlich der Variante mit 20 m Abst nden zu einer Erh hung der Produkt
341. mkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 65 Jahren Erntekostenfreier Erl s TAP Kosten gesamt Erl s gesamt Arbeitssystem fm MAS Arbeitsaufgabe Ernte der B ume in Reichweite von 10 m Harvester 284 B ume 173 8 5 90 27 5 fm Ernte der B ume Erl s ausdem au erhalb der Holzverkauf Motormanuelle Harvester 9 59 24 Gesamtkosten 50 itenweise Gesamterl s Holzernte Reichweite durch des berechnet abz glich der einen Waldarbeiter Holzernteeingriffs Holzpreise vom Holzerntekosten 99 B ume 60 5 fm m Juli 2006 IHB Schlepper anche 363 2 95 19 8 Abschnitte 60 5 fm i R cken 1438 Forwarder Abschnitte 234 3 11 53 14 0 fm 2 29 97 fm 7022 12529 5507 217 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 4 Der Originalbestand im durchschnittlichen Alter von 75 Jahren Die n chste Stufe der Alterung bringt den Testbestand auf ein Durchschnittsalter von 75 Jahren Der aufstockende Bestand hat im Zuge der Alterung zahlenm ig um 680 B ume abgenommen wobei dieses Mal noch 334 B ume f r die Ernte vorgesehen sind Der Entnahmeanteil liegt damit unver ndert bei 7 4 Die Ernteb ume besitzen ein durchschnittliches Volumen von 0 91 fm ein Anstieg gegen ber dem 65 Jahre alten Bestand von fast 0 3 fm In den
342. mmabschnitte Ani Jah oss Abbildung 10 Weg zur Herleitung und Integration der Bestandes und Sortimentsdaten mit Hilfe der Programme SILVA und HOLZERNTE 26 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 3 2 1 Der Waldwachstumssimulator SILVA Erste Aufgabe ist die Generierung des Gesamtbestandes mit Hilfe des Waldwachstumssimulators SILVA des Lehrstuhls f r Waldwachstumskunde der TU M nchen SILVA ist in der Lage auf der Basis von H he und Durchmesser des Grundfl chenmittelstammes sowie Alter Baumart Stammzahl und Grundfl che pro Hektar einen Bestand zu generieren der in etwa dem real existierenden Bestand entspricht PRETZSCH BIBER DURSKY 2002 Als Eingangsdaten dienen die Werte des Forsteinrichtungswerkes Abbildung 11 zeigt die entsprechende Benutzeroberfl che von SILVA in der man die Grundeinstellungen zur Bestandesgenerierung vornehmen kann MI Bestand generieren Baumart dg cm dmin dmax hg m Alter N ha G m ha er Eingaben f r neu zu generierende Best nde Seite m ySeite A Bestandesname J Abbrechen Neu Hinzuf gen Abbildung 11 Benutzeroberfl che zur Eingabe der Kennzahlen bei der Bestandesgenerierung in SILVA SILVA 2006 Sind alle Einstellungen get tigt beginnt SILVA mit der Simulation Es erzeugt Bestandesstrukturen d h eine Baumzahldurchmesserverteilung Baumh hen und Baumpositionen wenn diese nicht bereits vor Ort eingemessen und in SILVA bertragen worden sind Auch Art
343. mmt wobei gleichzeitig der Zeitanteil f r das Befahren der Gassen zunimmt 143 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 40 t Zeitanteil f r das Positionieren 35 bei R ckegassenabstand 20 m 4 Zeitanteil f r das Fahren bei R ckegassenabstand 20 m bei R ckegassenabstand 30 m 4 Zeitanteil f r das Fahren bei 30 Zeitanteil f r das Positionieren R ckegassenabstand 30 m 25 bei R ckegassenabstand 40 m Zeitanteil f r das Positionieren 4 Zeitanteil f r das Fahren bei R ckegassenabstand 40 m Zeitanteil an der RAZ 20 7 8 9 10 n 12 13 Kranreichweite m Abbildung 99 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren des Aggregats und das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren des Aggregats und das Fahren w hrend eines Holzernteeinsatzes des Harvesters zueinander l sst sich in Abbildung 99 ablesen Dabei verh lt es sich so dass mit zunehmender Kranreichweite immer mehr Ernteb ume von der Maschine erreicht und bearbeitet werden k nnen Dadurch erh ht sich automatisch der Zeitanteil f r das Positionieren an der Reinen Arbeitszeit da dieser Vorgang immer Bestandteil eines Erntezyklus
344. mulation bestimmt jeder Baum wo sein Sortiment abgelegt werden soll 300 Anhang Bestandessch den Vorgabe durch Benutzer Frontend Auf alle Zeiten in der Simulation wird dieser Zuschlag mit aufgeschlagen Maschinenkosten Vorgabe durch Benutzer Frontend Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Verwendung der ei nzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en f r das System Pferd Zeitgrad Pferd 1 Vorgabe durch Benutzer Auf alle Zeiten in der Simulation wird der Zeitgrad mit aufgeschlagen Frontend Vorgabe durch Benutzer Kostensatz Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Frontend Er Vorgabe durch Benutzer ae N i Re Br A Zugkapazit t Beim F llen der Seilschlinge wird diese Kapazit t gegengepr ft Frontend 301 Anhang Anhang X Handhabung der Kalkulationssoftware HOLZERNTE 1 EXCEL Tabelle des ausscheidenden Bestandes aus SILVA in MS Access importieren ACHTUNG Die Spalten m ssen schon in Excel alle als ZAHL formatiert sein a InMS Access neue Datenbank ffnen dann b Datei gt Externe Daten gt Importieren 2 Die neu erzeugte Access Tabelle muss wie folgt formatiert werden s Abbildung 177 b Feld1 Zahl Feld2 Zahl Feld3 Zahl Baumart Zahl BHD Zahl H he Zahl N Zahl sl Zahl Allgemein Nachschlagen Feldgr e Integer Format
345. mulieren Diese im Versuchsteil der Arbeit nachgewiesene vielf ltige Einsetzbarkeit des aktuellen Modells stellt einen erheblichen Fortschritt im Hinblick auf den ersten Prototypen von BRUCHNER dar Sie ist das Ergebnis intensiver Forschungsstudien und Versuche im Bereich der Generierung forstlicher Bestandesstrukturen forstlicher Erschlie ungssysteme und der Simulation unterschiedlicher Arbeitssysteme deren Verhalten durch eine Vielzahl von individuell 260 12 Zusammenfassung einstellbaren Parametern an ganz bestimmte in der Praxis auftretende Situationen angepasst werden kann Die Verifizierung des Modells konnte problemlos durchgef hrt und erfolgreich beendet werden die Validierung gestaltete sich deutlich schwieriger wurde aber mit einer Zahl viel versprechender Versuche begonnen Eine noch tiefgreifendere Validierung sollte Aufgabe einer eigenst ndigen Dissertation sein Im Bezug auf die Benutzerfreundlichkeit die Datenhandhabung die Qualit t einiger eingesetzter Produktivit tsformeln und die noch fehlende Ber cksichtigung dreidimensionaler Gel ndeverh ltnisse konnten dennoch nicht alle gew nschten Erweiterungen in das aktuelle Modell integriert werden Hier besteht weiterhin Forschungsbedarf der in Form von weiteren Projekten in n herer Zukunft abgedeckt werden soll Das Modell in der jetzigen Form soll im Moment in erster Linie f r Forschungszwecke und Versuche durch Simulation und Beurteilung bestimmter Arbeits
346. n Entladen und Zus tzliches Kranen Ergebnisse von sehr guter Qualit t Ver nderungen von Ladekapazit t Zeitgrad und MAS Anteil an der GAZ belegen einen reibungslosen Ablauf der Simulationsprozesse Besonders die Anteile von Kranarbeits und Fahrzeiten hinsichtlich der modifizierten Zeitgrad Werte werden deutlich sichtbar Der Forwarder kann als Einzelmaschine oder in Kombination mit dem Harvester oder der Motormanuellen Holzernte als voll funktionsf higes Simulationssystem eingesetzt werden Schlepper Das System Schlepper ist hnlich wie das System Motormanuelle Holzernte durch den Einsatz des Schleppertarifs in seiner Funktionalit t im Vergleich zu den Arbeitssystemen Harvester und Forwarder eingeschr nkt Es erlaubt ohne Probleme Aussagen zu Dauer Produktivit t und Kosten f r bestimmte Arbeitseins tze bietet aber keinen Spielraum f r eine differenzierte Aufschl sselung der berechneten Werte So sind beispielsweise keine direkten Produktivit ts und Kostenvorteile bzw nachteile verschiedener Erschlie ungssysteme berechenbar da der besonders wichtige Prozess des Fahrens auf Gassen und Forststra en nur als gesch tzter Prozentanteil der RAZ Werte des Tarifs in das Endergebnis mit einflie t Die M glichkeit solche Einzelzeiten getrennt und in Abh ngigkeit verschiedener Erschlie ungssysteme herzuleiten bietet einzig das Aufteilen des Gesamtarbeitsprozesses in kleinere Teilprozesse und die Verkn pfung dieser mit
347. n Brusth hendurchmesser und der durchschnittlichen H hen des aufstockenden Bestandes und der Ernteb ume ber den simulierten Entwicklungszeitraum von 40 Jahren Abbildung 149 Anteil der Masse der einzelnen Sortimente an der gesamten geernteten Masse unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre und der Variation der Eingriffsst rke ES 223 Abbildung 150 Ver nderung der durchschnittlichen St ckmasse ber die einzelnen Sortimente hinweg unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre 4nsunsnnsnsnnennnennnnennnnnnn 224 Abbildung 151 Ver nderung der Holzerntekosten und der Technischen Arbeitsproduktivit t TAP unter Einfluss der Anhebung des durchschnittlichen Bestandesalters von 45 auf 85 Jahre u 42sunsnesnnneennennnnnennnnenn Abbildung 152 Abbildung der 4 5 ha gro en Teilfl che des Testbestandes inkl der Ernteb ume in AutoMod Abbildung 153 Efm m R h im Vergleich der Berechnungen der Formeln des Versuchs Erstdurchforstung von Fichte mit einem PONSSE HS15 RIEHLE 1997 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln des Modells nach PAUSCH 2004 N 307 na ash iesea eiie aeiee a aieiai eae a iaeaea aa ai aaaea aia eaa aada EE aE 233 Abbildung 154 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Zweitdurchforstung von Fichte mit einem TJ 1270A PAUSCH
348. n Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_unbe laden 7 8 6 8 4 1 Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_beladen Forw_FahrgeschwindigkeitArbeitsfahrt 3 9 3 Forw_Ladekapazitaet Harv_Forw_Maschinenkosten 10 120 Dieselverbrauch Dieselpreis Harv_Form_Kranreichweite Ruestzeit Forw_Schlepp_ZangenKapazitaet Zeitgrad 13 0 97 10 0 0 75 100 Abbildung 162 Textdatei Forwarder txt Tabelle 88 Legende zu Forwarder txt Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststra e_unbeladen 7 8 Fahrgeschwindigkeit des Forwarders unbeladen auf der Forststra e Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststra e_beladen 6 1 Fahrgeschwindigkeit des Forwarders beladen auf der Forststra e Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_unbeladen 4 1 Fahrgeschwindigkeit des Forwarders unbeladen auf der R ckegasse Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitR ckegasse_beladen 3 9 Forw_FahrgeschwindigkeitArbeitsfahrt 3 Fahrgeschwindigkeit des Forwarders beladen auf der R ckegasse Fahrgeschwindigkeit des Forwarders w hrend der Arbeitsfahrt Forw_Ladekapazit t 10 Ladekapazit t des Forwarders Harv_Forw_Maschinenkosten 120 Maschinenkosten pro MAS15 Dieselverbrauch 13 Dieselverbrauch der Maschine pro MAS15 Dieselpreis 0 97 Dieselpreis mit dem die Fahrtkosten berechnet werden Harv_Forw_Kranreichweite 10 Reichweite des Krans in diesem Fall beim Forwarder Ruestzeit 0 Dauer
349. n GAZ RAZ und AZ 1 Berechnung der Tabellen Vorgabezeit GAZ f r Arbeiter und Motors ge f r jedes einzelne Sortimentsst ck 2 Hinzuf gen der Zuschlagswerte zur GAZ f r die entsprechende Erntema nahme d h hier wird mit der Summe der GAZ Werte aller einzelnen Sortimentsabschnitte gearbeitet die jeder Arbeiter aufgearbeitet hat Einbeziehung des Zeitgrades f r jeden Arbeiter Aufteilung der GAZ in RAZ und AZ mit Hilfe der entsprechenden Werte Diese Vorgehensweise f hrt dazu dass f r alle B ume des ausscheidenden Bestandes die exakte Aufarbeitungsdauer bekannt ist Ein Arbeiter der also einen zu f llenden Baum erreicht bleibt dann genau f r die vorgesehene Dauer an diesem Baum stehen Aussagen zur Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en im Modell finden sich in Anhang IX 89 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 2 5 Kostens tze In Deutschland gilt der EST Vertrag unter der Ma gabe des Lohntarifvertrages Die hier aufgef hrten Werte sind als Grundlage zur Kostenberechnung ausreichend s Tabelle 9 Tabelle 9 Lohnfaktoren f r Motormanuelle Holzernte Leistung Wert Quelle i 5 KWF 2004 Geldfaktor Arbeit 16 29 Cent Min http www kwf online de deutsch mensch lohn est geldfaktoren htm Entsch digung Motors ge 8 00 Cent Min KWF 2004 5 6 2 6 Systemlogik und Ablaufdiagramm Ziel dieses Modellbestandteiles ist es die Ernte bestimmter ausge
350. n Harvester im Vergleich zu den zus tzlichen Fahrtkosten und des Zeitaufwandes sein Die Kriterien der sinnvollen Gestaltung eines Erschlie ungssystems k nnten auf diese Weise Sch lern und Studenten durch Kalkulation und Vergleich der einzelnen Ergebnisse und gleichzeitiger graphischer Pr sentation der unterschiedlichen Szenarien verdeutlicht werden So bekommen sie schon im fr hen Stadium ihrer Ausbildung ein Gef hl f r die konomischen logistischen aber auch kologischen Zusammenh nge die es bei der Planung und Umsetzung von Holzernteeingriffen zu beachten gilt BRUCHNER 2004 verwies in ihrer Arbeit schon auf die M glichkeit die Software im Bereich des e learning electronic learning computer based learning einzusetzen E learning wird dabei im Wesentlichen als interaktives Bindeglied zwischen theoretischer Wissensvermittlung und erster praktischer Umsetzung betrachtet Es ersetzt zwar nicht die realen Erfahrungen im Arbeitsalltag dennoch bereitet das Erleben von realit tsnahen Szenarien am Computer auf eintretende Arbeitssituationen vor und erlaubt ein Experimentieren ohne unerw nschte Konsequenzen hinsichtlich Arbeitssicherheit oder konomischer Einbu en aufgrund eines Fehlverhaltens Der Einsatz des Modells in der Lehre ist also auch heute schon uneingeschr nkt zu empfehlen 254 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick 11 3 Ausblick Der Ausblick beschreibt in seinem ersten Teil einige allgemeine Dinge ber d
351. n Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass Hypothese 1 1 durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Produktivit t fm h der Maschine zunimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Produktivit t fm h abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m l sst sich hinsichtlich der Produktivit t keine konkrete Hypothese formulieren Die Produktivit t wird durch Berechnung des Quotienten aus der tats chlich geernteten Holzmenge angegeben in fm und der f r diesen Eingriff aufgewendeten Reinen Arbeitszeit ermittelt Durch eine Ver nderung des Hypethesez Gassenabstandes entsteht die Situation dass sich immer weniger B ume in Reichweite des Harvesters befinden Dies wird in vielen F llen dazu f hren dass die Maschine zwar nach wie vor die R ckegassen abfahren wird dabei allerdings immer weniger Ernteb ume aufarbeiten kann Auf diese Weise wird sich das Verh ltnis von Arbeitszeit die f r das F llen und Aufarbeiten verbraucht wird zu Arbeitszeit die f r das reine Fahren aufgewendet wird in Richtung der Fahrzeiten verschieben Somit kommt es voraussichtlich zu einer Verringerung der Produktivit t Auswertung 39
352. n bestimmten Bestand mit einem bestimmten R ckegassensystem gefahren und hat den Boden belastet Kann man diese Belastung durch nderung der R ckestrategie oder der Fahrtroute reduzieren Welche Sortimente sollten unter Ber cksichtigung der aktuellen Holzernte beim n chsten Eingriff in f nf Jahren vorzugsweise ausgehalten werden um ein m glichst gutes Ergebnis zu erzielen Wie wirkt es sich aus dass ein noch relativ unerfahrener Maschinenf hrer zum Einsatz kommt Wie lange dauert der Eingriff wenn anstatt 1 Schichten 2 Schichten gefahren werden Wo liegen die Kosten wenn die Waldarbeiter die St mme nach der Ernte noch entrinden Wie wird ein neues Maschinensystem in der Praxis arbeiten Diese Liste mit potenziellen Fragestellungen die sich mit Hilfe des Modells untersuchen lassen k nnte noch fortgesetzt werden Sie beschreibt das umfangreiche und variable Einsatzspektrum der 252 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick hier entwickelten Software F r alle f nf Verfahren lassen sich deutliche Tendenzen hinsichtlich Dauer Kosten und Leistung ihres Einsatzes aus den Aussagen der Rechenergebnisse ableiten F r die Forschung stellt das Modell einen gro en Schritt in Richtung der Pr zisionsforstwirtschaft dar ein Weg der auch in Zukunft konsequent weiterverfolgt werden wird 11 2 4 Einsatz des Modells in der Praxis Hinsichtlich der Leistungsf higkeit des Modells ist ein Einsatz in der forstlichen Praxis auch zum heu
353. n damit alle erdenklichen Variationsm glichkeiten bei der Gestaltung der Erschlie ungslinien zur Verf gung Abbildung real existierender Polterpl tze Ist dem Nutzer der abgebildete Bestand aus der Realit t bekannt kann er die Polterpl tze an die im Anschluss an die Ernte das Holz gebracht werden soll genau an den Stellen im Modell platzieren an denen sie sich auch in der Realit t befinden Kennt der Nutzer die tats chlichen Gegebenheiten allerdings nicht so kann er entscheiden wo die Polter strategisch am besten positioniert werden sollen Au erdem ist er jederzeit im Stande bereits definierte Polterpl tze zu verschieben bzw diese zu aktivieren oder deaktivieren Ist beispielsweise ein Polterplatz im wirklichen Bestand schon ausgelastet oder aus Gr nden mangelnder Belastbarkeit des Bodens nicht nutzbar kann er per Knopfdruck als nicht verf gbar ausgewiesen werden Abbildung real existierender Best nde inkl der entsprechenden Sortimentsabschnitte Schon im Basismodell von BRUCHNER wurde zur Gewinnung der ben tigten einzelbaumweisen Informationen die Software SILVA erfolgreich eingesetzt Dies war m glich da SILVA vorzugsweise bis zu 1 ha gro e Best nde generiert und das Basismodell ebenfalls eine Gr e von 1 ha besa Die Bestandesfl che konnte also komplett mit B umen bestockt werden Der ausgew hlte Testbestand aus dem Forstbetrieb Paderborn berschreitet aber mit einer Gr e von 10 8 ha die bisherigen
354. n dieser Form nicht genutzte Hilfsmittel Simulation auf Ebene der Einzelbaumbetrachtung also auf einem sehr hoch aufl senden Niveau einzusetzen und dadurch erste Ans tze einer tats chlichen Nutzbarkeit der Software AutoMod zur Darstellung und Kalkulation forstlicher Strukturen und planungsrelevanter Systemkennzahlen nachzuweisen Ihre Arbeit konnte aufgrund des hohen Forschungsaufwandes von Beginn an nur als erster Schritt in die richtige Richtung bewertet werden ein Schritt allerdings der Grundvoraussetzung f r die an dieser Stelle zu diskutierende Arbeit gewesen ist Auf den folgenden Seiten soll zuerst ein berblick ber die im Vergleich zu BRUCHNERS Arbeit erzielten Fortschritte in der Entwicklung des Holzerntemodells gegeben werden Anschlie end werden sowohl die angewandte Methodik als auch die Einsatzf higkeit der Software in Forschung Praxis und Lehre kritisch untersucht bevor sich das letzte Kapitel mit noch bestehenden Schwachstellen bzw mit dem daraus resultierenden zuk nftigen Entwicklungsbedarf befasst 11 1 Weiterentwicklung des Basismodells von BRUCHNER In Kapitel 2 dieser Arbeit wurden zahlreiche Zielvorgaben f r die Weiterentwicklung des von BRUCHNER erstellten Basismodells formuliert Tabelle 84 gibt einen berblick ber die Umsetzung der genannten Ziele und vergleicht die aktuellen Eigenschaften des Modells mit denen von BRUCHNERS Basismodell Es wird deutlich dass es gelungen ist s mtliche Zielsetzungen in da
355. n einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Technische Arbeitsproduktivit t Hypothese 1 3 fm PAS des Pferdes zunimmt und dass durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Technische Arbeitsproduktivit t fm PAS abnimmt en 5 Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m ist das Ergebnis im othese yP Hinblick auf die Tatsache dass mit einem Tarif gerechnet wird nicht genau absehbar 192 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 4 5 gt 4 R ckegassenabstand 20 m sa R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m TAP fm PAS w 2 5 UT 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 138 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Auch beim System Pferd f hrt die Erh hung des Zeitgrades zu einem Anstieg der TAP z B bei einem Gassenabstand von 20 m von 2 5 Zeitgrad 70 auf 4 7 Zeitgrad 130 Die Zunahme der Gassenabst nde bewirkt allerdings dass die TAP abnimmt s Abbildung 138 Obwohl auch bei dieser Systemsimulation wie schon beim Schlepper mit einem speziellen Tarif gerechnet wird unterscheiden sich die Ergebnisse bei der Kalkulation des Zeitaufwandes der Vorr ckprozesse Konnte beim Schlepper der Ein
356. n fm o R 2003 Aussagen zur Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en im Modell finden sich in Anhang IX Vor dem Start der eigentlichen Simulation wird f r jeden einzelnen Stammabschnitt der B ume des ausscheidenden Bestandes die GAZ berechnet die der Schlepper ben tigt um sie je nach eingestellter Strategie an die Waldstra e bzw an die R ckegasse zu liefern Dabei ist es wichtig darauf zu achten dass die GAZ die mit Hilfe des Schleppertarifes errechnet wird immer in Minuten fm angegeben wird Eine Umrechnung auf die tats chliche St ckmasse des jeweiligen Abschnittes ist also notwendig Die erhaltene GAZ wird dann ebenfalls f r jeden einzelnen Abschnitt mit dem entsprechenden Zeitgrad und den entsprechenden Zuschl gen verrechnet Erst jetzt liegt die korrekte GAZ vor Die hier errechneten Werte beziehen sich auf die GAZ Um die RAZ zu ermitteln und die TAP Fm MAS berechnen zu k nnen muss der Wert um die Allgemeinen Zeiten reduziert werden in diesem Fall um 20 Dies bedeutet dass man den errechneten fm h Wert wie folgt aufschl sseln kann GAZ Gesamtdauer des Vor R ckeprozesses RAZ errechnet sich durch die Subtraktion von 20 des GAZ Wertes also durch Subtraktion der AZ AZ entspricht 20 der GAZ Die RAZ ist mit Hilfe folgender Werte wie folgt aufzuschl sseln nach KULUSIC 1971 S 111 118 Studie 1 Studie 2 Studie 3 Studie 4 Mittelwert Leerfahrt
357. n mittel max 7 87 120 Maschinenkosten E MAS I 30 22 Maschinenkosten ermitteln 3 Abbildung 51 Men des Arbeitssystems Harvester zur Einstellung der verschiedenen Parameter 73 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Die hier ver nderbaren Gr en sind entscheidend f r das Ergebnis jedes Simulationslaufes Beim System Harvester handelt es sich dabei um folgende Gr en Tabelle 4 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Harvester Parameter Wert Einheit Bemerkungen Quelle Treibstoffverbrauch 18 00 V hr Der Verbrauch kann je nach Maschinentyp variieren FELDK TTER 2004 Treibstoffpreis Frei w hlbarer Wert j Frei w hlbarer Wert Die R stzeit dient der Vorbereitung der Ruestzeit Min i A 2 i Maschine vor dem eigentlichen Arbeitsbeginn Geschwindigkeit auf der 10 0 km h Dabei handelt es sich um einen Durchschnittswert KWF 1995 Forststra e Fahrgeschwindigkeit w hrend der Holzernte beinhaltet Geschwindigkeit auf der j 2 6 km h auch die Arbeitsfahrt Dabei handelt es sich um einen POHL 2006 R ckegasse Durchschnittswert Entspricht dem maximalen Abstand vom jeweiligen Kranreichweite 10 m Haltepunkt auf der Mitte der R ckegasse zum FELDK TTER 2004 Stammfu punkt des zu entnehmenden Baumes Minimaler Erntedurchmesser em Erm glicht die Simulation unterschiedlicher Aggregattypen Maximaler Erntedurchmesser em Erm glicht
358. n wird Trotz dieser Einschr nkung unterstreicht die Durchf hrung der verschiedenen Validierungsversuche erneut das gro e Einsatzpotential und die mannigfaltigen M glichkeiten die das Modell dem Nutzer bietet Harvester Gro e Abweichungen bei der Berechnung des Arbeitsaufwandes w hrend der Referenzzeitstudie von POHL 2006 in Form einer Mehrleistung von gut 40 im Modell stellen ein Ergebnis dar das auf den ersten Blick nicht zufrieden stellend sein konnte sich allerdings im Zuge des Vergleichs der Modellberechnungen mit sechs anderen Zeitstudien relativierte Dieser Vergleich hat gezeigt dass die Berechnungen der Produktivit ten f r die einzelnen Teilarbeitsschritte im Modell durchaus realistische Werte liefern die Fahrerleistung w hrend der Referenzstudie scheint eher im unterdurchschnittlichen Leistungsbereich angesiedelt zu sein Auch wenn f r gr ere St ckmassen im Bereich gt 1 0 Efm Baum noch keine absolute Sicherheit bez glich Plausibilit t der Ergebnisse gegeben werden kann sind die angewendeten Formeln doch durchaus f r weitere Simulationsl ufe einsetzbar Festzuhalten bleibt Der Harvester ist im Modell in der Lage die tats chlich stattgefundene Ernte von 382 B umen exakt in derselben Reihenfolge und unter nahezu gleichen Bedingungen wie in der Praxis auszuf hren Dabei werden realistische Leistungskennzahlen berechnet 239 10 Validierung der Modellfunktionen Forwarder Eine fuhrengenaue und sorte
359. nabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 Reine Arbeitszeit schrittweise zunimmt 191 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 300 250 200 a R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m 4 R ckegassenabstand 20 m 150 Reine Arbeitszeit h 100 50 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 137 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Wie schon bei den Systemen Forwarder und Schlepper f hrt die Anhebung des Zeitgrades von 70 auf 100 und 130 bei allen drei Best nden zu einer entsprechenden Reduktion der RAZ Bei einem Gassenabstand von 30 m ist eine Abnahme von 101 h zwischen Zeitgrad 70 und 130 zu beobachten s Abbildung 137 Ebenso nimmt die RAZ in Abh ngigkeit zur gr eren Anzahl zu r ckender Abschnitte mit zunehmendem Gassenabstand zu Insgesamt liegt der Unterschied bei einem Gassenabstand von 40 m im Vergleich zur 20 m Variante und einem Zeitgrad von 100 bei 101 1 h Somit wird auch Hypothese 2 best tigt Auswirkungen auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Pferd Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Pferdes ausgehend vo
360. nannten Message Window angezeigt 011 Alle Parameter der Simulation werden eingelesen 012 Die als Forststra en und R ckegassen fungierenden Wegenetzelemente werden in dieser Subroutine erzeugt und im Layout des Modells platziert 013 Als B ume definierte Objekte werden hier auf Basis der verschiedenen Parameter erzeugt und an die Folgeprozesse bergeben 014 Diese Subroutine wurde speziell f r eine realistische Simulation der Motormanuellen Holzernte in das Modell integriert Dabei werden s mtliche Abst nde der B ume zueinander berechnet damit gew hrleistet ist dass zwei Waldarbeiter nicht ausversehen nebeneinander an zwei B umen arbeiten die nicht weit genug auseinander stehen um den vorab definierten Sicherheitsabstand von mindestens der doppelten Bauml nge des gerade bearbeiteten Baumes zu garantieren s Kapitel 5 6 2 F r die Kalkulation der Arbeitszeiten bei der Motormanuellen Holzernte ist dies allerdings nicht relevant Es dient vielmehr einer realistischen Arbeitsweise bei der graphischen Darstellung des Prozesses 035 Im Anschluss an die Initialisierung der Motormanuellen Holzernte 008 bestimmt jeder Waldarbeiter die f r ihn spezifischen Daten und beginnt dann mit der Arbeit Dieser Teilprozess musste in das Modell integriert werden da es hier m glich ist mehr als eine Arbeitseinheit auszuw hlen 039 Auch das Pferd wird nach der Initialisierung extra in das System berf hrt Es w re theoretisch auch m
361. nation Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte und R cken aus dem Bestand zu sehen Die Maschine r ckt das Holz zuerst mit Hilfe der Seilwinde vor und bringt es dann direkt zum Polter an die Forststra e Der entsprechend hohe Zeitaufwand f r diese T tigkeiten bewirkt die relativ geringe Produktivit t 184 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf das Verh ltnis der tats chlich durch den Schlepper transportierten zur tats chlich geernteten Holzmenge Ausgangssituation Mit Ausnahme der Parameter Arbeitsstrategie und bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Schlepper Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass bei Auswahl der Strategien R ckung an der Gasse vorkonzentrierter Abschnitte und Vorr cken im Bestand verstreuter Sortimente und R cken aus dem Bestand die Hypothesen gesamte tats chlich geerntete Holzmenge durch den Schlepper transportiert wird und dass bei Auswahl der Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte nicht die gesamte tats chlich geerntete Holzmenge durch den Schlepper transportiert wird Auswertung u Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte und R cken aus dem Bestand R cken an der Gasse vorkonzentrierter Abschnitte o Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte an die R ckegassse Tats chlich transportierte Holzmenge im Vergleich zur tats chl
362. nd naturnahe Waldwirtschaft ein Gegensatz Forst amp Technik 9 1999 WARKOTSCH W ZIESAK M 1998 Die Holzerntekette Probleme und L sungsans tze Beitr ge zur Walderschlie ung und forstlichen Arbeitswissenschaft Band 8 der Schriftenreihe des Instituts f r Forsttechnik Universit t Bodenkultur Wien WIKIPEDIA 2006 Online Lexikon URL www wikipedia de WIRTH S BAUMANN A 2001 Wertsch pfung durch vernetzte Kompetenzkooperation berlebensstrategie f r kleine Produktions und Dienstleistungsunternehmen Huss Verlag M nchen ZIEGLER J 2006 Sie sind verbunden mit der Hotline des EZBI Forsten AFZ Der Wald 9 2006 268 Verzeichnisse Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 3 Abbildung 4 Abbildung 5 Abbildung 6 Abbildung 7 Abbildung 8 Abbildung 9 Eingliederung der Simulation in ein Beispiel f r die Abl ufe forstlichen Produktionsmanagements Quelle HEMM 2002 22 22 2 3 Auszug aus dem Quellcode des Systems Harvester der Software AutoMod Luftbild Bestandesbegrenzungen GIS und nummeriertes R ckegassennetz GIS eines Testbestandes 16 Segmentierung aufgrund einer Richtungs nderung im R ckegassenverlauf 22200s422400442nn0ennnnnnnnnnnnnnnnn 19 Schematische Einteilung des R ckegassennetzes mit einem regelm igen Abstand von 20 m 21 Transformation von Gau Kr ger Koordinaten in lokale Koordinaten
363. nden sich normalerweise au er Reichweite der Maschine und m ssen zuerst vorger ckt werden Mit einem aufgebauten Kran wird das Holz auf das Fahrzeug geladen und aus dem Bestand abgefahren VALENTA NERUDA 2004 5 6 3 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter Abbildung 68 zeigt die Benutzeroberfl che des aktuellen Modells in dem s mtliche Parameter f r das System Forwarder ver ndert werden k nnen Die zahlreichen Einstellungsm glichkeiten werden in Tabelle 10 erkl rt Fo rstm ode l l Simulation Simulation starten starten ohne Animation Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih 4 gt Treibstoffverbrauch l hr no Standardwerte S Treibstoffpreis 6 1 07 gross Ruestzeit min 0 00 Geschw auf Forststr unbeladen km h 780 mittel Geschw auf Forststr beladen km h 6 80 Geschw auf R ckeg unbeladen km h I 310 klein Geschw auf R ckeg beladen km h 330 Geschw Arbeitsfahrt km h I 30 Kranreichweite m 10 00 Ladekapazit t fm 1000 Zangenkapazit t qm 15 Zeitgrad 1000 MAS von GAZ 8300 Unterbrechungen von GAZ 700 davon RWS von Unterbrechungen 8572 davon WUS von Unterbrechungen 000 davon AFS von Unterbrechungen p ma RWS min min mittel max 30 1027 302 WUS min min mittel max 0 78 AFS min min mittel max p 3 54 88 Maschinenkosten amp MAS D ann
364. ndeskennzahlen der drei unterschiedlichen Modelle 20 m RG 30 m RG 40 m RG Abstand Abstand Abstand 9698 9690 9686 2501 1767 1454 7331 8065 8378 Durch die Erh hung des durchschnittlichen Gassenabstandes von 20 m ber 30 m auf 40 m nimmt die Anzahl an R ckegassen und Forststra en auf der fest definierten Bestandesfl che zwangsl ufig ab s Tabelle 49 Dadurch wird der Anteil an unproduktiven Fl chen auf denen keine B ume stocken reduziert Parallel dazu vergr ern sich die produktiven Wuchsfl chen zwischen den Gassen und Stra en auf denen dann weitere B ume wachsen k nnen s auch Abbildung 89 Die Simulationssoftware ist dahingehend programmiert dass sie diese neu hinzugekommenen Fl chen nach dem Prinzip der geklonten Quadranten s Kapitel 4 3 2 2 automatisch mit B umen auff llt Bei 132 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen einem Blick auf die Graphik in Abbildung 90 ist bei steigendem Gassenabstand eine Zunahme der Baumanzahl sowohl beim aufstockenden Bestand insgesamt 1047 St ck als auch bei den Ernteb umen 160 St ck zu erkennen 9000 air 8000 raue 7000 Forststrassen werden automatisch eleminiert 3000 2000 365 1000 0 6000 ct Anzahl B ume Aufstockender Bestand 8 e E g 5000 8 Anzahl Emteb ume des aufstockenden k Bestandes 4000 B ume auf R ckegassen und n 20 30 40 R ckegassen
365. ndigkeiten f r die Systeme Harvester und Forwarder in Abh ngigkeit des Erschlie ungssystems Quelle POHL 2006 4 e 2 ee a RER en A aA SN ak Die f nf Arbeitssysteme des Holzerntemodells Ausw hlbare Kombinationen der Arbeitssysteme X w hlbar 4 2240444400snnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnonnnnnnennnnnnn 72 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Harvester 00222400nssnsennsnnnennnnnennnnnen 74 Angaben zu den Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter 2400ssnsannsnnnennnnnnennnnnennnnnen 76 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Motormanuelle Holzernte 83 Ausz g aus Tabelle 2 des ES 1 2 rien er A a aa a aa E ATRE 84 Auszug aus der MS Access Sortimentstabelle des Testbestandes 140 A1 eine Fichte nennen 85 Lohnfaktoren f r Motormanuelle Holzernte 244s40sssnnnnnnnnnnnsnnennnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnn 90 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Forwarder 24404444400nssnnnnnnnennnnnn 97 Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter 4 us424440nsnn0nnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnenan nn 99 Erl uterungen zu den einstellbaren Systemparametern des Systems Schlepper 400sneensnnenneneennn 105 Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemp
366. ndung von AutoMod Beleg der forstwirtschaftlichen Anwendungstauglichkeit der Simulationssoftware AutoMod in zwei F llen Das von BRUCHNER entwickelte Basismodell erf llt die formulierten Anspr che forstliche Strukturen und Produktionsprozesse abzubilden und die kalkulierten Ergebnisse der Simulation in noch zu erweiternder Form zur Unterst tzung forstlicher Planungs und Entscheidungsaufgaben zu verwenden Die Verifizierung der simulierten Arbeitssysteme gelingt eine Validierung ist im Hinblick auf die Komplexit t und die mangelnde Verf gbarkeit qualitativ hochwertiger Datens tze nur in Teilen m glich Zusammen mit HEMM 2003 entwickelt BRUCHNER als Abschluss ihrer Forschungsarbeiten ein erstes Konzept zur Erweiterung und Verbesserung des Basismodells Dabei wird als n chster Schritt die Modellierung eines real existierenden Bestandes mit einer Gr e von etwa 11 ha ins Auge gefasst Zusammenfassend l sst sich sagen dass die im Jahr 2004 fertig gestellte Arbeit von BRUCHNER eine sehr gute Ausgangsbasis f r die Weiterentwicklung des bereits existierenden Modells darstellt Welche Aufgaben im Verlauf dieser Weiterentwicklung im Detail zu bew ltigen sind und welche Zielsetzungen als Richtwerte f r die hier vorliegende Arbeit gelten m ssen wird im folgenden Kapitel erl utert ZEUS Zukunftsorientiertes Entscheidungsunterst tzungssystem Verbundprojekt des Bundesministeriums f r Bildung und Forschung 2 Ziele
367. ne entsprechende Ver nderung bei der RAZ bewirken Betrachtet man nun die Ergebnisse sieht man dass sich die RAZ bei einem Zeitgrad von 70 und einem R ckegassenabstand von 20 m im Vergleich mit dem Ausgangswert bei einem Zeitgrad 100 aber nur um 23 8 erh ht hat Ebenso sank der RAZ Wert bei einem Zeitgrad von 130 nur um 23 8 ab Wie ist dies zu erkl ren Da sich die RAZ aus den Zeiten f r das Positionieren F llen und Aufarbeiten der B ume sowie den Fahrzeiten zusammensetzt wirken sich die Ver nderungen des Zeitgrades also nur auf diese Arbeitsprozesse aus Damit ver ndert sich gleichzeitig das jeweilige Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren F llen und Aufarbeiten und das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ Steigt beispielsweise der Zeitgrad sinkt automatisch der Anteil f r Positionieren sowie F llen und Aufarbeiten der Anteil der Fahrzeiten aber steigt proportional dazu an s unten Dies erkl rt warum einer Erh hung des Zeitgrades um 30 nicht automatisch eine Erh hung der RAZ um 30 nach sich zieht Hypothese 2 kann ebenfalls best tigt werden Auswirkungen auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren des Aggregats und das F llen Aufarbeiten und das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Harvester Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet
368. nen Ernteb ume eindeutig die kosteng nstigsten Ergebnisse in diesem f r den Harvestereinsatz pr destinierten Bestand Dazu muss gesagt werden dass bei den bisher simulierbaren Arbeitssystemen noch keine Zuf llung bzw Beiseilung von Vollb umen f r eine Harvesteraufarbeitung realisiert worden ist W ren diese Systemvarianten bereits modelliert und einsetzbar w rden die dabei berechneten Ergebnisse wahrscheinlich sogar noch g nstiger ausfallen als die der Kombination HMSF An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden dass bei den einzelnen Versuchsl ufen Kostens tze pauschal festgelegt wurden Die genauen Ergebnisse sollen dementsprechend nicht als allgemeing ltig und absolut realistisch angesehen werden Sie besitzen lediglich Beispielcharakter Wie an anderer Stelle schon erw hnt ist jeder Nutzer in der Lage die f r ihn individuell g ltigen Werte vor Beginn der Simulation selbst festzulegen 204 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Die g nstigsten Ergebnisse also die der Kombinationen HMSF und HMPF wurden allerdings bei einer Simulation mit einem idealisierten R ckegassensystem 20 m erzielt Diese Erschlie ungsalternative existiert in der Realit t aber nicht Der Nutzer hat nun zwei M glichkeiten Entweder er legt ein neues Gassennetz auf der realen Bestandesfl che an und orientiert sich dabei am Verlauf und der Anordnung im Modell oder er arbeitet mit dem bereits vorhandenen Erschlie ungss
369. nen Formeln des Modells entwickelt wurden stammen ebenfalls von der Firma Timberjack und wurden im Wesentlichen bei Beobachtungen von Harvestern des Typs 1270 A und 1470 A gesammelt Im Folgenden wurden nun die einzelnen Studien nacheinander mit den Ergebnissen des Modells verglichen Nach entsprechender Transformation der Formeln konnten alle Produktivit tsvergleiche auf der Ebene der Reinen Arbeitszeit Efm h durchgef hrt werden Dabei ist es wichtig sich vor Augen zu f hren dass es sich um die RAZ handelt Entsprechend hohe Produktivit tswerte z B 60 Efm h bei ausreichend gro er St ckmasse sind daher nicht unnormal 232 10 Validierung der Modellfunktionen 80 00 70 00 s 60 00 50 00 Efmm R h Erstdurchforstung PONSSE HS15 40 00 Efm m R h 30 00 EfmmR hModell 20 00 10 00 0 00 0 0 5 1 15 Aufgearbeitetes Vol Baum Efm m R Abbildung 153 Efm m R h im Vergleich der Berechnungen der Formeln des Versuchs Erstdurchforstung von Fichte mit einem PONSSE HS15 RIEHLE 1997 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln des Modells nach PAUSCH 2004 N 367 Auch wenn der Ponsse HS 15 in diesem Fall in einer Erstdurchforstung gearbeitet hat und der bearbeitete Fichtenbestand im Durchschnitt deutlich unter den Werten des Modellbestandes liegt mittl BHD 13 cm mitt Baumvolumen 0 46 Efm ist die bereinstimmung der Leistungswerte doch relat
370. nen wahrscheinlichsten FELDK TTER 2004 Maximum 498 Min Schicht einen minimalen und einen maximalen Wert hinterlegt u WUS Wege und Umsetzstunden reiner Umsetzvorgang Minimum 48 Min Schicht Zusatzoption f r den Nutzer es wird eine Dreiecksfunktion E WUS Most likely 60 Min Schicht j zZ B FELDK TTER 2004 beschrieben durch einen wahrscheinlichsten einen minimalen Maximum 84 Min Schicht und einen maximalen Wert hinterlegt AFS Sonstige Ausfallstunden nicht tariflich festgelegt gehen Minimum 48 Min Schicht nicht in MAS RWS WUS ein z B Warten auf F rster im AFS Most likely 66 Min Schicht Schlamm festgefahren Es wird eine Dreiecksfunktion FELDK TTER 2004 Maximum 120 Min Schicht beschrieben durch einen wahrscheinlichsten einen minimalen und einen maximalen Wert hinterlegt Maschinenkosten EIMAS Kostensatz der sich entweder pauschal festlegen oder ber eine spezielle Maschinenkostenkalkulation extra berechnen l sst 97 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Beim Forwarder ist es ebenso wie beim Harvester m glich ber eine Maschinenkostenkalkulation den genauen Kostensatz einer bestimmten Maschine rechnerisch herzuleiten Au erdem muss auch f r das System Forwarder vor Beginn der Simulation eine Gassenreihenfolge festgelegt werden damit eine sinnvolle Routenf hrung garantiert ist s Kapitel 5 6 1 3 Der Forwarder wird beispielsweise nachdem der
371. ner Dreiecksfunktion bestehend aus einem minimalen einem maximalen und einem wahrscheinlichsten Wert entnommen und bezieht sich auf die durch den Nutzer festgelegte Schichtl nge MAS von GAZ 70 00 Unterbrechungen von GAZ 30 00 davon RAWS von Unterbrechungen 89 00 davon WUS von Unterbrechungen 0 00 davon AFS von Unterbrechungen 11 00 RWS min min mittel max 547 186 495 WUS min min mittel rmax 48 60 34 AFS min min mittel max 48 66 120 Abbildung 37 Das St rzeiten Modul a Als MAS15 wird eine Maschinenarbeitsstunde inkl aller Unterbrechungen lt 15 Minuten bezeichnet L FFLER 1991 48 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Die Berechnungen wann eine Unterbrechung beginnt und wie lange sie dauern wird erstellt das Modell dynamisch Dies bedeutet dass die erste Unterbrechung rein zuf llig innerhalb der ersten Schicht mit einer zuf llig aus der entsprechenden Dreiecksfunktion ermittelten Dauer eintreten wird Ist die Unterbrechung beendet berpr ft das Modell automatisch das aktuelle Verh ltnis RAZ AZ Dauert die Unterbrechung so lange dass das in diesem Fall gew hlte Verh ltnis von 70 30 berschritten wurde z B 60 40 wird die n chste St rung erst zu einem sp teren Zeitpunkt auftreten Dadurch verstreicht wieder mehr Reine Arbeitszeit das Verh ltnis verschiebt sich demnach in die voreingestellte Richtung 70 30 Umgekehrt f hrt eine zu kurze Unterbrechung da
372. ner Breite von 4 50 Metern definiert Dieser Wert entspricht normalerweise den in deutschen W ldern auftretenden Gegebenheiten 4 2 2 Gewinnung GiIS tauglicher Koordinaten von Start End und Schnittpunkten der Erschlie ungslinien sowie der Polterpl tze Nach abgeschlossener Definition der Forststra en und R ckegassen sind diese im Einzelnen genauer zu spezifizieren Jede Stra e oder Gasse wird anhand folgender Parameter definiert e Start und Endpunkt e ggf Schnittpunkte von Stra en und Gassen e Punkt einer evtl Richtungs nderung also Beginn eines neuen Stra en oder Gassensegments e L nge der Stra en und Gassen bzw der Stra en und Gassenabschnitte Er I EOS en I a BL 2 hd l I u une ya al vw we Abbildung 4 Segmentierung aufgrund einer Richtungs nderung im R ckegassenverlauf Generell l sst sich sagen dass Forststra en und R ckegassen nur selten alleine durch einen Start und Endpunkt definiert werden k nnen Ver ndert eine Stra e oder Gasse ihren Richtungsverlauf muss sie in mehrere Segmente unterteilt werden s Abbildung 4 Diese relativ einfache Definition gilt allerdings auch nur f r zweidimensional dargestellte Wegesysteme Im noch nicht in die Modelle integrierten 3D Bereich m ssen andere L sungsvarianten angewendet werden 19 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Bei der Modellentwicklung wird mit Gau Kr ger Koordinaten gearbeitet die in einem GIS
373. nformatik betreuen konnte war es mir m glich das Themenfeld Simulation von Holzernteoperationen n her kennen zu lernen und in Form dieser Dissertation vertiefend zu bearbeiten Daher gilt mein gro er Dank dem Leiter des Lehrstuhls meinem Doktorvater Herrn Professor Walter Warkotsch f r die Betreuung der Promotion die fachliche Beratung und Diskussion und nicht zuletzt f r seinen gro en Einsatz mir in Zeiten knapper Kassen eine gesicherte Anstellung zu erm glichen Den Einstieg in meine T tigkeit am Lehrstuhl verdanke ich auch meiner ehemaligen Kollegin Frau Dr Anne Katrin Visser die bereits meine Diplomarbeit betreute und mich schlie lich 2003 f r die Bearbeitung eines unmittelbar anstehenden Projektes vorschlug W hrend der gesamten Zeit die ich am Lehrstuhl verbringen d rfte waren das freundschaftliche Verh ltnis zu und die produktiven Diskussionen mit meinen Arbeitskollegen eine wichtige Voraussetzung f r das Gelingen meiner Arbeit Daf r m chte ich mich bei Herrn Dr Ekkehard von Bodelschwingh Herrn Dr Sven Korten Herrn Dr J rgen Bauer Herrn Alexander Eberhardinger Herrn Dr Martin Ziesak Herrn Matthias M ller und Frau Elfriede Kleidorfer bedanken Es ist mir besonders wichtig die wirklich gro e Unterst tzung bei der Bearbeitung schwieriger Fragestellungen zu betonen die ich von meinen Kollegen Herrn Dr Reinhard Pausch und Herrn Martin D llerer erhalten habe Ich m chte mich daf r entsprechend besonders bed
374. nft erzeugten Informationen ber seinen Bestand in Kombination mit den gew nschten bzw zu erwartenden Ver nderungen bei der Aushaltung in HOLZERNTE kombinieren und in das AutoMod Modell einflie en lassen So kann er heute schon einen Holzernteeinsatz in f nf oder zehn Jahren kalkulieren Abbildung real existierender forstlicher Arbeitssysteme BRUCHNER simulierte in ihrem Basismodell bereits die Arbeitssysteme Harvester und Forwarder Im Rahmen der Weiterentwicklung kommen nun noch die drei Systeme Motormanuelle Holzernte Schlepper und Pferd hinzu Drei neue Arbeitssysteme bedeuten eine Vielzahl an neuen Variationsm glichkeiten bei der Versuchsanordnung einzelner Simulationsl ufe Der Nutzer kann nun beispielsweise den Vergleich von Dauer Leistung und Kosten einer Holzernte durch den Harvester oder die Waldarbeiter mit anschlie ender R ckung durch den Forwarder oder den Schlepper ziehen wobei sich der Einfluss des zuvor definierten Erschlie ungssystems mit Ausnahme des Arbeitssystems Schlepper der Eingriffsart und Eingriffsst rke der vorgenommenen Aushaltung sowie der individuell festgelegten Maschinenparameter im berechneten Endergebnis widerspiegelt Alle drei neu hinzugekommenen Systeme basieren auf ber lange Zeit gewachsenen und daher als zuverl ssig eingestuften Tarifwerken die aber auch gewisse Ungenauigkeiten bei der Simulation der jeweiligen Arbeitssysteme verursachen So sind in s mtlichen Tarifwerken die Zeiten f
375. ng und den l ngerfristigen Auswirkungen dieser Eins tze evtl irreparable Bodensch den abzuw gen Eine vor Beginn des tats chlichen Einsatzes durchgef hrte Simulation k nnte auf die Fragen nach der Erschlie ungsdichte und der notwendigen H ufigkeit der Befahrungen wichtige Antworten liefern Daher wird die Ver nderung der einzelnen Parameter aller f nf Arbeitssysteme gleichzeitig in drei unterschiedlichen Bestandesmodellen simuliert Eines mit einem idealisierten Erschlie ungssystem mit einem Gassenabstand von 20 m eines mit einem Gassenabstand von 30 m und eines mit einem Gassenabstand von 40 m s Abbildung 89 Die Bestandesfl che des Originalbestandes bleibt unangetastet und auch der aufstockende Bestand ist in allen drei Modellen derselbe Ver nderungen bei der Anzahl der aufstockenden B ume sowie der Ernteb ume ergeben sich allerdings durch das Wegfallen bzw Hinzuf gen einzelner R ckegassen Ziel ist es nachzuweisen dass unterschiedlich strukturierte Erschlie ungsszenarien auch unterschiedliche Einfl sse auf die simulierten Arbeitssysteme haben und dem Nutzer somit die M glichkeit geben die individuellen Eigenschaften der Wege und Gassennetze in seine Einsatzplanung mit einzubeziehen 131 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Abbildung 89 Die drei Erschlie ungsszenarien mit regelm igen Gassenabst nden von 20 m 30 m und 40 m Charakteristika der Versuchsbest nde Tabelle 49 Besta
376. ng 176 Textdatei EST_Zuordnung txt Tabelle 101 Legende zu EST_Zuordnung txt HKS_Klasse Nach HKS definierte St rkeklassen der einzelnen Sortimentsabschnitte EST Tabelle Zuordnung einer EST Tabelle zu den einzelnen St rkeklassen Diese Zuordnung bernimmt der Nutzer im Verlauf der Voreinstellungen im Frontend Alle weiteren Informationen ber die Berechnungen auf Basis des Erweiterten Sortentarifs EST sind in Kapitel 5 6 2 nachzulesen 287 Anhang Anhang Il Tabelle 102 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 1 f r das System Harvester 20mRG 30mRG 40mRG Abstand Abstand Abstand Anzahtzueninehmender B ume rsl O ms me 1 Tessin ennommen Si ranrsehwane rm em em am Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ En ee 7 Zur ckgelegte Wegstrecke km a o e Ce ma or ar Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ A mo eo ss Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ mn me ms e ra fe PunerRonwene sn o o o Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ eneen roemen o mer sera 288 Anhang Tasts chlich entnommen Stk Kranreichweite 11 m 1085 DOO er ee Anteil Positionieren an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ cn aeret menge m oma m essen eumsanen oR Frame sam es ss Ir Au er Reichweite Stk Anteil Positionieren an RAZ Ant
377. ng 34 Men leiste des Frontends 46 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Starten der Simulation Sind alle Einstellungen wunschgem durchgef hrt worden kann mit der Simulation begonnen werden An dieser Stelle bieten sich dem Nutzer zwei Wahlm glichkeiten s Abbildung 35 Simulation starten Simulation starten ohne Animation Abbildung 35 Bedienelemente zum Starten der Simulation Zum einen kann die Simulation inklusive der graphischen Darstellung der ablaufenden Prozesse gestartet werden zum anderen besteht die Option ohne Graphik zu simulieren Diese M glichkeit f hrt zu einer deutlichen Verringerung der Berechnungszeit erlaubt aber nicht das direkte Verfolgen der Erntema nahmen Die Baumlisten Wie bereits erw hnt hinterliegen dem Modell s mtliche zu simulierende B ume in einer MS Access Datenbank die durch entsprechende Verkn pfung in das Bestandesmodell integriert wird Im Frontend ist die aktuell hinterlegte Baumliste mit allen relevanten Informationen im Men feld B ume einzusehen s Abbildung 36 Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Gassenreihenfolge Motormanuell Forwarder Schlepper 4 P Baum Nummer Quadrant Baumart Volumen 135 318 319 320 321 322 323 325 326 327 329 330 333 334 335 336 337 338 339 340 342 343 345 R 3A Datensatz I4 4 5 gt PI P k von 382 a lan lan ln alu nn nn ad ud a ad a a a8 j
378. ng NRW auf die Befahrbarkeit mit LKW gepr ft und anschlie end gem des GeoDat Standard in den Navigationsdatenbestand integriert VON UNRUH 2006 Sie sind bei der Modellierung problemlos nutzbar 3 Eine Auswertung speziell durchgef hrter Luftaufnahmen wird zurzeit durch das Institut f r Mensch Maschine Interaktion der RWTH Aachen im Bereich der Bestandesanalyse durchgef hrt ROSSMANN 2005 Es ist zu erwarten dass auch die Qualit t dieser Daten eine Weiterverwendung im Modell erlauben wird 1 Das Gau Kr ger Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem das es erm glicht jeden Punkt der Erde mit einer Koordinate Rechts und Hochwert eindeutig zu verorten SCH DLBAUER DRAHEIM 1982 11 Geod tisches Instrument zum Messen von Horizontal und Vertikalwinkeln Hauptbestandteile sind Horizontal und Vertikalkreis mit Ablesevorrichtungen ein um eine horizontale Achse Kippachse drehbares Zielfernrohr sowie Vorrichtungen zum Senkrechtstellen der Umdrehungsachse Der Theodbolit ist auf einem dreibeinigen Stativ montiert Theodolite mit Einrichtungen zur Entfernungsmessung werden als Tachymeter Schnellmesser bezeichnet Elektronische Tachymeter arbeiten mit einem modulierten Infrarotsender und einem Reflektor am Zielpunkt Die Entfernung wird durch Phasenvergleich zwischen reflektiertem und Referenzsignal bestimmt BROCKHAUS 2003 20 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Informationen ber das R ckegassensystem sind d
379. ng der Systemfunktionen Tabelle 22 Vergleich weiterer Parameter Harvester Vorgabewert Simulationsergebnis Geerntete Masse fm 0 36 0 36 nderung Fahrgeschwindigkeit auf R ckegasse funktioniert ordnungsgem nderung Fahrgeschwindigkeit auf Forststra e funktioniert ordnungsgem nderung Verbrauch funktioniert ordnungsgem nderung Dieselpreis funktioniert ordnungsgem nderung Schichtbeginn funktioniert ordnungsgem nderung R stzeit funktioniert ordnungsgem nderung Kranreichweite funktioniert ordnungsgem nderung minimaler maximaler Erntedurchmesser funktioniert ordnungsgem _Vorgegebene Gassenreihenfolge wird eingehalten Tabelle 23 Verh ltnis RAZ AZ bei Simulation der Ernte im Gesamtbestand Harvester Vorgabewert Simulationsergebnis Verh ltnis RAZ AZ Simulation Gesamtbestand 60 40 58 24 41 76 Die beobachtete Abweichung beim Verh ltnis von RAZ zu AZ wird in Kapitel 7 1 3 n her erl utert 6 2 Motormanuelle Holzernte Parameter System 1 Waldarbeiter Baumnummer 490 Baumart Fichte BHD 24 6 H he 18 8 Sortimente HKS Sorte HKS Klasse HKS G te Mdm iR EE Ji Vol m R STH L1b2 B 19 84866 6 0 2096877 0 185654 STH L1b1 CGW 16 18227 4 0 09351522 0 082268 IL IL IN 12 05812 4 0 05263507 0 045678 Tabelle 24 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbra
380. nitte nach der motormanuellen Ernte abgelegt und sp ter zum Ablagepunkt vorger ckt p Ablagepunkt Ablage des Stammes oder Stammabschnittes in festem Abstand von 3 m zur Gassenmitte nach Ernte durch den Harvester und Vorr cken durch den Schlepper oder das Pferd Gassenmitte Abbildung 23 Ablagepunkte zur Platzierung der St mme und Stammabschnitte in vordefiniertem Abstand von 3 m an der R ckegasse Zus tzlich wurde bei der Programmierung des Modells daf r gesorgt dass die St mme und Stammabschnitte bei der graphischen Darstellung immer senkrecht zur entsprechenden R ckegasse oder Forststra e positioniert werden Der entsprechende Rotationswinkel wird dabei automatisch in der Datenbank berechnet und AutoMod f r die graphische Darstellung zur Verf gung gestellt Dieses Vorgehen entspricht dem realen Arbeitsablauf und tr gt damit zu einer Abbildung tats chlicher Ernte und R ckevorg nge bei 19 Unter einem Lotfu punkt ist derjenige Punkt zu verstehen der durch eine Gerade im rechten Winkel von der Mitte der entsprechenden Forststra e oder R ckegasse mit dem Stammfu punkt des jeweiligen Baumes verbunden ist 36 4 Datengewinnung und Datenaufbereitun X und Y Koordinate des Distanz Baum Kontrollpunktes Gassenmitte m hauptweg1 EntfernungGfsse Anzeigen ControlPoint _CPX 0 lt keine gt 0 lt keine gt 0 0 0 lt keine gt 0 lt keine
381. nn 141 Abbildung 98 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M 2uussnssnsennnnnennnnnnnnnnnnnnnnenn 143 Abbildung 99 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren des Aggregats und das Befahren der Gassen und Wege an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M 224unssnesnnsnnnnnsnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnannn 144 Abbildung 100 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 Mm 2susssnssnnsnnnennennennnnnnnnnennnnn 145 Abbildung 101 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades auf das Verh ltnis der Zeitanteile f r das Positionieren und das F llen und Aufarbeiten sowie f r das Befahren der Wege und Gassen an der RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M 224unssnssnnsnnnnnsnnnennnnnnnnannnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnannnannn 147 Abbildung 102 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters auf die Produktivit t bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M 222uunssnesnnsnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnn 148 Abbild
382. nnnannnnnnnnnnannnnnnnnnnnnannnnnen 76 5 6 1 4 Systemlogik und Ablaufdiagramm 2 4 24444444400044n400nnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnn 78 5 6 1 5 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell 80 5 6 2 Die Motormanuelle Holzernte u 224004442n00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnn 82 5 6 2 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter 24444s4n00nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnennnnnen 82 Erweiterten Sortentarifs EST 2 444004444400nnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 84 5 6 2 3 Festlegung und Einbeziehung der EST Zuschl ge 2240s4444004n2400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnennnnnnn 86 5 6 2 4 Einbeziehung des Zeitgrad68 u 222 2 een ana Bnbninneerebesst reehfedten 88 9 06 2 9 KOSIENSalze zu nee nen onen ran E ee ee RA elek e Eea 90 5 6 2 6 Systemlogik und Ablaufdiagramm 444444444004Hnn0onnnnnnonsnnnnennnnnnnnnnnnonnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnennnnnen 90 5 6 2 7 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell 94 9 6 3 Der ForWarder n 2 222er Ben HE iseleiliskhl anni 96 5 6 3 1 Benutzerob
383. nnnnannnannn 81 Men des Arbeitssystems Motormanuelle Holzernte zur Einstellung der verschiedenen Parameter 82 bersicht ber Lose Sortimente und Zuordnung zur entsprechenden EST Tabelle e 84 Struktur der im EST vorgesehenen Zuschl ge Standorts und Bestandesbezogene Hiebsmerkmale 86 Struktur der im EST vorgesehenen Zuschl ge Baumbezogene Hiebsmerkmale 1 2240442400n 200 86 Struktur der im EST vorgesehenen Zuschl ge Baumbezogene Hiebsmerkmale 2 22240m4 2400er 87 Einstellung der EST Zuschl ge im Modell Werte zur Reduzierung der GAZ auf RAZ Niveau und Aufteilung der RAZ in die einzelnen Prozess Abschnittess a TE T re AR TE TN 89 Ablaufdiagramm f r das Arbeitssystem Motormanuelle Holzernte 440422400442240nnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnn 91 Darstellung der Sicherheitsradien bei zwei Waldarbeitern w hrend der Motormanuellen Holzernte 93 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Motormanuelle Holzernte 94 Darstellung der Waldarbeiter im Modell 2244044444004022n0nnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 95 Men des Arbeitssystems Harvester zur Einstellung der verschiedenen Parameter nenn 96 Men zur Einstellung von Sortengruppennummer und Volumenfaktor 24444s444400snnnnsnnnnnnnnennnnnennnenn 98
384. nnnnnnnnnnnensnnnnnnnnnnnnnnnnennnenen 244 11 2 1 Darstellung real existierender forstlicher Strukturen und Arbeitssysteme 2220u0422000nnnnsnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnn 245 11 2 2 Verifizierung und Validierung 2 22244422400442200nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnsnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnsnnnrnnnn 251 11 2 3 Einsatz des Modells in der Forschung 22 u02222002222000nnnn0nnnnnannnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnanannnnsnnnnnannnannsnnnnnannn 252 11 2 4 Eins tz des Modells in der Praxis 000mm een a a a a E a t aS 253 11 2 5 Einsatzdes Modells in derkehre u A 02 22422 EHRE a IL an 253 TT ZAUSBEICK Annan ne RL 255 11 3 1 Allgemeine V rgehensweise 2 2 2242 HA Bihein ls a a ii iN BI Beben 255 11 3 2 Weiterentwicklung des bestehenden Modells 2224422400042240000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnn 255 12 ZUSAMMENFASSUNG nuussuununnssnnnnnunnsnnnnnnunnnnnnnnnunnnnnnnnnunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnunnnnnnnnnnnnnnn nenn 260 VERZEICHNISSE 2242 242 2822200 eenen ia aaia aa anna a air Ea anne een aan wanna eaa handen garen 262 ABK RZUNGSVERZEICHNIS basti ee HNANGIS EN SEHNERLNSEEH NIEREN 262 LITERATURVERZEICHNIS 2222221502 arten Nee eNDa ge a aaa 263 ABBILBDUNGSVERZEICHN Si ne kslaaisishe nen A E A e a r a Dr A aDERTE EFT 269 TABELLENVERZEICHNIS cu usssanasasnasunsssnannndnsnnan handen
385. nnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnennnnnnnnnnnnennnnnnn 125 Tabelle 33 Verh ltnis RAZ AZ bei Simulation der Ernte im Gesamtbestand Forwarder 44s424400442400snnnnnenn nn 125 Tabelle 34 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper ee EL RES Renee era Senat ne 125 Tabelle 35 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Schlepper BEER EUREN EIER TERE EITHER THREE TRIERER T A E E R 126 Tabelle 36 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Schlepper saz 5 des0u a7500aHer000H000H sn enasanse sidni are Narka teati R STEER O r Ae TEETAR Lanea 126 Verzeichnisse Tabelle 37 Tabelle 38 Tabelle 39 Tabelle 40 Tabelle 41 Tabelle 42 Tabelle 43 Tabelle 44 Tabelle 45 Tabelle 46 Tabelle 47 Tabelle 48 Tabelle 49 Tabelle 50 Tabelle 51 Tabelle 52 Tabelle 53 Tabelle 54 Tabelle 55 Tabelle 56 Tabelle 57 Tabelle 58 Tabelle 59 Tabelle 60 Tabelle 61 Tabelle 62 Tabelle 63 Tabelle 64 Tabelle 65 Tabelle 66 Tabelle 67 Tabelle 68 Tabelle 69 Tabelle 70 Tabelle 71 Tabelle 72 Vergleich weiterer Parameter Schlepper 24004444400422400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnannnnnnnnn 126 Vergleich der aus dem Tarif
386. nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 177 Abbildung 128 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Strategie Vorr cken im Bestand verteilter Abschnitte und R cken aus dem Bestand 244404442400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 180 Abbildung 129 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte R cken aus dem Bestand 444442440444400nnnnnnonnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnn 181 Abbildung 130 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Schleppers auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte R cken aus dem Bestand 444424440444400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 182 Abbildung 131 Auswirkung der Ver nderung der Arbeitsstrategie auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Ver nderung des Zeitgrades 70 100 130 bei durchschnittlichen R ckegassenabst nden von 20530 und 40 Mia ae ir In AN Ba 184 Abbildung 132 Auswirkung der Ver nderung der Arbeitsstrategie auf die tats chlich transportierte Holzmenge im
387. nnte auch schon beim System Forwarder beobachtet werden Interessant ist allerdings dass sich die einzelnen TAP Werte ber die Versuchsreihen mit den unterschiedlichen Erschlie ungssystemen hinweg aufgrund der Berechnung der Arbeitszeiten mit dem Schleppertarif nicht ver ndern Dabei flie t als einzige Gr e die St ckmasse des jeweiligen Sortimentsabschnitts mit in die Berechnungen ein Die entsprechende Vorr ckdistanz wird nicht direkt ber cksichtigt sondern ist bereits in Form von Standardwerten in den Tarif integriert F r das Vorr cken der Abschnitte mit Hilfe eines Seiles sind dabei Distanzen festgesetzt die im Durchschnitt zwischen 0 und 20 Metern liegen f r das komplette R cken wird von Wegstrecken zwischen durchschnittlich 0 bis 200 Metern ausgegangen JACKE 2003 Das bedeutet dass dem aktuell im 181 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Modell genutzten Tarif eine fest definierte Grundproduktivit t hinterliegt Diese Grundproduktivit t der Maschine wird daher ber die drei unterschiedlichen Erschlie ungsszenarien hinweg aufrechterhalten Die Simulation erlaubt es in der jetzigen Form also noch nicht Aussagen ber ein Pro und Contra der unterschiedlichen R ckegassenabst nde im Hinblick auf Produktivit t TAP und Kosten fm dieses Arbeitssystems zu treffen Es m sste zumindest die jeweilige R ckedistanz bekannt sein und in die entsprechende Formel mit einflie en oder es m sste
388. nreine oder gemischte Darstellung realer R ckeprozesse eines Forwarders ist in dieser Form bislang nicht erreicht worden Erstmals kann ein Modell die tats chlichen Arbeitsprozesse eines Forwarders w hrend der R ckung mit einer sehr hoch aufl senden Detailsch rfe darstellen Auch der Einbezug von Volumenfaktoren und an bestimmten Stellen positionierten Polterpl tzen ist erfolgreich verlaufen Die gewonnenen Ergebnisse weisen zwar gewisse Abweichungen auf insgesamt bewegen sich diese aber im Rahmen der zuvor genannten tolerierbaren Grenzen Die eingesetzten Produktivit tsformeln lassen sich also auf dieses Versuchsbeispiel anwenden m ssen ihre generelle Brauchbarkeit aber noch in weiteren Versuchen unter Beweis stellen Motormanuelle Holzernte Schlepper und Pferd Wie eingangs bereits erw hnt wurde eine Validierung der tarifbasierten Formeln mit denen diese Arbeitssysteme im Modell rechnen nicht als notwendig erachtet Die Tarife sollten als Ergebnis jahrzehntelanger Forschungs und Entwicklungsarbeiten im Rahmen bestimmter Grenzen eine stabile Kalkulationsgrundlage f r den Einsatz in einem Holzerntemodell darstellen Die hier durchgef hrten Versuche k nnen nur ein erster Schritt in Richtung einer tief greifenden Validierung sein Weitere Untersuchungen m ssen stattfinden um die Aussagen die durch die Simulation gewonnen werden mit zus tzlichen realen Kennzahlen zu belegen Bei der Modellierung von Systemen wird oft die Validi
389. nt STH kurz 4 6 m festzustellen 5 9 Zus tzlich nehmen die Anteile der Sortimente PZ kurz 4 5 m und IL 3 6 m leicht ab der des Sortiments IS 2 m leicht zu Tabelle 72 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 65 Jahren Durchschnittl St ckzahl St ckmasse fm 7 Anzahl B ume aufstockender 5179 Bestand Anzahl Ernteb ume des 8 74 aufstockenden Bestandes Gesamtanzahl Abschnitte 1438 100 0 4 0 fm zas aoon r or irez e7 383 PZ kurz 4 5 m 178 2 76 1 216 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinwe Abbildung 144 Ausscheidender Bestand links und gesamter aufstockender Bestand rechts im Durchschnittsalter von 65 Jahren Da der Anfall an Sortimenten gegen ber dem zehn Jahre zuvor durchgef hrten Hieb fast unver ndert bleibt und die Dimensionen der Ernteb ume es noch zulassen empfiehlt sich unter Ber cksichtigung der praxisnahen Arbeitsweisen auch f r dieses Modell nur eine Simulation der Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder s Tabelle 73 Dabei sinken die Kosten pro Festmeter gegen ber dem Hieb im Alter von 55 Jahren um 1 87 fm ab und erreichen damit ann hernd wieder das Niveau der Alterstufe von 45 Jahren 29 85 fm Tabelle 73 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s in fm f r die Syste
390. nzahl BHD Hoehe JHazopf Hagren Azopf Mdm Laenge Volum mR Volum oR 1 1 1 1STH PZ kurz Ua 48 Ja 2 Nein Nein 1 401 21 3 1874 18 74 7 33 08 5 _0 4780268 0 4297477 1 1 1 1STH PZ kurz L2b 4B Ja 2 Nein Nein 1 40 1 213 1874 18 74 7 2741 4 0 2656048 0 236032 1 3 1 1STH STH 12a 5C Ja 2 Nein Nein 1 401 213 1874 18 74 7 23 71 24 0 1196065 0 1059517 1 3 1 1STH STH 12a 5C Ja 2 Nein Nein 1 401 213 1874 18 74 7 20 07 2 4 0 08695806 0 07595491 1 4 1 31 IS 2m 10IN Ja 3 Nein Nein 1 401 213 18 74 18 74 7 16 3 2 0 04795016 0 04027798 1 4 1 31S IS 2m 101N Ja 3 Nein Nein 1401 213 1874 18 74 7 11 08 2 0 021960655 0 01837303 1 101 1 4 NV Derbholz Restderbholz 0 Nein 3 Nein Nein 1401 213 1874 18 74 T 7 343 O 0 00267259 0 002494277 2 1 1 1SH PZ kurz 13a 48 Ja 2 Nein Nein 1378 219 1932 19 32 7 31 29 5 0 4282959 0 3843946 2 1 1 15H PZ kurz 126 48 Ja 2 Nein Nein 1378 219 1932 19 32 7 26 19 4 02427125 0 2154722 2 3 1 1STH STH Ua 5C Ja 2 Nein Nein 1 978 219 1932 19 32 7 22 89 24 0 1115435 0 09873315 2 3 1 1STH STH Lib2 5C Ja 2 Nein Nein 1 378 219 1932 19 32 7 19 79 2 4 0 08367867 0 07383285 2 3 1 1STH STH L1b1 5C Ja 2 Nein Nein 1 378 219 1932 19 32 7 15 74 2 4 0 05358649 0 04669268 2 4 1 31S IS 2m 101 Ja 3 Nein Nein 13978 219 132 193 7 11 08 2 0 02200777 0 01841272 2 101 1 4 NV Derbholz_ Restderbholz 0 Nein 3 Nein Nein 1 78 219 1932 19 32 7 7 488 0 0 00374773 _0 003254737 Baum Ne Lose Ba HKS Some Nr HKS Sone Soniment HKS Klasse HKS G te Ne HKS G te Ku
391. o Arbeiter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Der Kostenverlauf spiegelt das Ergebnis der Untersuchungen zur TAP wider s Abbildung 112 Arbeiter 1 verursacht aufgrund seiner geringen Produktivit t mit Abstand die h chsten Festmeterkosten Dagegen verrichtet Arbeiter 3 seine Aufgabe am kosteng nstigsten 160 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 2 Motormanuelle Holzernte Drei Waldarbeiter die jeweils einen Zeitgrad von 70 100 und 130 besitzen liefern mit ihrer individuellen Leistungsf higkeit unterschiedliche Ergebnisse Der produktivste Arbeiter bew ltigt die gr te Erntemenge der leistungsschw chste Arbeiter die niedrigste Entsprechend ist auch der Verlauf der TAP f r alle drei was sich wiederum in den Kosten pro Festmeter je Arbeiter niederschl gt Die Ausweitung der Gassenabst nde bringt trotz zunehmender Anzahl an Ernteb umen aufgrund der im EST festgelegten Grundproduktivit t keine Leistungssteigerung 161 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 3 Versuche mit dem Arbeitssystem Forwarder Im Rahmen der im Folgenden beschriebenen Versuchsreihen zum Arbeitssystem Forwarder sollen einleitend einige wichtige Einfluss und Ergebnisgr en und ihre Beziehungen zueinander erl utert werden s Abbildung 113 Einfluss und Ergebnisgr en System Forwarder Gassenabstan
392. oduktivem Fahren verbrauchten Zeiten an Auswirkungen auf die Kosten pro Festmeter Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Ladekapazit t bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders ausgehend von 10 fm Ladekapazit t in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung der Ladekapazit t auf bis zu 13 fm die Kosten pro Festmeter Hypothese 1 abnehmen und dass durch eine Verminderung der Ladekapazit t auf bis zu 7 fm die Kosten pro Festmeter zunehmen Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 Kosten pro Festmeter abnehmen 166 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung 115 11 3 11 109 g 07 E e R ckegassenabstand 20 m 105 s R ckegassenabstand 30 m 2 03 4 R ckegassenabstand 40 m Oo x 10 1 9 9 9 7 9 5 7 8 9 10 1 2 13 Ladekapazit t fm Abbildung 117 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Der Verlauf der Kurven spiegelt die zuvor bei der Produktivit t beobachteten Ergebnisse wider s Abbildung 117 Die Kosten pro Festmeter sinken mit zunehmender Erh hun
393. oduktivit t kontinuierlich zunimmt 165 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswertung T S E 16 De 5 R ckegassenabstand 20 m 5 15 5 s R ckegassenabstand 30 m k 4 R ckegassenabstand 40 m k ge 15 2 A 45 4 7 8 9 10 N 2 13 Ladekapazit t fm Abbildung 116 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Produktivit t bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die Erweiterung der Ladekapazit t des Forwarders bewirkt eine Erh hung s mtlicher Produktivit tswerte s Abbildung 116 Die Produktivit t wird durch Berechnung des Quotienten aus der tats chlich geernteten Holzmenge angegeben in Festmeter fm und der f r diesen Eingriff aufgewendeten Reinen Arbeitszeit ermittelt Ein Anheben der Ladekapazit t hat zur Folge dass die Maschine weniger Fuhren ben tigt um das anfallende Holz zu r cken Somit reduzieren sich die Fahrzeitanteile die Produktivit t steigt an Wie bereits erw hnt f hrt die Erh hung der R ckegassenabst nde zu einer Zunahme von Ernteb umen bzw von Abschnitten Das bedeutet dass der Forwarder insgesamt mehr Holz r cken dabei aber gleichzeitig durch die Abnahme der R ckegassenanzahl immer weniger Fahrstrecken bew ltigen muss Somit steigt der Anteil von produktiv eingesetzter Zeit f r Be und Entladevorg nge im Verh ltnis zu den mit unpr
394. oehe Volumen X Koordinate Y Koordinate Z Koordinate Entnahme Quadrant Abteilung AufForstweg AufRueckegasse EntfernungGasse BezugsGasse Anzeigen 14 ControlPoint CPX CPY CPZ AblageX AblageY AblageZ AblageRotation ZuordnungErfolgt Abbildung 28 Entity Relationship Diagramm f r die Baumdaten 2 Die graphische Darstellung von Entit tstypen und Beziehungstypen wird Entity Relationship Diagramm ERD oder ER Diagramm genannt WIKIPEDIA 2006 40 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung In Abbildung 28 handelt es sich bei den Tabellen Baeume_ Abschnitt _A1 und Baeume_Abschnitt_A2 um die aus SILVA gewonnenen Einzelbaumdaten f r die Abteilungen A1 und A2 Sie beinhalten die ben tigten Bestandesdaten und fungieren als Ausgangsquadranten mit einer Fl che von bis zu einem Hektar die dann im weiteren Verlauf mit Hilfe einer speziellen Abfrage geklont werden Aus ihnen entsteht durch das Klonen der Einzelb ume die Tabelle Baeume_gesamt Die Tabellen Sortimente_140_A1_FE und Sortimente_140_A2_FE enthalten die Daten zu den einzelnen Sortimenten die mit dem Programm HOLZERNTE erzeugt wurden und werden in der Tabelle Sortimente_gesamt zusammengef hrt Diese Tabelle enth lt also nur jeweils einen Satz Sortimente allerdings f r beide Ausgangsbest nde zusammengefasst Unter Einsatz der Verkn pfungsgr en BHD und H he werden dann die Tabellen Baeume_ge
395. orger ckten Abschnitte auch noch zum Polter ger ckt werden sollen Ist dies nicht gew nscht geht es direkt mit Prozess 002 weiter Soll der Schlepper aber zus tzlich zum Vorr cken auch noch die R ckung durchf hren geschieht dies innerhalb dieses Prozesses Die Fahrzeiten werden wie schon bei der Motormanuellen Holzernte mit einer vorab fest definierten Fahrgeschwindigkeit berechnet flie en aber nicht in das Endergebnis mit ein Sind die Abschnitte am Polter abgeladen berpr ft der Schlepper ob noch weitere Abschnitte zu bewegen sind Nach Ende des R ckeprozesses beginnt der Schlepper wieder bei Prozess 002 Findet der Schlepper keine weiteren Sortimentsabschnitte mehr im gesamten Bestand pr ft er ob es berhaupt noch weitere Abschnitte in diesem Simulationslauf geben wird Dies kann dann der Fall sein wenn der Schlepper in Kombination mit einem Harvester oder den Waldarbeitern simuliert wird Bei solchen Maschinenkombinationen kann es vorkommen dass Harvester oder Waldarbeiter im weiteren Verlauf ihrer T tigkeit wieder zus tzliche Abschnitte an den Stra en und Gassen bzw im Bestand produzieren Daher wartet der Schlepper eine Minute ab und beginnt dann ggf erneut mit Prozess 002 Sind aber alle Abschnitte die w hrend der Holzernte produziert wurden durch den Schlepper vorger ckt und oder zu den Poltern ger ckt begibt sich die Maschine zu ihrer Ausgangsposition und beendet damit den Simulationslauf 5 6 4 7 bersich
396. otationen f r diese Begriffe und f r Modelle von statischen Strukturen und von dynamischen Abl ufen die man mit diesen Begriffen formulieren kann BALZERT 2005 22 Als Frontend wird ein Computerprogramm bezeichnet das zur interaktiven Anforderung Eingabe sowie Anzeige von Daten verwendet wird Dabei ist es mit einem oder mehreren anderen Programmen verbunden welche auf dem gleichen oder anderen Rechnern im Hintergrund laufen und welche die Verarbeitung Verwaltung Speicherung u dieser Daten bernehmen BROOKS 2003 43 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Es stehen folgende Verfahrensschritte f r eine Simulation zur Verf gung e Holzernte durch den Harvester e Motormanuelle Holzernte e Vorr cken des Holzes durch das Pferd e Vorr cken des Holzes mit Hilfe eines Zangenschleppers mit Seilwinde e R ckung des Holzes mit Hilfe eines Zangenschleppers e R ckung des Holzes mit Hilfe eines Forwarders Forstmodell Simitin starten Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gass Ku Kombinationen C Harvester Forwarder Harvester Schlepper B ume anzeigen die nicht entnommen werden C Harvester Motormanuell Forwarder Simulationsname Mym a R Eperimenname ye C Motormanuell Pferd Einzelsystem C Baumanzahlen C Mot 1 Anzahl B ume 5 c j Anzahl Entnahmen 1236 1276 Schlepper C Pferd Aktionen Sortimente zuordnen er
397. pers auf verschiedene Systemparameter bei zum Teil gleichzeitiger Ver nderung des Zeitgrades 7 5 VERSUCHE MIT DEM RBEITSSYSTEM PFERD uuseessssssssenunsnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnensennnnnnnnnen nennen bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes 2 4 22224404222002nnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnn 7 6 ZUSAMMENFASSUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE ALLER F NF UNTERSUCHTEN ARBEITSSYSTEME 7 7 DAS ORIGINAL ERSCHLIERUNGSSYSTEM ALS REFERENZ ueeeeeensannnenunsnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnensennnnnennenen seen 7 8 VERSUCHSERGEBNISSE ALS ENTSCHEIDUNGSUNTERST TZUNG uuueeesnssssnsnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnenen nennen 8 VARIATION TATS CHLICH EXISTIERENDER ERSCHLIERUNGSSYSTEME unnenannannnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnannn 207 9 SIMULATION DER HOLZERNTE IN EINEM AUSGEW HLTEN BESTAND BER MEHRERE ALTERSSTUFEN HIN VE kG u u 2E Scassadssgianante nnnunne nme ann a a a Aara ar a Aaa Ae aaa aA Aai aaae daa AeA anaiai a iaia 210 9 1 DER ORIGINALBESTAND IM DURCHSCHNITTLICHEN ALTER VON 45 JAHREN eueeeeenanssnnunennnnnnnnnnnnnensennnnnnnnenensnnenn 212 9 2 DER ORIGINALBESTAND IM DURCHSCHNITTLICHEN ALTER VON 55 JAHREN ueeenenssanssnnenensnnnnnnnnnnnnnsennnnnnenenen sn 214 9 3 DER ORIGINALBESTAND IM DURCHSCHNITTLICHEN ALTER VON 65 JAHREN ueeeeeesnansnnnennnennnnnnnnnnnensnnnnnnnenenen sen 216 9 4 DER ORIGINALBESTAND IM DURCHSCHNITTLICHEN ALTE
398. r B ume Jeder Simulationslauf kann mit allen zuvor festgelegten Einstellungen unter einem eigenen Simulations und Experimentnamen abgespeichert werden Au erdem ist es m glich bei der Simulation mit graphischer Unterst tzung entweder nur diejenigen B ume anzeigen zu lassen die tats chlich geerntet werden sollen oder den kompletten Bestand mit allen B umen sichtbar zu machen s Abbildung 32 Diese Option erlaubt eine Verringerung der Rechenzeiten f r das Modell w hrend der Simulation und kann sich bei gro en Baumzahlen positiv auf den Zeitverbrauch auswirken B ume anzeigen die nicht entnommen werden Simulationsname was Arnsberg Experimentname Iversuchi Abbildung 32 Auswahl der angezeigten B ume Vergabe von Simulations und Experimentnamen Ebenso ist der Nutzer in diesem Teil des Frontends in der Lage unterschiedliche Aktionen durchzuf hren s Abbildung 33 Aktionen Sortimente zuordnen erzeuge Layout schreibe EXDAT Abbildung 33 Ausf hrbare Aktionen 45 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Sortimente zuordnen Diese Aktion bezieht sich auf das Einpflegen neuer Bestandesinformationen in Form von Baumlisten im MS Access Datenbankformat Der Vorgang dauert nur wenige Minuten und ist nur bei einer vorangegangenen Ver nderung der Baum und oder Sortimentsinformationen n tig Erzeuge Layout Als Erzeugung des Layouts bezeichnet man die rechnerische Zuordnung der B ume zur Bes
399. r Beginn der Simulation festlegen ob die Sortimentsabschnitte nach Motormanueller Holzernte im Bestand verstreut vorliegen und von dort aus zur Waldstra e ger ckt werden sollen ob sie schon vom Harvester bzw vom Pferd an der R ckegasse vorkonzentriert wurden und nun bis zur Stra e gebracht werden sollen oder ob der Schlepper lediglich das Vorr cken aus dem Bestand an die R ckegasse bernehmen soll Dementsprechend werden drei unterschiedliche Formeln zur Leistungsberechnung verwendet s Abbildung 75 105 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Sortimente im Schlag verstreut C l Durch den Y Zeitdauer Min fm o R Sortimente an Gasse vorkonzentriert C gt Nutzer auszuw hlen X St ckvolumen in fm o R Vorr cken Bestand gt R ckegasse C k zu hinterlegende Formel Y 28 49 X 9 1124 22 28 nach Jacke 2003 k zu hinterlegende Formel Y 10 38 X 0 1811 6 221 nach Jacke 2003 zu hinterlegende Formel Y 28 49 X 0 1124 10 38 X 0 1811 16 059 nacn Jacke 2003 Abbildung 75 Struktur der verschiedenen Arbeitsstrategien des Schleppers 5 6 4 3 Festlegung und Einbeziehung der Zuschl ge f r Bestandessch den In Abbildung 76 sind die zur Auswahl stehenden Zuschl ge f r Bestandessch den sichtbar Es ist m glich eine entsprechende Prozentzahl einzusetzen die dann auf die Vorgabezeit des Schleppertarifs angewendet wird lt 5 gt 5 10 Bestandessch den optional
400. r betragen Der Harvester kann mit einer definierten Kranreichweite von 10 Metern also nicht alle Ernteb ume erreichen Daher m ssen diese B ume durch Waldarbeiter motormanuell geerntet werden Dies wiederum f hrt dazu dass ein Forwarder die Abschnitte die auf diese Weise produziert werden nicht erreichen kann da sie im Bestand verstreut liegen Das Vorr cken dieser Abschnitte m sste dann ein Schlepper bernehmen Die wahrscheinlich g nstigere und in der Praxis f r solche F lle vorgesehene Systemkombination aus Harvester Forwarder und Waldarbeitern die die nicht erreichbaren B ume auf die R ckegassen zu f llen aber nicht aufarbeiten existiert wie bereits in Kapitel 7 erw hnt noch nicht als eigenst ndige Simulation Daher muss man an dieser Stelle noch mit der n chstbesseren L sung kalkulieren Tabelle 69 zeigt als Kostensatz f r diese Eingriffsmethode einen Durchschnittswert von 29 85 pro Festmeter Tabelle 69 Kosten Leistung und erntekostenfreier Erl s f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder im Originalbestand mit einem durchschnittlichen Alter von 45 Jahren Arbeitssystem Arbeitsaufgabe Kosten TAP Kosten gesamt Erl s gesamt Erntekostenfreier Harvester Ernte der B ume in Reichweite von 10 m 857 B ume 410 7 fm fm 5 60 fm MAS 29 0 Motormanuelle Holzernte Ernte der B ume au erhalb der Harvester Reichweite du
401. r die Arbeitsstrategie des Schleppers ist die Art der zuvor durchgef hrten Holzernte Wurden die B ume durch einen Harvester gef llt und aufgearbeitet liegen die Abschnitte bereits vorkonzentriert an R ckegassen und Forststra en Waren aber Waldarbeiter an der Holzernte beteiligt befinden sich die von ihnen produzierten Abschnitte im Bestand und m ssen durch den Schlepper unter Einsatz einer Seilwinde vorger ckt werden Danach kann er sie mit Hilfe des Seiles oder der R ckezange an die Waldstra e r cken Als drittes Szenario besteht noch die M glichkeit die Abschnitte im Anschluss an eine Motormanuelle Holzernte lediglich durch den Schlepper bis zur Gasse vorr cken zu lassen Von dort k nnte dann ein Forwarder die R ckung bernehmen Die Auswahl der jeweiligen Arbeitsstrategie trifft der Nutzer im Frontend des Schleppers 176 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Eine weitere Einflussgr e ist die Zangenkapazit t m die sich auf den in der Zange des Schleppers maximal zur Verf gung stehenden Raum bezieht der bei der R ckung mit Abschnitten ausgef llt werden kann Dieser Wert ist f r den Nutzer im Frontend des Schleppers zwar einstellbar hat aber im Moment noch keinerlei Auswirkung auf die Simulation Dies liegt an der Tatsache dass der Zeitverbrauch des Schleppers f r das Vorr cken und R cken der einzelnen Abschnitte mit Hilfe eines speziellen Schleppertarifes des Landes Nordrhein Westfalen berechne
402. r sie eine Bearbeitungszeit berechnen k nnte Da die Literatur aber den Wert von 0 6 fm als Obergrenze der Leistungsf higkeit bei Zugpferden nennt SCHULZ 1987 muss die Simulation im Hinblick auf eine Darstellung der realen Bedingungen mit diesem Wert arbeiten Alle Abschnitte die im Bestand zur ckbleiben k nnten dann im Anschluss durch einen Schlepper ger ckt werden Die M glichkeit eine Liste mit den im Bestand verbliebenen Stammteilen zu erstellen die als Grundlage f r diesen Schleppereinsatz dienen kann besteht Diese Liste m sste aber zur Zeit noch von Hand erstellt und relativ aufwendig in das Modell reimplementiert werden Im Zuge einer Weiterentwicklung des Modells besteht an dieser Stelle noch Entwicklungspotenzial Der zweite Grund warum nicht alle Abschnitte vorger ckt werden wurde bereits im Zusammenhang mit der Ergebnisauswertung der Versuche zum Arbeitssystem Schlepper besprochen Auch bei der Simulation des Pferdes befinden sich zahlreiche B ume bzw ihre Abschnitte in dem 0 75 m breiten Abschnitt zwischen Gassengrenze und Ablagepunkten und dadurch so nah an der Stra e oder Gasse dass sie nicht durch das Pferd vorger ckt werden m ssen In den einzelnen Modellen setzt sich die Anzahl der vorhandenen aber nicht vorzur ckenden Abschnitte folgenderma en zusammen s Tabelle 58 Tabelle 58 Anzahl und Anteile der durch das Pferd transportierten und nicht transportierten Holzmengen 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m
403. r so genannten Arbeitsfahrt w hrend des Beladevorgangs auf der R ckegasse einstellbar sein Diese Erweiterung erh ht ebenfalls die Genauigkeit der Simulation Verschiedene Sortimente Stammabschnitte verf gen ber verschiedene Eigenschaften So besitzt beispielsweise das Sortiment LPZ 5 m Profilzerspaner 5 Meter lang eine andere L nge einen anderen Durchmesser und somit ein anderes Volumen als das Sortiment IS 2 m Industrieholz 2 10 2 Ziele der Arbeit Meter lang Diese verschieden dicken und verschieden langen Abschnitte verhalten sich beim Auff llen des Rungenkorbes w hrend des Ladevorgangs des Forwarders sehr unterschiedlich Ist dieser Stauraum der Maschine gef llt f hrt sie automatisch zum n chsten Polter um sich zu entladen Allerdings besteht aufgrund der H hlenbildung Kavernen zwischen den Stammabschnitten ein erheblicher Unterschied zwischen dem Ladezustand eines Rungenkorbes der mit dem Sortiment LPZ 5 m oder dem Sortiment IS 2 m beladen ist Beim Sortiment IS 2 m wird sich eine deutlich h here St ckzahl an Abschnitten im Korb befinden als beim Sortiment LPZ 5 m Das bedeutet aber dass sich bei einer gr eren St ckzahl auch eine viel gr ere Anzahl an Kavernen zwischen den Abschnitten bildet und somit viel mehr Stauraum ungenutzt bleibt als beim Sortiment LPZ 5 m Diese Tatsache soll im neuen Modell in Form eines vom Nutzer pro anfallendes Sortiment
404. rabel gr ere Abweichungen sollten nach M glichkeit nicht auftreten Die Technische Arbeitsproduktivit t h ngt von der Reinen Arbeitszeit der Anzahl an Unterbrechungen lt 15 Minuten und vom tats chlich geernteten Gesamtvolumen bzw von den St ckmassen der einzelnen Abschnitte ab Differenzen von ein bis zwei Stunden bei den Ergebnissen der Maschinenarbeitsstunden k nnen bei der Holzernte in der Praxis als unwesentlich eingestuft werden Erst wenn es sich um gr ere Abweichungen handelt muss das Ergebnis kritisch betrachtet werden Schwankungen von einem bis zu zwanzig Festmetern beim geernteten Gesamtvolumen fallen im Vergleich mit der Realit t nicht sonderlich ins Gewicht jedoch sollten sie nicht wesentlich mehr voneinander abweichen Bei den St ckmassen muss man zwischen den Sortimenten differenzieren So wirken sich zum Beispiel geringe Abweichungen des durchschnittlichen St ckvolumens um 0 001 fm beim Industrieholz wesentlich st rker auf die Produktivit t des Systems aus als bei st rkeren Sortimenten z B LPZ F r die Gesamtarbeitszeit GAZ gilt ebenso dass Abweichungen zwischen Modell und Realit t von wenigen Minuten bis hin zu einem halben Tag f r die Anwendung der Ergebnisse auf die Praxis tolerierbar sind Werden die Differenzen jedoch so gro dass man sich im Gr enbereich von mehreren Tagen wieder findet muss das Modellergebnis als nicht brauchbar eingestuft werden 10 2 1 Validierungsversuche mit dem System Ha
405. rbrauchten Zeiten Pferd 129 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Pferd ar sparen 129 Vergleich weiterer Parameter Pferd 24444444400424400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 129 Bestandeskennzahlen der drei unterschiedlichen Modelle u 44444404snnennnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 132 Anzahl der Ernteb ume und der B ume auf Forststra en und R ckegassen 2440nsnneennsnnnnnnnnnnnnnnnenn 137 Erweiterte Anzahl an Ernteb umen zum Vergleich mit den Ergebnissen der urspr nglichen Best nde 154 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 1 f r das System Motormanuelle Holzernte Erweiterte Anzahl an Ernteb umen zum Vergleich mit den Ergebnissen der urspr nglichen Best nde 164 Simulationsergebnisse der Versuche mit dem System Schlepper 240224400nssnsonnnnnnonnnnnnonannnnnnnnnnnnnnnnn 178 Anzahl und Anteile der durch den Schlepper transportierten und nicht transportierten Holzmengen 186 Formeln zur Berechnung der Vorr ckprozesse des R ckepferdes 4400444400nsnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnennnnnn 189 Simulationsergebnisse der Versuche mit dem System Pferd 222444444004snnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnn 189 Anzahl und Anteile der durch da
406. rch einen Waldarbeiter 312 B ume 151 6 fm 10 49 1 9 Schlepper Vorr cken 1572 Abschnitte 151 6 fm 3 33 17 5 Forwarder R cken 5918 Abschnitte 562 3 10 43 15 4 Gesamtkosten des Holzernteeingriffs E Erl s aus dem Holzverkauf sortenweise berechnet Holzpreise vom Juli 2006 IHB Erl s Gesamterl s abz glich der Holzerntekosten fm 2 29 85 fm 16785 28650 11865 213 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 2 Der Originalbestand im durchschnittlichen Alter von 55 Jahren Mit Hilfe des Waldwachstumssimulators SILVA wird der Bestand in seiner Entwicklung um eine Periode von 10 Jahren in die Zukunft projiziert s Abbildung 143 SILVA simuliert das zuk nftige Wachstum der B ume unter Ber cksichtigung des letzten in diesem Bestand durchgef hrten Eingriffs Als Ausgangsdaten dienen also die einzelbaumweisen Daten nach dem letzten Eingriff im Durchschnittsalter von 50 Jahren der zwar wie eingangs bereits erl utert in SILVA simuliert wurde allerdings nicht in Form eines AutoMod Modells dargestellt wird Deutlich wird dies bei einem Blick auf Tabelle 70 speziell auf die Baumzahlen des aufstockenden und des ausscheidenden Bestandes So verringert sich die Anzahl der B ume auf der Fl che im Vergleich zum zehn Jahre j ngeren Bestand um 1680 auf 6137
407. rchschnittlichen BHD um 1 2 cm entnommen werden um die Haubarkeitsst mme zu f rdern Bei der Aushaltung der Sortimente gibt es allerdings wesentliche Ver nderungen zu beobachten In Anbetracht der Tatsache dass der Bestand in dieser Altersstufe in den Bereich der Endnutzung bergeht wird nun vermehrt Langholz produziert Dominierende Sortimente mit einem zusammengefassten Massenanteil von 79 3 sind zum einen f r den Profilzerspaner vorgesehene 13 bis 20 Meter lange St mme PZ lang 13 20 m zum anderen 16 bis 20 Meter lange Stammh lzer STH lang 16 20 m Zus tzlich entstehen bei der Ernte noch Gipfelst cke mit einer L nge von 4 bis 14 Metern STH Gipfel 4 14 m Kurzholzabschnitte STH 4 m sowie lang ausgehaltenes Industrieholz IL 3 6 m Tabelle 76 Bestandes und Sortimentsinformationen f r den Originalbestand mit einem Durchschnittsalter von 85 Jahren Durchschnittl St ckmasse fm 1000 m 97 Tas imo 100 0 278 5 100 0 s St ckzahl fm Anzahl B ume aufstockender Bestand Anzahl Ernteb ume des aufstockenden Bestandes Gesamtanzahl Abschnitte EA sm om a smera 020m o e oni or sn Abbildung 146 Ausscheidender Bestand links und gesamter aufstockender Bestand rechts im Durchschnittsalter von 85 Jahren 220 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg Die durch die oben beschriebenen Ver n
408. rd die GAZ immer als 100 Wert angesehen Der Nutzer ist nun in der Lage im Men des Harvesters oder Forwarders f r die RAZ einen bestimmten Prozentwert z B 70 anzugeben Dies bedeutet dass w hrend der Simulation 70 der GAZ unabh ngig von ihrer tats chlichen L nge Reine Arbeitszeiten ausgedr ckt in MAS sein sollen Im Umkehrschluss betr gt die Dauer der AZ demnach 30 der GAZ Dauer Die Berechnungen wann eine Unterbrechung beginnt und wie lange sie dauern wird erstellt das Modell dynamisch Die erste Unterbrechung tritt rein zuf llig innerhalb der ersten Schicht mit einer aus der entsprechenden Dreiecksfunktion ermittelten Dauer auf Ist die Unterbrechung beendet berpr ft das Modell automatisch das aktuelle Verh ltnis RAZ AZ War die Unterbrechung so lange dass das in diesem Fall gew hlte Verh ltnis von 70 30 berschritten wurde z B 60 40 f hrt dieses Ergebnis dazu dass es erst zu einem sp teren Zeitpunkt zu einer weiteren St rung kommen wird Dadurch verstreicht wieder mehr Reine Arbeitszeit das Verh ltnis verschiebt sich demnach in die vorgesehene Richtung 70 30 Umgekehrt f hrt eine zu kurze Unterbrechung dazu dass die n chste St rung nicht allzu lange auf sich warten lassen wird 150 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf die Gesamtarbeitszeit GAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters MAS Anteil an der GAZ bleiben s mtliche Einstellungen b
409. rdings kommt es dabei vor dass die chronologische Nummerierung der Teilprozesse in den einzelnen Abbildungen innerhalb der textlichen Beschreibungen nicht immer aufrechterhalten werden kann Bestimmte Prozesse erscheinen in den Abbildungen zur besseren Orientierung auch mehrfach 001 Jeder Simulationslauf beginnt mit der so genannten model initialization function Dies ist der zentrale Einstiegspunkt f r die Simulation Von hier aus werden alle Prozesse gestartet 002 Der Prozess P_init startet im Anschluss alle anderen Prozesse Dazu geh rt dass alle Starteinstellungen an die einzelnen Prozesse bergeben werden s 005 014 003 Im Zuge der model initialization function wird auch die Polteranzeige initialisiert Diese wird in Textform nahe dem Polter angezeigt Es werden die drei am h ufigsten vorkommenden Sortimente in diesem Polter nach Anzahl absteigend sortiert aufgef hrt 004 Dieser Prozess legt s mtliche Logdateien an in die am Ende jedes Simulationslaufs alle Ergebnisse automatisch hineingeschrieben werden 005 009 Die durch den Benutzer im Frontend eingestellten Parameter werden an dieser Stelle aus Textdateien eingelesen und an die f nf verschiedenen Arbeitssysteme bergeben Um welche Parameter es sich dabei genau handelt wird in Kapitel 5 4 n her erl utert 010 Um eine kurze visuelle Best tigung des Modellstatus und der aktuellen Versionsnummer zu erhalten werden diese dem Nutzer in einem so ge
410. rdwerte bezieht sich auf den Fall dass im Modell eine Maschinendatenbank hinterlegt wird Dort kann der Nutzer f r verschiedene Maschinentypen Standardwerte festlegen die dann durch Auswahl im Frontend automatisch bernommen werden Sortimente_140_A1_FE Sortimente_140_A2_FE SortenGruppenZuordnung PK 11 ZuordnungsiD 11 Baum_Nr Los_Nr Sorte Los_Nr Ba 12 Baumart Ba 11 Baum_Nr 13 Los_Nr HKS_Sorte_Nr HKS_Sorte_Nr SortenGruppeNr HKS_Sorte HKS_Sorte Volumenfaktor Sortiment Sortiment HKS_Klasse HKS_Klasse HKS_G te_Nr HKS_G te_Nr HKS_G te HKS_G te Kurzholz Kurzholz Lage Lage z abgelaengt abgelaengt Sortimente_gesamt entrindet entrindet Anzahl Anzahl BHD BHD n Baum_Nr Hoehe Hoehe Abteilung Hazopf Hazopf FK1 12 Los_Nr Hdgren Hdgren Ba Azopf Azopf HKS_Sorte_Nr Mdm Mdm HKS_Sorte Laenge Laenge Sortiment Volum_mR Volum_mR HKS_Klasse Volum_oR Volum_oR HKS_Guete_Nr Zugeordnet Zugeordnet HKS_Guete Kurzholz Lage Baeume_Abschnitt_A1 abgelaengt DI 1 entrindet PK Baum Nummer Anzahl BE BHD Baumart Hoehe BHD Hazopf Hoehe Hdgren X Koordinate Azopf Y Koordinate we Entnahme Panra kaa Zugeordnet PK 11 Nummer Volum_mR Volum_oR ee Name Zugeordnet Baeume_Abschnitt_A2 PK Baum Nummer Baumart BHD Hoehe Baeume_gesamt X Koordinate PK I2 BaumID Y Koordinate Entnahme FK3 13 Baum Nummer Zugeordnet FK1 FK2 11 Baumart BHD H
411. rechnen Der Waldwachstumssimulator SILVA erm glicht eine Darstellung des Alterungsprozesses eines zuvor definierten Bestandes Die aktuellen Kennzahlen Baumartenverteilung Durchmesser und H he des Grundfl chenmittelstammes Baumanzahl des Auswahlbestandes werden in SILVA eingegeben Ausgehend von der dreidimensionalen Bestandesstruktur werden Kronenformen aktualisiert Baumabst nde berechnet Konkurrenten ermittelt es wird durchforstet und alle baumrelevanten Informationen werden zusammengef hrt und in Zuwachsfunktionen verdichtet die jeden Baum in H he und Durchmesser wachsen lassen Auch Kronenansatzh hen und Kronendurchmesser werden der neuen Konkurrenzsituation angepasst Zudem wird berpr ft ob ein Baum aufgrund von Durchforstungen oder wegen nat rlicher Mortalit t ausscheidet Von Periode zu Periode kehrt die R ckkopplung zwischen Struktur und Zuwachs wieder Am Ende des Prognosezeitraumes liegen f r jeden Baum alle forstwirtschaftlich relevanten Daten vor etwa zur Durchmesser und H henentwicklung Darauf aufbauend lassen sich leicht alle bekannten ertragskundlichen Bestandeskennwerte ermitteln Es folgt die Ausgabe einer Standort Leistungs Tafel Diese hat nicht zum Ziel repr sentativ f r ein Gro gebiet zu sein sondern ist nur typisch f r den gerade abgebildeten Bestand Quelle http www wwe forst tu muenchen de 2006 F r den Testbestand der aktuell ein Durchschnittsalter von 45 Jahren aufweist wird auf diesem We
412. renzung 15 3 NMl_Zeitgrad NMM2_Zeitgrad MM3_Zeitgrad 70 120 100 Dieselverbrauch Dieselpreis NM_Schmiermittelverbrauch MM_Schmiermittelkosten 2 1 09 1 3 0 9 Abbildung 161 Textdatei Motormanuell txt Tabelle 87 Legende zu Motormanuell txt MM_AnzahlArbeiter 2 Anzahl der eingesetzten Waldarbeiter MM Laufgeschwindigkeit 2 4 Laufgeschwindigkeit der Waldarbeiter im Bestand Dieser Wert ist nicht durch den Nutzer ver nderbar Ruestzeit 0 Dauer der Ruestzeit bei den Waldarbeitern MM1_Zeitgrad 70 Zeitgrad f r Waldarbeiter 1 MM2_Zeitgrad 120 Zeitgrad f r Waldarbeiter 2 MM3_Zeitgrad 100 Zeitgrad f r Waldarbeiter 3 MM_Geldfaktor_Arbeit 16 29 Geldfaktor f r die Berechnung des Lohnes f r die geleistete Arbeit der Waldarbeiter MM_Entsch digung_MS 8 Faktor f r die Berechnung der Entsch digung f r die Motors ge MM_Lohnbegrenzung 15 30 Lohnbegrenzung f r die Waldarbeiter Dieselverbrauch 2 Dieselverbrauch der Motors ge pro MAS15 Dieselpreis 0 97 Dieselpreis mit dem die Verbrauchskosten berechnet werden MM_Schmiermittelverbrauch 1 3 Schmiermittelverbrauch der Motors ge pro MAS15 MM_Schmiermittelkosten 0 9 Schmiermittelpreis mit dem die Verbrauchskosten berechnet werden 279 Anhang Forwarder txt Forw_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststrasse_unbeladen Form_Schlepp_FahrgeschwindigkeitForststrasse_belade
413. rf gbarkeit mit der tats chlichen Verf gbarkeit bereinstimmt Ist die tats chliche Verf gbarkeit gr er als die Vorgabe m ssen die zuk nftigen St rungen n her beieinander liegen um die Vorgaben zu erf llen Aus diesem Grund wird die MTBF verringert Ist die tats chliche Verf gbarkeit kleiner als die Vorgabe m ssen die St rungen weiter auseinander liegen damit die Vorgabe erf llt werden kann Das Modul arbeitet also im Wesentlichen mit dem in Prozent ausgedr ckten Verh ltnis von Gesamtarbeitszeit GAZ zu Reiner Arbeitszeit RAZ bzw zu den Allgemeinen Zeiten AZ Dabei wird die GAZ immer als 100 Wert angesehen Der Nutzer ist nun in der Lage im Men des Harvesters oder Forwarders f r die RAZ einen bestimmten Prozentwert z B 70 anzugeben Dies bedeutet dass w hrend der Simulation 70 der GAZ unabh ngig von ihrer tats chlichen L nge Reine Arbeitszeiten ausgedr ckt in MAS15 sein sollen Im Umkehrschluss betr gt die Dauer der AZ demnach 30 der GAZ Die Allgemeinen Zeiten sind im Modul in die Kategorien RWS Reparatur und Wartungsstunden WUS Wege und Umsetzstunden und AFS Sonstige Ausfallstunden unterteilt Auch diesen Kategorien kann der Nutzer einen Prozentwert zuordnen Dabei werden die 30 der AZ wieder 100 gesetzt und diese 100 k nnen dann ber die drei Kategorien verteilt werden s Abbildung 37 Die Dauer einer solchen Unterbrechung wird automatisch f r jede einzelne Kategorie aus ei
414. rgebnisgr en Der aufstockende Bestand mit all seinen Eigenschaften System Motormanuelle Holzernte Geerntete Aufarbeitungszeit 7 77 Holzmenge Tats chlich geerntete Masse Zeiten f r F llen und Aufarbeiten Reine Arbeitszeit h Technische Arbeitsproduktivit t fmMAS Kosten pro Festmeter Zuschl ge Zeitgrad Zuschlagswerte f r Standorts Simulation unterschiedlicher Bestandes und Baumbezogene Waldarbeiter Merkmale Abbildung 108 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Motormanuelle Holzernte Reine Arbeitszeit RAZ Technische Arbeitsproduktivit t TAP und Kosten pro Festmeter gelten auch in diesem Fall wieder als wichtigste Gr en zur Entscheidungsfindung Die Berechnung der Leistungskennzahlen bei der Holzernte mit Waldarbeitern beruht in diesem Fall auf den Produktivit tswerten des Erweiterten Sortentarifs EST s TARIFVERTRAG 2000 Dabei handelt es sich um ein Tabellenwerk das seit geraumer Zeit in den deutschen Staatsforsten zur Verlohnung der Waldarbeiter eingesetzt wird Zus tzlich zu den einzelnen Arbeitszeiten kommen noch individuell ausw hlbare standorts bestandes sowie baumbezogene Zuschlagswerte hinzu die angegeben in Prozent auf die Arbeitszeitwerte der einzelnen Waldarbeiter angewendet werden Im Modell k nnen maximal drei Personen gleichzeitig simuliert und mit Hilfe des Zeitgrades in ihrer Leistungsf higkeit unterschiedlich dargestellt werden 155 7
415. rnte im Modell zwar die entsprechend markierten B ume gef llt werden dabei aber keinerlei Produkte also St mme oder Stammabschnitte entstehen w rden Waldwachstumssimulator Kalkulationsprogramm SILVA a en HOLZERNT gt Tabelle mit Informationen ber den gesamten in SILVA erzeugten Bestand inkl Festlegung der zu entnehmenden B ume um Rd NE Verkn pfung der beiden Er o Neem Tabellen im Forstmodell mit Hilfe der Parameter BHD und H he gt jedem Einzelbaum werden dabei die Sortimente zugeordnet die durch seine Aufarbeitung w hrend der Simulation entstehen Tabelle mit Informationen ber die aus den einzelnen Ernteb umen entstandenen Stammabschnitte Simulationssoftware Forstmodell Abbildung 20 Berechnung und Verkn pfung der Bestandes und Sortimentstabellen Diese Verkn pfung wird in MS Access ebenfalls mit Hilfe spezieller Abfragen durchgef hrt Dabei werden von jedem Baum die Werte der Parameter BHD und H he aus der SILVA Tabelle des gesamten Bestandes mit denen aus der Tabelle mit Sortimentsinformationen verglichen s Abbildung 21 Werden identische Werte in beiden Tabellen entdeckt kommt es automatisch zu einer Verkn pfung der Daten Jedem Baum werden somit diejenigen Produkte zugeteilt die aus ihm entstehen werden 34 4 Datengewinnung und Datenaufbereitun Anzahl BHD Hoene Rzzopf
416. roduktivit t des Harvesters sowie der Einsatz einer Dreiecksfunktion zur Berechnung des Zeitaufwandes beim Be und Entladen des Forwarders waren zum damaligen Zeitpunkt notwendig k nnen aber langfristig betrachtet keinesfalls die in Kapitel 2 formulierte bergeordnete Zielvorgabe erf llen Zus tzlich wurde zu Beginn der hier pr sentierten Arbeit eine Liste mit weiteren Verbesserungsvorschl gen hinsichtlich der Zielformulierung erstellt deren Inhalte dann zu einem gro en Teil in die Definition der Ziele s Kapitel 2 einging Diese Liste enth lt allerdings noch weitere Punkte die Entwicklungsbedarf besitzen allerdings konnten aus Zeit und Kostengr nden nicht alle Vorschl ge direkt im Modell umgesetzt werden Diese noch nicht ber cksichtigten Punkte werden aber im Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf speziell diskutiert 244 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick 11 2 1 Darstellung real existierender forstlicher Strukturen und Arbeitssysteme Das aktuell vorliegende Modell besitzt eine Vielzahl von Variationsm glichkeiten bei der Darstellung forstlicher Strukturen und Arbeitssysteme Als Ma gabe f r die Entwicklung des Modells eines Testbestandes aus dem Forstbetrieb Paderborn stand der Wunsch nicht zwangsl ufig an die Darstellung nur einer bestimmten Bestandesfl che eines bestimmten Erschlie ungssystems und einer bestimmten Bestandeszusammensetzung und Bestandesstruktur gebunden zu sein Der Testbestand soll
417. rojekt A33 Kuratorium der Bayerischen Landesanstalt f r Wald und Forstwirtschaft Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen PAUSCH R 2004 M ndliche und schriftliche berlieferung verschiedener Produktivit tsformeln zu den Arbeitssystemen Harvester und Forwarder PELTOLA A 2004 M ndliche und schriftliche berlieferung verschiedener Datens tze zu den Arbeitssystemen Harvester und Forwarder aus Langzeitstudien der Firma Timberjack POHL R 2006 Validierung einer Holzerntesimulation mit Hilfe speziell durchgef hrter Zeitstudien Diplomarbeit am Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik der TU M nchen PRETZSCH H BIBER P DURSKY J 2002 The single tree based stand simulator SILVA construction application and evaluation Forest Ecology and Management 162 S 3 21 PURF RST F T 2004 Ber cksichtigung des Fahrereinflusses in Produktivit tsmodellen f r Harvester Methodik und erste Ergebnisse in Tagungsband Forstwissenschaftliche Tagung Freising 2004 RIEHLE C 1997 Vergleichende Untersuchung des Harvestereinsatzes bei Gruppendurchforstung und Z Baum orientierter Durchforstung Diplomarbeit an der Bayerischen Landesanstalt f r Wald und Forstwirtschaft LWF und dem Lehrstuhl f r Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte Informatik LMU M nchen ROSSMANN J 2005 M ndliche berlieferung zum Thema Auswertung
418. rozess des Testbestandes aus dem Forstamt Paderborn wird mit einer erneuten Anhebung des durchschnittliichen Bestandesalters um zehn auf 65 Jahre fortgesetzt s Tabelle 72 und Abbildung 144 Dabei bleibt die Eingriffsst rke gegen ber dem 55 Jahre alten Bestand nahezu unver ndert 7 4 Die Anzahl der aufstockenden B ume ist um 958 St ck gesunken wobei insgesamt 383 Individuen f r die Ernte ausgew hlt sind Interessanterweise erh ht sich dabei sogar die Anzahl der produzierten Abschnitte gegen ber dem zehn Jahre zur ckliegenden Eingriff um 25 was sich dadurch erkl ren l sst dass die Verringerung der Erntebaumzahl um 66 St ck durch das von SILVA simulierte H henwachstum innerhalb der letzten zehn Jahre kompensiert wird Dabei kommt es w hrend der weiteren Bestandesentwicklung von 55 auf 65 Jahre zu einem H henzuwachs von durchschnittlich 2 5 Metern Gleichzeitig steigt auch die durchschnittliche St ckmasse der Ernteb ume um ca 0 13 fm an Die Aushaltung der Sortimente bleibt unver ndert allerdings fallen bei diesem Bestand keine Abschnitte f r das Sortiment STH 4 m an Die prozentualen Anteile der Sortimente an der Gesamtanzahl von Abschnitten variiert nur leicht W hrend die Anteile der Sortimente IS 2 m PZ kurz 4 5 m und STH kurz 4 6 m jeweils um ca 2 zunehmen sinkt gleichzeitig der Anteil des Sortiments IL 3 6 m um 6 5 ab Hinsichtlich der Massenverteilung ist die gr te Zunahme bei Sortime
419. rschiedlicher Fahrerleistungen Strategie des Schleppers Vorr cken oder R cken Die Strategie des Schleppers ist frei w hlbar wenn das System alleine simuliert wird Wird eine Kombination mit anderen Arbeitssystemen f r die Simulation ausgesucht ist die jeweilige Strategie automatisch eingestellt Lage der Sortimente verteilt oder konzentriert Die Lage der Sortimente im Bestand ist frei w hlbar wenn das System alleine simuliert wird Wird eine Kombination mit anderen Arbeitssystemen f r die Simulation ausgesucht ist die jeweilige Lage automatisch eingestellt Bestandessch den Der Nutzer kann in diesem Feld unter Ber cksichtigung der entsprechenden Zuschlagstabelle einen Prozentsatz als Zuschlag f r entstandene Bestandessch den festlegen Maschinenkosten E MAS Kostensatz der sich entweder pauschal festlegen oder ber eine spezielle Maschinenkostenkalkulation extra berechnen l sst 5 6 4 2 Ermittlung der Tabellen Vorgabezeit GAZ pro Stammabschnitt f r den Schlepper auf Grundlage des Schleppertarifs des Landes Nordrhein Westfalen Zur Berechnung der Leistungswerte f r den Seilschlepper wird der Schleppertarif des Landes Nordrhein Westfalen eingesetzt SCHLEPPERTARIF NRW 2003 Dieser erm glicht die Ermittlung der Gesamtarbeitszeit GAZ in Minuten pro Festmeter Dabei wird zwischen drei Szenarien unterschieden Der Nutzer muss vo
420. rststra e Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der Forststra e Fahrgeschwindigkeit beladen auf der R ckegasse Fahrgeschwindigkeit unbeladen auf der R ckegasse Fahrgeschwindigkeitw hrend des Beladevorgangs auf der R ckegasse Arbeitsfahrt Kranreichweite Ladekapazit t Zangenkapazit t Zeitgrad MAS von MS Unterbrechungen von MS Davon RWS WUS und AFS von Unterbrechungen RWS wus AFS Maschinenkosten Gassenreihenfolge Sortengruppennummern Volumenfaktoren Produktivit tsformeln Dauer Beladen I Dauer Entladen Zus tzliches Kranen beim Entladen Abbildung 72 bersicht ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems Forwarder Ausgabedaten EINZELZEITEN aufgeteilt nach Sortengruppen Beladen Min und GAZ Entladen Min und GAZ Kranen Min und GAZ GESAMT je Sortengruppe Min und GAZ GESAMTZEITEN UND PRODUKTIVIT T GAZ Forwarder Min MAS15 Forwarder RAZ h RWS Forwarder Min AFS Forwarder Min WUS Forwarder Min Transportierte Holzmenge Forwarder fm TAP Forwarder fm MAS15 Produktivit t pro Sortengruppe Min fm Gesamt Produktivit t Forwarder fm GAZ und Minffm Zur ckgelegte Wegstrecke R ckegasse km Zur ckgelegte Wegstrecke Waldstra e km Arbeitstage GESAMT Stk KOSTEN UND VERBRAUCH Kosten Maschine Dieselverbrauch I und GESAMTKOSTEN 9 fm Kosten Efm Zustandsgr en Position Aktuelle R ckegas
421. rvester Die im Testbestand mit Hilfe von Zeitstudien beobachtete Ernte der 382 B ume durch den Harvester dauerte insgesamt etwa 15 Stunden und 25 Minuten W hrend dieser Zeit wurde der Harvester bei seiner Arbeit durch den Bestand begleitet und folgende Daten erhoben e Fahrtroute der Maschine e Reihenfolge der geernteten B ume e _Fahrgeschwindigkeiten auf der Gasse und auf der Forststra e km h e Dauer der Teilarbeitschritte pro geerntetem Baum Sek o Positionieren des Aggregates am Baum o F llen und Aufarbeiten des Baumes o Sonstiges Kranen o Technische Entnahme einzelner nicht zur Ernte vorgesehener B ume o Unterbrechungen e Anzahl und Art der produzierten Abschnitte Stk 228 10 Validierung der Modellfunktionen Die gesammelten Daten wurden im Anschluss ausgewertet und zum Teil in das Modell bernommen Dabei handelt es sich um die Informationen ber die Fahrgeschwindigkeiten die Fahrtroute der Maschine und die Reihenfolge der geernteten B ume Alle weiteren Ergebnisse wurden f r den Vergleich der realen Zeitstudie mit den Modellergebnissen verwendet Nachdem die produzierten Sortimente und ihre Anteile in HOLZERNTE reproduziert s Tabelle 78 und die Voreinstellungen der unterschiedlichen Systemparameter im Frontend des Harvesters an die realen Gegebenheiten angepasst wurden konnte mit der Simulation der Holzernte begonnen werden Der Harvester hielt dabei im Modell exakt dieselbe Fahrtroute wie in der Realit t ein
422. rzholz Lage abgelaengt entrindet Anzahl BHO Hoche Hazopf Hdgren Azop Mdm Laenge Volum_mR Volum_oR Mittendurchmesser Mdm L nge und Volumen mit und ohne Von HOLZERNTE auf en Basis der definierten Von HOLZERNTE Lose zugeteilte vergebene Informationen ber Losnummer Sorten und G te Diese Lose wurden zuvor durch den Nutzer festgelegt Abbildung 19 MS Access Tabelle mit Informationen zu den entstandenen Stammabschnitten Die exakte Vorgehensweise bei der Definition unterschiedlicher Sortierungsvarianten die der Nutzer in HOLZERNTE einstellen kann wird ausf hrlich in Anhang X beschrieben 2 Unter einem Los versteht man die Zusammenfassung von Stammabschnitten eines bestimmten Sortiments in einem bestimmten Hieb z B f nf Meter lange Abschnitte mit der Qualit t B In einem Hieb werden i d R immer mehrere Lose ausgehalten Diese Aushaltung wird vor jeder Hiebsma nahme individuell festgelegt 33 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 3 3 Zusammenf hrung der gewonnen Informationen in einer zentralen Datenbank Man besitzt nun zum einen eine Liste mit Daten ber die Einzelb ume des gesamten Bestandes inklusive Kennzeichnung der Ernteb ume zum anderen eine Liste mit dazugeh rigen Stammabschnitts oder auch Sortimentsinformationen Diese beiden Listen m ssen nun miteinander verkn pft werden s Abbildung 20 da sonst bei einer Simulation der Holze
423. s neu entwickelte Modell zu integrieren HEMM 2002 untersuchte zahlreiche softwarebasierte Planungsinstrumente aus sieben verschiedenen L ndern und stellte dabei fest dass eine Simulation in der Form wie BRUCHNER sie dann entwickelte bisher nicht existiert Das im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit entwickelte Modell stellt nun einen weiteren umfassenden Schritt in Richtung des bergeordneten Forschungszieles dar und ist mit seinem hoch aufl senden Detailgrad und seiner Realit tsn he bis heute weltweit der erste Prototyp Die Bedeutung wird durch das gro e Interesse an dieser Arbeit unterstrichen das dem Autor bei der Vorstellung seiner Forschungsarbeiten auf zahlreichen nationalen und internationalen wissenschaftlichen Kongressen entgegen gebracht wurde 241 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Tabelle 84 Vergleich des von BRUCHNER 2004 entwickelten Basismodells mit den Eigenschaften des aktuell vorliegenden Modells X Eigenschaft im Modell vorhanden Eigenschaft nicht im Modell vorhanden Umsetzung im Umsetzung Modelleigenschaften Basismodell von im aktuellen BRUCHNER 2004 Modell Modellierung von quadratischen Bestandesfl chen mit einer maximalen Gr e von 1 ha X x Modellierung von Bestandesfl chen mit einer Gr e gt 1 ha und frei definierbarem X Grenzlinien Verlauf Darstellung von schematischen R ckegassensystemen z B mit festen Abst nden von 20 m X X zwischen den ein
424. s Harvesters darstellen da sie auf u erst umfangreichem Datenmaterial basieren das im Moment an anderer Stelle nicht existiert Bestenfalls sollten Langzeitstudien dieser Art in Deutschland durchgef hrt werden um zu gew hrleisten dass sich die Formeln tats chlich auf deutsche bzw auf mitteleurop ische Bestandesverh ltnisse beziehen Tabelle 5 Angaben zu den Formeln zur Berechnung der einzelnen Systemparameter Arbeitsabschnitt Einflussgr en Bemerkungen Verwendung Quelle Ist der Harvester am Distanz von der Baumposition bis Positionieren des Baum angekommen TIMBERJACK Positionieren Sek zur Gassenmitte m Aggregats am Baum wird die hier errechnete Zeit verbraucht PAUSCH 2004 F llschnitt Sek Kreisfl che em des Stammes in Kreisfl che cm BHD Anschlie end wird diese Zeit einmal pro Baum TIMBERJACK Vorschub des Stammes im Aggregat inkl Entasten Sek L nge des Abschnittes m Volumen des Sortimentst ckes Efm m R Wird pro Sortimentsst ck berechnet Sortimentsabschnitt des Baumes wird diese Zeit 1 3 m H he Pi 4 PAUSCH 2004 verbraucht Gemeint ist der BHD des Anschlie end wird diese F llen und Vorliefern TIMBERJACK BHD cm entsprechenden Zeit einmal pro Baum Sek PAUSCH 2004 Einzelbaumes verbraucht F r jeden TIMBERJACK PAUSCH 2004 eingerechnet Wird pro Sortimentsst ck berechnet REN F r jeden Zopfdurchmesser f A Sort
425. s Pferd transportierten und nicht transportierten Holzmengen 190 Bestandeskennzahlen der vier unterschiedlichen Modelle u 244444444404n0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen 198 Anfallende Sortimente durchschnittliche St ckmasse fm 2440444 240044 nnnnnnnnnnnnnnnennnnnnenennnnn 200 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante 201 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Harvester Motormanuelle Holzernte Pferd Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante 202 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante neennenn 202 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Motormanuelle Holzernte Pferd Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante 400n24n00snnnnnennnnnnennnnnnnnnn 203 Rangliste der Systemkombinationen 244044444004n2400nnannnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnn 204 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Ba
426. s Radius erzeugt Die in Subroutine 014 s Abbildung 43 berechneten Abst nde der B ume untereinander werden dann berpr ft Es ist einem zweiten Waldarbeiter der in diesem Bestand arbeitet nun nicht m glich einen Baum zu ernten der sich innerhalb des Sicherheitsradius des ersten Waldarbeiters befindet Der zweite Arbeiter wird automatisch zu einem weiteren Erntebaum au erhalb des Anzeigeradius gehen Nach der Ernte aktivieren die B ume ihre Sortimente und verschwinden vom Layout Der Anzeigeradius bleibt so lange in diesem Prozess bis der Baum durch den Waldarbeiter geerntet wurde Dann verschwindet er automatisch 62 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 045 Alle Objekte die sich im System befanden werden vor dem L schen noch einmal initialisiert um sicher zu gehen dass keine berreste im Hauptspeicher zur ckbleiben und die Simulation dadurch gebremst wird O EHE B gt E E create Sssssrese gt Abbildung 46 Detaillierte bersicht Teil IV In Abbildung 46 sind zum besseren Verst ndnis der Gesamtzusammenh nge die Prozesse 005 bis 009 035 039 und 045 erneut mit aufgef hrt 63 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 036 037 038 039 040 041 042 045 Der Waldarbeiter w hlt sich den n chstliegensten Baum aus siehe Subroutine 037 Hat er ihn gefunden l uft er zu diesem hin und bearbeitet ihn Anschlie end sucht er den n chsten Baum Der W
427. samt und Sortimente_gesamt miteinander gekoppelt Jedem Baum jedes Quadranten ist dann ein Satz Sortimente aus der Tabelle Sortimente_gesamt zugeordnet Zus tzlich besteht noch eine Verbindung zu den Voreinstellungen der Sortengruppen Zuordnungen f r die Forwarder R ckung und den im Frontend aufgef hrten Baumarteninformationen 41 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 3 5 bersicht Gesamtablauf Als Abschluss der Erl uterungen zur Gewinnung und Aufbereitung der Daten des aufstockenden und ausscheidenden Bestandes ist in Abbildung 29 der Gesamtablauf dargestellt Dieser Gesamtablauf bezieht sich allerdings auf das komplette Modell d h inklusive der Simulation Das Diagramm soll helfen die Verst ndlichkeit der einzelnen Prozesse weiter zu verbessern B ume Posilion Art Alter H he BHD Datenbank Parameter Parameter Schlepper Forwarder Parameter Parameter Motormanuelle Pferd Ernte B ume Parameter Schichten Harvester Pausen Datenbank lt lt 001 gt gt Sortiment HOLZERNTE errechnet L nge Scrlimenislisten Verkn pfung der Dicke Tabellen S ber BHD und H he gt Button Sortimente zuordnen Datenbank B ume Posilion lt lt 002 gt gt Erg nzung der DB Zuordnung von B umen zu R ckegsssen Ausblenden von B men auf Wegen etc Bulton Layout erzeugen Datenbank Harvester Parameter Pferde parameter P
428. schnitt Dauer der Prozesse F llen amp Aufarbeiten 52 3 27 3 Sek GAZ h min sek 15 24 52 06 27 00 RAZ h min sek 09 20 43 06 27 00 0 AZ h min sek 06 04 09 es wurden keine Unterbrechungen simuliert Produktivit t RAZ Efm h 23 26 33 52 Die berechneten Ergebnisse weisen an unterschiedlichen Stellen Abweichungen auf s Tabelle 79 Besonders deutlich treten diese bei der durchschnittlichen Dauer der Prozesse F llen amp Aufarbeiten zu Tage Im Durchschnitt verlaufen diese Arbeiten im Modell 27 3 Sekunden fast doppelt so schnell wie in der Realit t 52 3 Sekunden Dies hat Auswirkungen auf die RAZ die im Modell mit 387 Minuten um 174 Minuten geringer ausf llt als tats chlich beobachtet 561 Minuten In letzter 229 10 Validierung der Modellfunktionen Konsequenz liegt die Produktivit t im Modell um ber zehn Festmeter pro Stunde h her als in der Praxis Dieses Ergebnis f hrte auf den ersten Blick zu der Annahme dass das Modell bei der Simulation des Harvesters zu schnell rechnet Sozusagen als Bremse wurde in weiteren Versuchen der Zeitgrad bis auf den Wert 42 reduziert bei dem die Ergebnisse schlie lich am n chsten beieinander lagen s Tabelle 80 Tabelle 80 Gegen berstellung der Harvester Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation mit reduziertem Zeitgrad 42 Beobachtete Parameter Ergebnisse Zeitstudie Ergebnisse Simulation Zeitgrad 42 Anzahl Ernteb ume St
429. schnitte mit Hilfe des oben genannten Tarifes berechnet wird Daher ist der Einfluss einer ver nderten Zugkapazit t zeitlich nicht darstellbar da f r das Pferd keine Einzelzeiten f r unterteilte Arbeitsprozesse berechnet werden k nnen Die Limitierung der maximalen Zugkraft wird allerdings zur realistischen Abbildung der Vorr ck Prozesse ben tigt da in der graphischen Darstellung des Pferdes ansonsten alle Abschnitte auf einmal angeh ngt werden w rden Die durchgef hrten Versuche beziehen sich aufgrund der durch Einsatz des Tarifs relativ starren Simulationsbedingungen nur auf die ver nderbare Gr e Zeitgrad Dabei wurden folgende Ergebnisse ermittelt s Tabelle 57 Tabelle 57 Simulationsergebnisse der Versuche mit dem System Pferd 20 m RG 30 m RG 40 m RG Abstand Abstand Abstand Anzahl zutransportierender Abschnitte st 502 soo oz 189 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Tabelle 57 zeigt s mtliche Versuchsergebnisse im berblick Dabei f llt auf dass das Pferd in allen drei Versuchsbest nden mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen nicht in der Lage war s mtliche Abschnitte vorzur cken Dies hat zwei Gr nde Zum einen liegt es an der oben bereits erw hnten Limitation der Zugf higkeit des Tieres auf maximal 0 6 fm Diejenigen Abschnitte die dieses Volumen bersteigen werden vom Pferd nicht vorger ckt obwohl man mit Hilfe der Tarifformel aus Tabelle 56 auch f
430. schnittliche Anzahl an Arbeitstagen bei einem Zeitgrad von 100 und gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m uss2nssnnsnnsnnnsnnnensnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnsnnnnnnsnnnnnnannnsnnn nn 157 Abbildung 110 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades bei drei Waldarbeitern auf die geerntete Holzmenge pro Arbeiter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m znsenssssenssnnnnnnnnnnnsnnnannnnnn 158 Abbildung 111 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades bei drei Waldarbeitern auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP pro Arbeiter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 Mm 159 Abbildung 112 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades bei drei Waldarbeitern auf die Kosten pro Festmeter pro Arbeiter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M unssseesssnnenssnnnnn 160 Abbildung 113 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Forwarder 4224404442400nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnn 162 Verzeichnisse Abbildung 114 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M nuuessnssnsennnnnnnennnnnnnnnnnn nn 163 Abbildung 115 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gle
431. se N chste R ckegasse F llstatus des Rungenkorbes F llstatus der Zange N chstliegender Polter Geschwindigkeit Modus Beladen Entladen 102 5 Aufbau einer Holzerntesimulation F r den Forwarder wurde bei der graphischen Umsetzung ebenfalls ein spezielles 3D Modell entwickelt das der Nutzer w hrend der gesamten Simulation in der Bestandesumgebung beobachten kann s Abbildung 73 Abbildung 73 Darstellung des Forwarders im Modell 103 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 4 Der Schlepper Simuliert wird ein Forstspezialschlepper mit Seilwinde und R ckezange Der Schlepper ist in der Lage das Holz sowohl vorzur cken als auch den Transport zur Waldstra e mit Hilfe einer Seilwinde oder R ckezange durchzuf hren Das Holz wird hierbei am Boden geschleift und nicht wie beim Forwarder in einem Rungenkorb transportiert Der Schlepper wird berwiegend f r das Beiseilen von Vollb umen aber auch Stammabschnitten und f r das R cken von Langholz eingesetzt nach SAGOWSKI 1988 5 6 4 1 Benutzeroberfl che und einstellbare Parameter Forstmodell Fr an Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih Schlepper pfera Schichten alel Name Schlepper mite Treibstoffverbrauch l hr no Treibstoffpreis p 18 es ern gross mittel Zangenkapazit t qm 1 0 klein Zeitgrad Strategie des Schleppers voruecken z Lage der Sortimente konzentriert r Bestandssc
432. sen die im Anschluss als Unterst tzung forstlicher Entscheidungst ger bei der Planung von Holzernteoperationen dienen k nnen In ihrem Basismodell hatte BRUCHNER auch bereits die beiden Arbeitssysteme Harvester und Forwarder in zwei unterschiedlichen Best nden simuliert Allerdings handelte es sich um zwei nur 1 ha gro e mit quadratischer Grundfl che und einem schematisch vereinfachten R ckegassensystem ausgestattete Best nde Das bergeordnete Ziel dass auch schon BRUCHNER als Leitlinie diente ist aber als Abbildung real existierender forstlicher Strukturen sowie Modellierung und Simulation einer Auswahl in der forstlichen Praxis eingesetzter Arbeitssysteme definiert BRUCHNER hatte sich bei ihrem 1 ha gro en Basismodell an einem real existierenden mittelalten Fichtenreinbestand aus Schwaben orientiert allerdings stellt diese Form von Bestand in deutschen W ldern sowohl von seiner Gr e als auch von seiner Fl chenform und seiner Erschlie ungssituation eher die Ausnahme dar Hinzu kommt dass f r die beiden simulierten Arbeitssysteme Harvester und Forwarder in Ermangelung besserer Datens tze Abstriche bei der Qualit t der eingesetzten Formeln zur Berechnung des zeitlichen Aufwandes einzelner Holzernte und R ckeaktionen gemacht werden mussten Abstraktionen wie die Darstellung der B ume als vollholzige Zylinder die Definition der Sortimente als vollkommen gleiche Abschnitte das Gesamtbaumvolumen als Einflussfaktor auf die P
433. sener Antei az ancaz o so es es 6208 35 4 AZ h A 00 GemessenerAntelazancazm o oo Anzahl Unterbrechungen sig o o o TAP fm MAS 298 Anhang Anhang X Verwendung der einzelnen Systemparameter bei der Berechnung der gesuchten Zielgr en f r das System Harvester Parameter Treibstoffverbrauch Einstellungsart Vorgabe durch Benutzer Erl uterungen Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Frontend i Vorgabe durch Benutzer i i 2 Treibstoffpreis Dieser Wert findet bei der Berechnung der Endergebnisse in MS Excel Verwendung Frontend 2 Vorgabe durch Benutzer i Eee N A Ruestzeit Nach Simulationsbeginn wird diese R stzeit verbraucht Frontend Geschwindigkeit auf Vorgabe durch Benutzer Beim Befahren eines neuen Abschnitts wird ggf diese Geschwindigkeit gesetzt der Forststra e Frontend Geschwindigkeit auf Vorgabe durch Benutzer n Beim Befahren eines neuen Abschnitts wird ggf diese Geschwindigkeit gesetzt der R ckegasse Frontend Vorgabe durch Benutzer Kranreichweite Wird beim Aufstellen der B ume berpr ft um eine Harvesterzuordnung festzustellen Frontend Minimaler Vorgabe durch Benutzer B F Wird beim Aufstellen der B ume berpr ft um eine Harvesterzuordnung festzustellen Erntedurchmesser Frontend Maximaler Vorgabe durch Benutzer Wird beim Aufstellen der B ume berpr ft um
434. senschaft und Verfahrenstechnik der Universit t M nchen L FFLER H 1991 Forstliche Verfahrenstechnik Holzernte Leitfaden zu den Lehrveranstaltungen f r Studierende der Forstwissenschaften Lehrstuhl f r Forstliiche Arbeitswissenschaft und Verfahrenstechnik der Universit t M nchen L THY C 1997 Kalkulationsgrundlagen f r das R cken mit Forwarder Interner Bericht zu einem Forschungsprojekt der Eidgen ssischen Forschungsanstalt f r Wald Schnee und Landschaft Birmensdorf L THY C 1997 Holzr cken mit Forwarder Grundlagen zur Leistungssch tzung Wald und Holz 4 1997 MANTAU U 2006 Kampf um den Rohstoff Holz trotz riesiger Potenziale AFZ Der Wald 3 2006 S 111 113 MARKMILLER R 2002 IT Kompaktkurs Produktionslogistik BWL Skript zur Folge 9 FH Deggendorf MOSANDL R 2003 M ndliche berlieferung OVER T 1996 Waldwirtschaft im Einklang mit der Natur in Das Zugpferd Nr 1 1996 265 Verzeichnisse PAGE B B LCKOW R HEYMANN A KADLER R LIEBERT H 1988 Simulation und moderne Programmiersprachen Fachberichte Simulation Band 8 Springer Verlag Berlin Heidelberg PATZAK A 2003 M ndliche berlieferung der durchschnittlichen Laufgeschwindigkeit von Waldarbeitern im Bestand PAUSCH R 1999 Wechselwirkungen zwischen Bestandsstruktur biologischer Rationalisierung und forstlichen Verfahrenstechniken in Fichten Buchen Betrieben Bayerns Abschlu bericht zum P
435. sleter reieekrenttesrRun 286 Textdatei PolterRtb 0 220 RE en Burn nr 286 REDS o FE CTRA ESE S A ee ehe E EAE E PONEN EA 286 Textdatei EST Z schlaege Ki pinnis en ii 287 T xtdat i EST Zuordn ng t iye 22er an a A Eaa Ee a aK a DAA a aani aae Ea eaaa an 287 Formatierung der Tabelle des ausscheidenden Bestandes in MS Access f r die berf hrung der SILVA Das HOLZERNTE Men M1 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 303 Das HOLZERNTE Men M2 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 303 Das HOLZERNTE Men M3 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 304 Das HOLZERNTE Men M4 Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 304 Das Men Berechnen Drucken in HOLZERNTE Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg Bee AE EE AAE E E A E S 305 Ergebnisse der Berechnungen in HOLZERNTE Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg E E EEE la E A EE EEE EEEE AT ONEA A EE EE 306 Berechnung von Hiebsserien in HOLZERNTE Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 307 274 Verzeichni sse Tabellenverzeichnis Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4 Tabelle 5 Tabelle 6 Tabelle 7 Tabelle 8 Tabelle 9 Tabelle 10 Tabelle 11 Tabelle 12 Tabelle 13 Tabelle 14 Tabelle 15 Tabelle 16 Tabelle 17 Tabelle 18 Tabelle 19 Fahrgeschwi
436. sreihe 2 f r das System Motormanuelle Holzernte 20mRG 30mRG 40mRG Abstand Abstand Abstand Anzahl geernteter B ume Stk 1085 m9 1245 Tasts chlich entnommen Stk Arbeiter S wo sa a a areters o wo an arm so Beam ro o a Tasts chlich entnommen Abit 3 Ta m a as Arbeter So mo ns a ae Abtei S no as ws mo Beam owo wooo 0 Geerntete Holzmenge m Arbeter w on ar s Astro ar 29 s Beam S oz sea sea masm ooo e e S S Arbeter S w o oaa or Abtei S no swa oe o sesam I ae me r mas o aeter BEE o EEE FE EEE FE EEE Arbeter m 18 o oo Abtei S no 2s 28 28 Durcnsennit o o a S e S e e Are BI Abit S mo oa ms onr Abtei S o wo m na Durcnsennit d w n ns Emkostengerm Sooo d o e y Arbeiter S w Hr oos n areters w 7 a m Durchschnitt o w w Zeitgrad 293 Anhang Anhang VI Tabelle 106 Simulationsergebnisse Versuchsreihe 1 f r das System Forwarder 20mRG 30mRG 40mRG Abstand Abstand Abstand Anzahl zu transportierender Abschnitte Stk s542 soso ez Fmkostenjern oa o owo Transportierte Abschnitte Ladekapazit t 8 fm Anteil Fahrzeiten an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ Anteil Fahrzeiten an RAZ EmKosten em ooa oa o Transportierte Abschnitte Ladek
437. stand hinweg u22400nnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 133 Abbildung 92 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Harvester 22400422400nnsnnnnnsnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 134 Abbildung 93 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die Anzahl nicht geernteter B ume bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 Mm 2uusssnsennsnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnenn 136 Abbildung 94 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die tats chlich geerntete Holzmenge bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M nsuessnssnnsnnnnnennennnnnnnnnnnnnenn 138 Abbildung 95 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die zur ckgelegte Wegstrecke bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 Mm 2susssnssnssnnnnnennennnnnnnnnnnnnnn 139 Abbildung 96 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 Mm 2uussneensnnnnnnennennnennnnnnnnnenn 140 Abbildung 97 Auswirkung der Ver nderung der Kranreichweite des Harvesters auf die Technische Arbeitsproduktivit t TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m u znseenssssnssnnnennnnnnnnnnnannn
438. stellt diese Vorgehensweise die bestm gliche Alternative dar Als weiteres Problem kommt hinzu dass SILVA nur Best nde f r eine begrenzte Fl che bzw nur eine bestimmte Anzahl von B umen abbildet Da der zu modellierende Bestand mit knapp 11 ha aber eine relativ gro e Fl che mit zahlreichen B umen besitzt muss der urspr ngliche SILVA Bestand geklont auf der Basis von Inventurpunkten durch Interpolation oder durch Stratenbildung erweitert werden Bei der Arbeit mit AutoMod entschied man sich die gew hlte Bestandesfl che durch Klonung des Ausgangsbestandes mit B umen aufzuf llen Dies geschieht durch die Verteilung so genannter Quadranten ber die reale Bestandesfl che mit Hilfe einer entsprechenden Vervielf ltigung der Baumliste in MS Access Die Quadranten werden dabei durch die Erstellung spezieller Abfragen in MS Access s unten gebildet e Als Quadrant wird ein geklonter Bestand der aus dem Originalbestand in SILVA hervorgegangen ist bezeichnet 28 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 3 2 2 Zusammenf hrung der Daten unterschiedlicher Best nde Im Testmodell werden im Bestand zwei verschiedene Abteilungsfl chen Abteilung A1 und A2 dargestellt F r jede Abteilung wird in SILVA auf Basis der Forsteinrichtungsdaten ein Bestand simuliert d h f r beide Abteilungsfl chen liegen unterschiedliche Bestandesdaten in Form von zwei Quadranten vor Zuerst werden
439. stem berechnet Des Weiteren ist es notwendig zus tzliche Definitionen f r jeden Wegenetzabschnitt festzulegen Dazu geh ren neben der bereits erl uterten Einteilung in Forststra e FS und R ckegasse RG auch Richtungsangaben f r die Befahrbarkeit Unter Richtungsangabe versteht man eine Aussage dar ber ob das entsprechende Wegesegment nur in eine oder auch in zwei Richtungen befahrbar ist Diese Information ist bei der hier noch nicht durchgef hrten Integration von digitalen Gel ndemodellen wichtig da ab einer bestimmten Steigung bzw ab einem bestimmten Gef lle je nach Maschinentyp nur noch in eine Richtung gefahren werden kann In diesem Fall w rde der Nutzer anstatt einer 2 f r bidirektionales Fahren eine 1 als Richtungsparameter festlegen Das bedeutet eine Maschine k nnte w hrend der Simulation auf diesem Streckenabschnitt nur in eine Richtung fahren Der Richtungsverlauf wird durch die Reihenfolge der Koordinatenangabe in der entsprechenden Tabelle festgelegt Somit w re der entsprechende Abschnitt nur vom Quellpunkt Startkoordinaten des Abschnittes in Richtung Zielpunkt Endkoordinaten des Abschnitts befahrbar Ebenso f hrt die Einbeziehung dreidimensionaler Verh ltnisse dazu dass sich bei Gef lle und Steigungen die Fahrgeschwindigkeiten der Maschinen ver ndern Ein Harvester f hrt beispielsweise bei einer 10 igen Steigung mit geringerer Geschwindigkeit als in ebenem Gel nde Daher ist
440. suchsreihe Au erdem wird die proportional 164 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen zur Zunahme der Gassenabst nde erh hte RAZ noch ausgepr gter deutlich Bei 20 m Gassenabstand f llt sie mit Abstand am niedrigsten aus bei 40 m liegen die gr ten Werte 85 rn R ckegassenabstand 20 m i ei 8a R ckegassenabstand 30 m R ckegassenabstand 40 m ez o Reine Arbeitszeit h 55 7 8 9 10 n 12 13 Ladekapazit t fm Abbildung 115 Auswirkung der Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders auf die Reine Arbeitszeit RAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m und zus tzlich erh hter Erntebaumanzahl Auswirkungen auf die Produktivit t fm h Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Ladekapazit t bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders ausgehend von 10 fm Ladekapazit t in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Ladekapazit t auf bis zu 13 fm die Produktivit t fm h der Maschine zunimmt und dass Hypothese 1 2 durch eine Verminderung der Ladekapazit t auf bis zu 7 fm die Produktivit t fm h abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m ist zu erwarten dass Hypothese 2 die Pr
441. systeme in bestimmten forstlichen Situationen sowie zu Lehrzwecken eingesetzt werden Eine direkte Anwendung in der Praxis abseits von wissenschaftlichen Untersuchungen w re zum heutigen Zeitpunkt aufgrund der noch nicht ausreichenden Benutzerfreundlichkeit und der ebenfalls noch nicht durch eine umfassende Validierung abgesicherten Qualit t der Kalkulationsergebnisse des Modells evtl verfr ht Die hier vorliegende Arbeit stellt einen entscheidenden Schritt im Bereich der Simulation forsttechnischer Holzernteoperationen dar der bereits bei der Pr sentation auf zahlreichen nationalen und internationalen Kongressen und Tagungen von der Fachwelt gew rdigt worden ist 261 Verzeichnisse Verzeichnisse Abk rzungsverzeichnis AZ Allgemeine Zeiten B Qualit tsbezeichnung nach G tesortierung der HKS BHD Brusth hendurchmesser 1 30 m H he CAD Computer Aided Design CGW Qualit t C mit geringem Wert Sortimentsbezeichnung DGM Digitales Gel ndemodell EST Erweiterter Sortentarif fm Festmeter in Erntefestmeter mit Rinde FS Forststra e GAZ Gesamtarbeitszeit GIS Geographisches Informationssystem HKS Handelsklassensortierung IL Industrieholz lang IN Industrieholz gesund nicht grobastig keine starke Kr mmung IS Industrieholz kurz Sortimentsbezeichnung L1b1 Bezeichnung nach Mittenst rkensortierung der HKS f r Stammabschnitte mit einem Mittendurchmesser von 15 bis 16 cm
442. t ber die Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten sowie die graphische Umsetzung im Modell Abschlie end sind noch einmal alle relevanten Eingangs Ausgangs und Zustandsdaten des Arbeitssystems in Abbildung 79 zusammengefasst 110 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Treibstoffverbrauch Treibstoffpreis R stzeit Zangenkapazit t Zeitgrad Strategie des Schleppers Lage der Sortimente Bestandessch den Maschinenkosten Produktivit tsformeln Sortimente im Schlag verstreut Sortimente an Gasse vorkonzentriert Vorliefern Bestand gt R ckegasse Eingabedaten Zustandsgr en Aktuelle Position N chsteliegender Polterplatz Ausgabedaten EINZELZEITEN aufgeteilt nach Sortiment Seil ausziehen Min und der GAZ Anh ngen Min und der GAZ Einziehen und Aufladen Min und der GAZ Abh ngen Min und der GAZ Poltern Min und der GAZ GAZ Sortiment Min GESAMTZEITEN UND PRODUKTIVIT T Zuschl ge GESAMT Zeitgrad GAZ GESAMT Min RAZ MAS15 und der GAZ AZ h und der GAZ Transportierte Holzmenge fm TAP Seilschlepper fm MAS15 Zeitbedarf pro Sortiment Min fm Gesamt Produktivit t Schlepper fm GAZ und Min fm Zur ckgelegte Wegstrecke km Arbeitstage GESAMT Stk KOSTEN UND VERBRAUCH Kosten Maschine Treibstoffkosten I und Treibstoffverbrauch I und GESAMTKOSTEN Q fm Kosten Efm Abbildung 79 bersicht ber die
443. t Vorhandene Serien Beschreibung Datenbank BAUM MDB x Markierte Baumart en l schen Zuordnen bersicht Modellhiebe Beschreibung ModellBuche Zuordnen B1 B2 B3 Var p _ 1 1 11 C 2 2 12 Qualitativ guter Bestand Langholz Qualitativ unbeft Bestand Langholz Eimastabosnink Rotfaul Rotkernig Langholz LET E EE A Regiehieb Langholz Berechnen Abbildung 184 Berechnung von Hiebsserien in HOLZERNTE Quelle Software HOLZERNTE FVA Baden W rttemberg 19 HOLZERNTE mit Beenden und Datei beenden verlassen 20 Dann im Verzeichnis Laufwerk Ernte die Datei WORKS und von dort die Tabellen Sortenst ck und G test ck in eine neue Datenbank exportieren 21 In der neuen Datenbank aus der Tabelle G test ck die Spalten HKS_G te_Nr und HKS_G te in Sortenst ck einf gen 22 Die Tabelle mit den Informationen zu den entstandenen Stammabschnitten f r den gesamten Bestand ist damit fertig gestellt 307 308
444. t nden von 20 m 30 m und 40 m alle drei m glichen Arbeitsstrategien Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte R cken aus dem Bestand R cken von vorkonzentrierten Abschnitten bei gleichzeitiger Variation des Zeitgrades mit den Werten 70 100 und 130 simuliert Die Ergebnisse zeigt Tabelle 54 177 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Tabelle 54 Simulationsergebnisse der Versuche mit dem System Schlepper 20 m RG 30 m RG 40 m RG 20 m RG 30 m RG 40 m RG 20 m RG 30 m RG 40 m RG Abstand Abstand Abstand Abstand Abstand Abstand Abstand Abstand Abstand atsichehgeomits Hazmenge Im ___ 387 ee set mar sat ooa or med ae a sez sea f fome f oea msm m s3 2 m 7 ss o m masm o war a 02 a 00 06 5 wo e ma e e e 0 0 0 ma a a Ems wo 07 00 0 05 05 35 35 a5 m o w in wm 26 a5 1 m m TAP mma e so 86 1 nm m 28 28 ms 178 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen In Tabelle 54 sind s mtliche Versuchsergebnisse im berblick zu betrachten Dabei empfiehlt sich nicht f r alle Ergebnisse eine graphische Auswertung Folgende Aussagen k nnen daher bereits zu diesem Zeitpunkt getroffen werden e Durch den Einsatz des Schleppertarifs liegen die Werte der RAZ die durch eine Erh hung bzw Verringerung des Zeitgrades auf 130
445. t lediglich im Volumenbereich gt 1 0 Efm Baum von denen der im Modell simulierten Maschine ab s Abbildung 157 An dieser Stelle sei lediglich 235 10 Validierung der Modellfunktionen noch erw hnt dass die in dieser Abbildung verglichenen Formeln eines Durchforstungseingriffs aus der Diplomarbeit von BOLLIN 1998 stammen sooo 50 00 sg a 40 00 EfmmR h Altdurchforstung Hannibal Efm m R h 30 00 EfmmR h Modell 20 00 10 00 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 12 14 1 6 Aufgearbeitetes Vol Baum Efm m R Abbildung 158 Efm m R h in Abh ngigkeit des aufgearbeiteten Volumens jedes einzelnen Baumes im Vergleich des Versuchs Altdurchforstung von Fichte mit dem Starkholzharvester Hannibal FELLER WEIXLER PAUSCH 1997 mit Berechnungen der Produktivit tsformeln nach PAUSCH 2004 im Modell N 367 Auch wenn der Vergleich mit einem Starkholzharvester wie dem hier eingesetzten Hannibal der Firma Impex nicht unbedingt zwingend erscheint so zeigen die Ergebnisse doch auch in diesem Fall eine deutliche bereinstimmung der Leistungswerte auch im h heren Volumenbereich ab 1 0 Efm Baum s Abbildung 158 Dies kann erneut als Zeichen f r den Einfluss des Einsatzes eines st rkeren Harvesters vom Typ Timberjack 1470 A in den Langzeitstudien von PELTOLA 2004 gewertet werden auf denen die Modellformeln teilweise basieren Der Vergleich aller sechs ausgew hlten Stu
446. t und in St mme oder Stammabschnitte aufgeteilt BRUCHNER setzte dieses Vorgehen um indem sie die Ernteb ume im Basismodell als vollholzige zylinderf rmige St mme definierte die dann w hrend der Ernte in gleichlange mit dem gleichen Volumen ausgestattete Abschnitte umgewandelt werden Diese Abstraktion der Darstellung ohne Ber cksichtigung der individuellen Abholzigkeit der St mme ist unter den damals gegebenen Bedingungen eines Erstversuches zul ssig weicht aber deutlich von den realen Verh ltnissen im Forst ab Daher ist es unerl sslich dem genannten Ziel der Abbildung tats chlich existierender Strukturen insoweit gerecht zu werden als dass die im Rahmen der vorliegenden Arbeit modellierten St mme und Stammabschnitte in ihren Eigenschaften Qualit t Durchmesser L nge Abholzigkeit Volumen denen im Wald gleichen Diese Voraussetzung sowie eine Zuordnung der einzelnen Stammabschnitte zu demjenigen Baum aus dem sie w hrend der Holzernte entstehen muss das Modell leisten k nnen Wird ein Bestand zum ersten Mal erschlossen oder werden innerhalb eines bestehenden Erschlie ungssystems weitere R ckegassen hinzugef gt so sind diese Arbeiten immer gleichbedeutend mit einem Aufhieb der neuen Gassen Das bedeutet dass zahlreiche B ume unabh ngig waldbaulicher Kriterien zus tzlich geerntet werden m ssen Dieser Mehraufwand muss im neu zu entwickelnden Modell darstellbar sein Ein Nutzer des Modells soll in der Lag
447. t wird Dieser Tarif kalkuliert dabei die Dauer in Minuten pro Festmeter die das Vorr cken bzw R cken eines bestimmten Abschnittes betr gt s Abbildung 127 Daher ist der Einfluss einer ver nderten Zangenkapazit t nicht darstellbar da f r den Schlepper im Unterschied zu den Systemen Harvester und Forwarder keine Einzelzeiten berechnet werden k nnen Es macht also keinen Unterschied ob die Zange der Maschine zum Beispiel zwei oder vier Abschnitte greifen kann da die mit dem Tarif errechnete Arbeitszeit f r den gesamten Prozess der Vorr ckung bzw R ckung gilt Sortimente im Schlag verstreut l Durch den Y Zeitdauer Min fm o R Sortimente an Gasse vorkonzentriert C gt Nutzer auszuw hlen X St ckvolumen in fm o R Vorr cken Bestand gt R ckegasse C gt zu hinterlegende Formel Y 28 49 X 0 1124 22 28 nach Jacke 2003 k zu hinterlegende Formel Y 10 38 X 91811 6 221 nach Jacke 2003 we zu hinterlegende Formel Y 28 49 X 9 1124 _ 10 38 X 1811 _ 16 059 nach Jacke 2003 Abbildung 127 Struktur der verschiedenen Arbeitsstrategien des Schleppers Die mit dem System Schlepper durchgef hrten Versuche beziehen sich aufgrund der durch Einsatz des Tarifs relativ starren Simulationsbedingungen im Wesentlichen auf die ver nderbaren Gr en Arbeitsstrategie und Zeitgrad Dabei wurden in den drei unterschiedlichen Modellen mit den festen R ckegassenabs
448. taatsforst zur Entlohnung eingesetzt wurde bzw stellenweise noch eingesetzt wird in das Modell mit ein vgl TARIFVERTRAG 2000 Fo rstmodell Simulation Simulation starten starten ohne Animation Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv Gassenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih_4 P Name waldarbeiter Rotte mittel Treibstoffverbrauch 1 hr 2 00 Standardwerte Treibstoffpreis amp 1 1 09 Schmiermittelverbrauch l hr 1 30 gross Schmiermittelpreis 71 0 90 mittel Anzahl der Arbeiter max 3 2 Zeitgrad Arbeiter 1 70 00 Zeitgrad Arbeiter 2 7 Zeitgrad Arbeiter 3 2 klein Geldfaktor Arbeit Cent min 16 29 Entsch digung Motors ge Cent min 8 00 Lohnbegrenzung hr 15 30 EST Zuschl ge Abbildung 57 Men des Arbeitssystems Motormanuelle Holzernte zur Einstellung der verschiedenen Parameter Durch Auswahl des Men s Motormanuell erh lt der Nutzer einen berblick ber die verschiedenen Parameter die er selbst f r dieses Arbeitssystem einstellen kann s Abbildung 57 Dazu geh ren Treibstoff und Schmiermittelverbrauch sowie die entsprechenden Kosten pro Liter Des Weiteren sehen spezielle Eingabefelder die Einstellung des Zeitgrades und die Anzahl der entsprechenden 82 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Arbeiter vor Es k nnen bis zu drei Waldarbeiter gleichzeitig simuliert werden f r die ein indiv
449. tand ber mehrere Altersstufen hinweg 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg Neben der Einsatzf higkeit des entwickelten Modells als Entscheidungsunterst tzungsinstrument konnte auch die Vielfalt an Variationsm glichkeiten hinsichtlich des Erschlie ungssystems und der simulierbaren Arbeitssysteme nachgewiesen werden Als weitere f r den Nutzer frei ver nderbare Variable bleibt nun noch der aufstockende Bestand selbst In Kapitel 4 wurde die Implementierung des ausgew hlten Testbestandes aus dem Forstamt Paderborn in das Modell ausf hrlich beschrieben Unter Einsatz des Waldwachstumsgenerators SILVA und der Kalkulationssoftware HOLZERNTE ist es also m glich jedweden Bestand in stark angen herter Form am Computer abzubilden Zus tzlich soll nun gepr ft werden ob man mit dem Modell nicht nur in der Lage ist dem Praktiker die aktuellen Gegebenheiten des ausgew hlten Bestandes f r eine Simulation zur Verf gung zu stellen sondern ihm auch einen Blick in die Zukunft zu erm glichen Der Nutzer w re dadurch in der Lage die Entwicklung des Bestandes ber lange Zeit vorauszuplanen und bereits heute am Computer Holzerntema nahmen von morgen zu simulieren Dabei kann er unter Einsatz der Software HOLZERNTE die Aushaltung der produzierten Sortimente v llig frei gestalten und den jeweils erntekostenfreien Erl s unterschiedlicher Eingriffe ber Zeitr ume von mehreren Jahrzehnten be
450. tandesfl che W hrend dieses Rechenvorgangs werden die B ume auf der Bestandesfl che aufgestellt und erhalten ihre entsprechende Bezugsr ckegasse vgl Kapitel 4 3 3 Des Weiteren werden zus tzliche Parameter berechnet z B die Distanz des Baumes zu seiner Bezugsgasse oder der Rotationswinkel f r die graphische Darstellung der Ablage von Sortimenten Der Rechenvorgang dauert einige Minuten muss aber lediglich nach einer Ver nderung der Baumdatenbank durchgef hrt werden Schreibe EXDAT Externe Daten Damit die gesammelten Daten in die Simulation bergeben werden k nnen m ssen diese in Textdateien exportiert werden ndert der Nutzer z B im Einstellungsfenster des Harvesters einen oder mehrere Parameter so k nnen diese erst nach Erzeugung der EXDAT in der anschlie enden Simulation ber cksichtigt werden Diese bernahme der neuen Einstellungen dauert lediglich einige Sekunden Auswahl der verschiedenen Arbeitssysteme Ausgehend von der allgemeinen bersicht des Frontends ist es nun m glich die Einstellungen der verschiedenen Arbeitssysteme bez glich der Maschinenparameter St rungen Schichten Sortimente und Polter vorzunehmen Um zu den Men feldern zu gelangen kann der Nutzer ber die Auswahlleiste das entsprechende Eingabefenster direkt ausw hlen s Abbildung 34 Allgemein B ume Sortimente Polter Harvester Harv G ssenreih Motormanuell Forwarder Forw Gassenreih_ gt Abbildu
451. te bei seiner Abbildung im Modell zwar so pr zise wie m glich den tats chlichen Gegebenheiten angepasst werden gleichzeitig sollte das Modell aber so variabel entwickelt werden dass eine problemlose nderung s mtlicher Fl chenbegrenzungen Erschlie ungslinien Bestandesbilder Eingriffsarten und Aushaltungsoptionen ohne Weiteres m glich ist Abbildung real existierender Bestandesfl chen Der Verlauf der Grenzlinien des Testbestandes aus Paderborn unterscheidet sich deutlich von der quadratischen Form des Basismodells von BRUCHNER Um die tats chliche Bestandesfl che dennoch in das Modell zu bernehmen wurden ihre Eckkoordinaten mit Hilfe eines GIS aus einem digitalen Gel ndemodell des Landes Nordrhein Westfalen extrahiert und nach Umrechnung der Gauss Kr ger Koordinaten auf ein modellinternes Koordinatensystem bertragen Diese Vorgehensweise erm glichte eine 1 1 Darstellung der realen Verh ltnisse in das Modell Der Nutzer ist nun also in der Lage bei entsprechender Verf gbarkeit eines digitalen Gel ndemodells oder zumindest bei Verf gbarkeit der Eckkoordinaten einer zu modellierenden Fl che unter Zuhilfenahme eines GIS jedwede in der Wirklichkeit existierende Bestandesfl che in AutoMod abzubilden Nat rlich ist auch eine Neueinteilung bestimmter Fl chen bei Wiederaufforstungen oder Bestandesumwandlungen durchf hrbar Abbildung real existierender Erschlie ungssysteme Ist die Grundfl che des Bestandes in das Modell
452. te vielseitig einsetzbar Vom einfachen Darstellen eines Bestandes bis hin zum Training von Holzerntema nahmen Als Erg nzung zu dieser Bestandesvisualisierung wurde ein weiteres Programm namens L Vis entwickelt mit dem man ganze Waldlandschaften darstellen kann Daten aus Forstbetrieben beispielsweise ber die Waldverteilung oder Struktur wie sie in Inventuren anfallen k nnen so durch Stratenbildung oder Interpolation auf der Basis von Inventurpunkten mit Hilfe von SILVA und L Vis wieder in Darstellungen der Waldfl chen umgewandelt werden Ver nderungen im Aussehen dieser Waldlandschaften lassen sich so ohne tats chlichen Eingriff schon im Voraus beurteilen und auch Waldentwicklungen darstellen Quelle http www wwK forst tu muenchen de info vis 3D_htm SILVA erzeugt am Ende der Simulation eine ASCII Datei mit einzelbaumweisen Informationen ber Baumart BHD H he und Position X und Y Koordinate Diese Daten werden im Anschluss in eine MS Access Datenbank berf hrt An dieser Stelle sind nun f r jeden einzelnen Baum s mtliche ben tigte Informationen vorhanden Dabei ist zu beachten dass die Positionsangaben zu den B umen rein zuf llig durch SILVA ausgew hlt werden und somit nicht den tats chlichen Positionen im Bestand entsprechen Da aber aus zeitlichen und kostentechnischen Gr nden bis heute noch nicht jeder einzelne real existierende Baum des Testbestandes mit seiner individuellen Position eingemessen werden konnte
453. teeinsatz relevanter Daten ermittelt werden die dann als Entscheidungsgrundlage im Holzerntemanagement genutzt werden k nnen Doch aus welchem Grund sollte ein Entscheidungstr ger im Forst heute diese planungsrelevanten Informationen ben tigen und einsetzen die er vor zehn oder zwanzig Jahren noch nicht zur Verf gung hatte In naher Zukunft werden forstliche Planungsprozesse berwiegend nicht mehr von den vor Ort in einem Forstamt angesiedelten Beamten bzw Betriebsleitern f r recht kleinfl chige Waldeinheiten durchgef hrt vielmehr kommt es zu einer st rkeren Zentralisierung des Steuerungsapparates Eine verringerte Zahl von Angestellten ist dann unter Beachtung der individuellen Kundenanspr che sowie der gew nschten Qualit t der Eins tze und Produkte und der zu erwirtschaftenden Renditen f r die Planung und Umsetzung einer immer gr eren Zahl von Holzernteeins tzen zust ndig JOOSTEN 2005 Um diesen Personen f r diese Aufgaben eine bestm gliche Informationsgrundlage zur Verf gung stellen zu k nnen m ssen von Seiten der Wissenschaft und Forschung geeignete Hilfsmittel zur Gewinnung dieser Informationen entwickelt werden Es empfiehlt sich zum besseren Verst ndnis der vorliegenden Arbeit die Dissertation von BRUCHNER zu lesen BRUCHNER A K 2004 Industrielle Simulationssoftware als Entscheidungsunterst tzungsinstrument in der Produktionslogistik der Holzerntekette Lehrstuhl f r Forstliiche Arbeitswissenscha
454. ten EST Der entscheidende Unterschied zur Berechnung der Dauer und der Leistungswerte liegt in der Tatsache dass nun zwar auch f r jeden einzelnen durch einen Waldarbeiter produzierten Stammabschnitt eine individuelle Zeit aus der zuvor entsprechend festgelegten Tabelle des Tarifs ermittelt wird dabei aber andere Einflussfaktoren wie die L nge der Laufwege die H ufigkeit und Dauer von Unterbrechungen oder zus tzliche Erschwernisse bei der Arbeit entweder gar nicht oder nur in Form von Mittelwerten oder Zuschl gen in das Endergebnis mit einflie en Dies bedeutet 195 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen allerdings nicht dass die auf diese Weise errechneten Werte von schlechter Qualit t sind Die Simulation ist durch den Einsatz des Tarifes in ihrer Arbeitsweise lediglich nicht so hochaufl send wie beim System Harvester Die Variation der Arbeiteranzahl und des Zeitgrades haben sehr gute Ergebnisse geliefert Es lassen sich problemlos die Effekte einer zahlenm ig vergr erten Waldarbeiterrotte gegen ber der Aufarbeitung durch nur einen einzelnen Arbeiter darstellen und auch die Auswirkungen unterschiedlicher Leistungsf higkeit k nnen nachgewiesen werden Damit kann eine ohne Einschr nkung funktionstaugliche Simulation dieses Arbeitssystems best tigt werden Forwarder Wie schon beim Harvester erm glicht auch hier der Einsatz von Produktivit tsformeln zur Einzelzeitberechnung f r die Prozesse Belade
455. ters in der Lage sein eigenst ndig zu bestimmen ob w hrend des Ablaufs der graphisch unterst tzten Simulation nur die zur Ernte vorgesehenen oder alle auf der Fl che stockenden B ume angezeigt werden sollen Ebenfalls neu hinzukommen soll die Abbildung individueller Proportionen bei den Baum Graphiken Stammdurchmesser H he sowie eine farbliche Differenzierung der produzierten Sortimentsabschnitte Zu guter letzt soll den Polter Symbolen eine Anzeige ber den aktuellen Inhalt jedes einzelnen Polters zur Seite gestellt werden Die Umsetzung s mtlicher in diesem Kapitel genannten Ziele w rde das neu entstandene Modell einen erheblichen Schritt n her an die bergeordnete Zielsetzung des Forschungsfeldes Simulation forstlicher Strukturen und Systeme heran f hren In den folgenden Kapiteln wird nun ausgehend von der Modellierung der Bestandesfl che der Erschlie ungssysteme und des aufstockenden Bestandes die Vorgehensweise zur Umsetzung der gew hlten Entwicklungsstrategien ausf hrlich beschrieben 12 3 Die Projekte und die Software 3 Die Projekte und die Software 3 1 Die Projekte Die Projekte die die Entwicklung eines Konzeptes sowie dessen Umsetzung zur Erstellung des Modells eines real existierenden Testbestandes aus dem Forstamt Paderborn zum Ziel hatten wurden von der Landesanstalt f r kologie Bodenordnung und Forsten L BF des Landes Nordrhein Westfalen finanziert Im Zeitraum von Anfang 2003
456. tig Ablagepunkt Ablage des Stammes oder Stammabschnittes In festem Abstand von 3 m zur Gassenmitte nach Ernte durch den Harvester oder Vorr cken durch den Schlepper oder das Pferd Gassenmitte Abbildung 134 Darstellung der 0 75 m breiten Zone zwischen Gassengrenze und Ablagepunkten Eine Zunahme des Gassenabstandes bringt einen zus tzlichen Gewinn an potenzieller Wuchsfl che mit sich was sowohl die Anzahl an B umen insgesamt sowie auch an Ernteb umen erh ht Hinzu kommt dass im Verh ltnis zu einem geringeren Gassenabstand betrachtet durch die stetig kleiner werdende Zahl von R ckegassen auch immer weniger Ernteb ume bzw ihre Abschnitte in den 0 75 m breiten Zonen zwischen Gassengrenzen und Ablagepunkten positioniert sind Der Schlepper muss also im Verh ltnis betrachtet bei einem Gassenabstand von 40 m deutlich mehr Abschnitte vorr cken als bei einer Distanz von 20 m Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 2 Schlepper Unterschiedliche Arbeitsaufgaben des Schleppers konnten in der Simulation mit unterschiedlich hoher Produktivit t ausgef hrt werden Die Strategie Vorr cken im Bestand verstreuter Abschnitte an die R ckegassen erwies sich in allen drei Erschlie ungsszenarien als deutlich produktiver als die Strategie R cken an den Gassen vorkonzentrierter Abschnitte die im Hinblick auf die Produktivit t aber noch vor der Aufgabe Vorr cken im Bestand verstreuter Abschni
457. tigen Zeitpunkt w nschenswert F r Entscheidungstr ger an unterschiedlichsten Positionen wie beispielsweise in Forst mtern bei Waldbesitzervereinigungen oder in der Verwaltung von Holzernteunternehmen kann die Software durch die Berechnung wichtiger Kennzahlen und den Vergleich unterschiedlicher Szenarien Planungsaufgaben aber auch Nachbetrachtungen schon durchgef hrter Eins tze unterst tzen L ngerfristig gesehen wird es auch genau dieser Bereich sein in dem die Software genutzt werden wird Zurzeit ist im Rahmen einer Projektweiterf hrung durch das Land Nordrhein Westfalen eine bertragung der einzelnen Systemkomponenten von AutoMod auf eine neue Software namens Cosimir geplant Cosimir wird im Moment f r die Modellierung des so genannten Digitalen Waldes verwendet ein Modell weitaus gr erer ebenfalls real existierender Waldfl chen gt 100 ha deren Daten mit Hilfe von LIDAR Vermessungen gewonnen werden Sollte dieses Projekt erfolgreich umgesetzt werden w re ein weiterer entscheidender Schritt in Richtung eines Praxiseinsatzes der Holzerntesimulation geschafft Aktuell erschweren der gro e zeitliche Aufwand bei der Datensammlung und aufbereitung der notwendige Einsatz von insgesamt drei Softwareanwendungen sowie die aufgrund der inzwischen erreichten hohen Komplexit t der simulierten Szenarien zum Teil recht lange Berechnungsdauer am PC eine z gige Bearbeitung und Simulation Diese unter dem berbegriff mange
458. tlich der Auswertung werden im weiteren Verlauf nur kurz die Ergebnisse zu den Systemparametern Geerntete Holzmenge TAP und Kosten pro Festmeter n her betrachtet da auf diese Weise die wichtigsten Verhaltensweisen des Modells dargestellt werden k nnen Auswirkungen auf die geerntete Holzmenge pro Waldarbeiter Ausgangssituation F R DAR A 3 Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Motormanuelle N r M A Simulationsl ufen unver ndert Holzernte Es wird erwartet dass die unterschiedliche Einstellung des Zeitgrades der Waldarbeiter in diesem Fall dazu f hrt dass x ia 1 Arbeiter 1 Zeitgrad 70 die geringste Menge Holz erntet dass othese yp 2 Arbeiter 2 Zeitgrad 100 mehr Holz erntet als Arbeiter 1 aber weniger als Arbeiter 3 und dass 3 Arbeiter 3 die gr te Holzmenge erntet Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wurde bereits Hypothese 2 nachgewiesen dass die zu erntende Holzmenge mit zunehmendem Gassenabstand zunimmt 280 260 240 220 e Arbeiter 1 Zeitgrad 70 200 i R s Arbeiter 2 Zeitgrad 100 180 ge Arbeiter 3 Zeitgrad 130 20 30 40 Durchschnittl R ckegassenabstand m 160 40 Geerntete Holzmenge pro Waldarbeiter fm 120 100 Abbildung 110 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades
459. tor Baumart 1 STH 6m 1 70 100 70 140 0 2 STH 4m 3 IL 3 7m Bi 4 IS 1m 0 owwnNn a a aa a Datensatz KIRKE 4 gt DK von 4 EST Zuordnung Baumarten HKS Klasse EST Tabelle Nummer Name e2 A l E a L1b2 0 L2a L2b L3b IL IS Li1a L3a IN NNN NNNNN Datensatz 4 1 _ gt Datensatz I4 i p v Abbildung 58 bersicht ber Lose Sortimente und Zuordnung zur entsprechenden EST Tabelle 5 6 2 2 Ermittlung der Tabellen Vorgabezeit GAZ pro Stammabschnitt f r Arbeiter und Motors ge auf Grundlage des Erweiterten Sortentarifs EST Immer dann wenn in der Simulation ein Stammabschnitt motormanuell aufgearbeitet werden soll ermittelt das Modell durch die im Folgenden erl uterten Formeln und Tabellen die Bearbeitungszeit dieses Sortimentsst ckes Diese Zeiten und weiteren Angaben werden dann aufsummiert und am Ende der Simulation in eine Ergebnisdatei geschrieben Um zu verdeutlichen wie die Berechnung der Tabellen Vorgabezeit ohne Zuschl ge im Modell funktioniert soll dies mit Hilfe von Tabelle 2 des EST s Tabelle 7 erl utert werden Tabelle 7 Auszug aus Tabelle 2 des EST Mittendurchmesser o R Arbeits und Motors genzeiten in Min Fm o R Sorte Dmi Dm2 Fi_Arb Fi_MS LO 8 8 202 92 LO 9 9 149 65 Lla 10 10 111 50 Lla 11 12 80 38 Lla 13 14 53 29 Llb 15 16 43 23 Lib 17 19 37 18 L2a 20 24 30 1
460. tte und R cken aus dem Bestand lag Zudem wurde deutlich dass das Modell in der Lage ist bereits Abschnitte die nahe genug f r eine R ckung an der Gasse liegen zu erkennen und bei entsprechenden Vorr ckaktionen wie in der Realit t nicht unn tig zu bewegen 187 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 5 Versuche mit dem Arbeitssystem Pferd F r das Arbeitssystem Pferd sind bei der Auswertung der einzelnen Simulationsl ufe folgende Einfluss und Ergebnisgr en sowie ihre Beziehungen zueinander von besonderer Bedeutung s Abbildung 135 Einfluss und Ergebnisgr en System Pferd Gassenabstand Durchschnittlicher Abstand zwischen den Zugkapazit t Maximal durch das Pferd mit einer Fuhre Sorti me nte zu ziehende Masse Art und Anzahl der ausgehaltenen Sortimente Ladezeiten 7717 Holzmenge Tats chlich vorger ckte Masse das Seil N P ng en Reine Arbeitszeit h Technische Arbeitsproduktivit t fm MAS Kosten pro Festmeter Zeitgrad Zeiten f r An und Abh ngen der Abschnitte an s Seil Simulation unterschiedlicher f hrer Abbildung 135 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Pferd Reine Arbeitszeit RAZ Technische Arbeitsproduktivit t TAP und Kosten pro Festmeter sind auch in diesem Fall erneut die wichtigsten Einfluss und Ergebnisgr en die man bei der Auswertung einer Simulation des Pferdes und der damit verbundenen Entscheidungsf
461. tware AutoMod folgen eine detaillierte Charakterisierung der Software sowie die ersten technischen Erl uterungen zur Umsetzung der gestellten Aufgabe 2 Ziele der Arbeit 3 Erstellen eines forsttechnischen Modells als Grundlage f r die praktische Anwendung einer Ablaufsimulation zur Entscheidungsunterst tzung in der technischen Holzproduktion Im Rahmen des Verbundprojektes ZEUS entwickelte BRUCHNER ein erstes Basismodell eines 1 ha gro en Bestandes R ckegassenabst nde von exakt 20 Metern sowie Bestandesinformationen Position Baumart BHD H he und Volumen jedes einzelnen Baumes die mit Hilfe des Waldwachstumssimulators SILVA generiert wurden flie en als Daten in dieses Modell mit ein Bei den simulierten Arbeitssystemen handelt es sich um einen Harvester Durchf hrung der Holzernte und einen Forwarder Durchf hrung der R ckung Die Auswahl der w hrend der Simulation zu erntenden B ume wird im Basismodell ber die Angabe eines prozentualen Anteils der insgesamt aufstockenden Baumanzahl vorgenommen Die vom Harvester produzierten Abschnitte werden im Anschluss an ihre Ablage seitlich der R ckegassen durch den Forwarder zu den daf r vorgesehenen Polterpl tzen transportiert Das Basismodell arbeitet auf einem insgesamt recht einfach gehaltenen Detaillevel berzeugt aber dennoch in seiner Eigenschaft als erster Nachweis der Durchf hrbarkeit von Modellierungen forstlicher Strukturen und Arbeitsprozesse unter Verwe
462. tzen 11 3 2 Weiterentwicklung des bestehenden Modells Alle hier genannten Punkte k nnten die Leistungsf higkeit des aktuellen Modells deutlich steigern und w rden gleichzeitig eine weitere Verbesserung hinsichtlich der bergeordneten Zielformulierung bedeuten 1 Schnittstellen Standardisierung zur Generierung einer Simulationssoftware externen Datenbank Ein wichtiges Ziel muss es sein das Einpflegen neuer Bestandes und Erschlie ungsnetzdaten f r den Nutzer so einfach wie m glich zu gestalten und ihm somit die M glichkeit zu geben jedwedes Bestandes und Aktionsszenario in angemessener Zeit modellieren bzw simulieren zu k nnen Um dieses Ziel zu erreichen ist es notwendig sowohl eine ausreichende Datengrundlage zu schaffen als 255 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick auch diese Daten standardisiert in einer Datenbank zu verwalten Dies bedeutet dass der Nutzer mit einer beliebigen Simulationssoftware sei es AutoMod oder Cosimir direkt auf diese Datenquelle zugreifen kann Dabei werden Informationen ber e die Einzelb ume e die Sortimente e die Bestandesfl che und e das Erschlie ungssystem vereinigt Den entscheidenden Punkt hierf r stellen verschiedene Verbesserungen der Schnittstellen dar deren Einsatz nat rlich auch die Benutzerfreundlichkeit des gesamten Modells deutlich erh ht 1 1 Verbesserung der Schnittstelle SILVA gt HOLZERNTE Da im Moment noch nicht absehbar ist zu wel
463. tzgebiete und die m glichen Weiterentwicklungen der Software endet Unter dem Quelltext oder auch Quellcode engl source code oder Programmcode versteht man in der Informatik den f r Menschen lesbaren in einer Programmiersprache geschriebenen Text eines Computerprogramms WIKIPEDIA 2006 15 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung 4 Datengewinnung und Datenaufbereitung Die zur Erstellung eines Holzerntemodells notwendigen Informationen lassen sich in vier Gruppen aufteilen e Informationen ber die Bestandesfl che e Informationen ber das Erschlie ungssystem im Forst e Informationen ber den aufstockenden Bestand e Informationen und Leistungskennzahlen der f r eine Simulation vorgesehenen Arbeitssysteme 4 1 Die Bestandesfl che Als Ausgangsbasis f r das Holzerntemodell gilt die Bestandesfl che Diese muss zumindest in ihren Begrenzungen in digitaler Form vorliegen F r das aktuell zu erstellende Modell wird ein Auszug aus dem digitalen Gel ndemodell DGM des entsprechenden Testbestandes s Abbildung 3 genutzt Abbildung 3 Luftbild Bestandesbegrenzungen GIS und nummeriertes R ckegassennetz GIS eines Testbestandes In einem Geographischen Informationssystem GIS werden daraus die Bestandesgrenzen im zweidimensionalen Format extrahiert und mit ihren Koordinaten durch Umrechnung auf ein lokales Koordinatensystem in AutoMod berf hrt werden Sie dienen als Grundlage und Orientierungshilfe f r
464. tzung hypothetischer Annahmen jede Art von Bestandesfl che Erschlie ungssystem aufstockendem Bestand Holzernteeingriff Aushaltung und bei entsprechender Verf gbarkeit der Daten Arbeitssystem bzw Arbeitssystemkombination im Modell abzubilden und in dieser virtuellen Umgebung eine Vielzahl von Versuchen durchzuf hren Dabei k nnen f r die bisher f nf simulierbaren Systeme eine Vielzahl von Parametern definiert werden Sei es die genaue Fahrtroute eines Harvesters durch den Bestand die exakte R ckestrategie in Abh ngigkeit der ber den Volumenfaktor zu ber cksichtigenden Auslastung des Rungenkorbes eines Forwarder oder die Aushaltung von Langholz das in der Folge motormanuell gef llt mit einem Pferd vorger ckt und durch einen Schlepper zur Waldstra e transportiert wird die M glichkeiten der Darstellung sind u erst vielf ltig Wie lange muss beispielsweise ein Forwarder warten bevor er mit seiner Arbeit beginnen kann weil der Harvester zuerst noch vier neue R ckegassen freischneiden muss Interaktionen zwischen einzelnen Arbeitssystemen lassen sich im Modell viel besser beobachten als w hrend einer Zeitstudie im Bestand selbst Wo liegen Schwachstellen im System Wie wirkt sich eine ltere von h ufigen St rungen betroffene Maschine auf den Ablauf der einzelnen Operationen aus Kann die Aushaltung der Sortimente die Produktivit t der eingesetzten Arbeitssysteme verbessern Wie viele Kilometer ist eine Maschine durch eine
465. uben einen speziell auf die zu simulierende Maschine bezogenen Kostensatz in Euro pro Maschinenarbeitsstunde MAS zu berechnen Ebenso soll eine Maschinendatenbank im neuen Modell hinterlegt sein die einmal ausgef llt es dem Nutzer erleichtert verschiedene Einstellungen f r unterschiedliche Maschinentypen zu hinterlegen und per Knopfdruck in das Modell einzulesen Das Modell soll in Echtzeit rechnen d h es werden reale 24 Stunden Tage simuliert Um die Arbeit der Maschinen den tats chlichen Gegebenheiten anzupassen soll ein Schichtmodell mit der Option auf Einstellung individueller Pausenzeiten im Modell integriert werden Der Nutzer kann dann problemlos einen Ein oder Mehr Schicht Betrieb inklusive Fr hst ck und Mittagspause simulieren 11 2 Ziele der Arbeit 2 2 4 Erweiterungen bei der Ergebnis Pr sentation und der graphischen Darstellung der Simulation BRUCHNER hat f r das Basismodell bereits eine sehr ausf hrliche Pr sentation der w hrend der Simulation berechneten Ergebnisse entwickelt Dieser soll nun noch eine Darstellung der Ergebnisse aufgeteilt nach Baumart Sortimenten und Sortengruppen f r alle f nf verschiedenen Arbeitssysteme hinzugef gt werden Bei der visuellen Darstellung w hrend des Ablaufs der Simulation sollen neue Graphiken f r die unterschiedlichen Arbeitssysteme entwickelt und in das Modell implementiert werden Au erdem muss der Nutzer im Hinblick auf die Rechenzeiten des Compu
466. uchten Zeiten Motormanuell Sortimente Vorgabezeit GAZ Waldarbeiter Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit GAZ Waldarbeiter Min L1b2 8 54 8 54 L1b1 4 44 4 44 IL 4 66 4 66 F r die Allgemeinen Zeiten wurde die Voreinstellung festgelegt dass sie 25 der GAZ Dauer betragen Dieser Wert wird mit einer tats chlichen Gr e von 24 49 eingehalten 122 6 Verifizierung der Systemfunktionen Tabelle 25 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Motormanuell Sortimente Vorgabezeit GAZ Motors ge Tarif Min Tats chlich errechnete Zeit GAZ Motors ge Min L1b2 3 34 3 34 L1b1 1 89 1 89 IL 1 74 1 74 Tabelle 26 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten Motormanuell Zeitart Vorgabezeit GAZ Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit GAZ Min GAZ 17 64 17 64 RAZ 13 32 13 32 AZ 4 32 4 32 Tabelle 27 Vergleich der aus dem Tarif errechneten Werte mit den tats chlich im Modell verbrauchten Zeiten bei nderung des Zeitgrades auf 50 Motormanuell Zeitart Vorgabezeit Tarif Min Tats chlich verbrauchte Zeit Min GAZ 26 46 26 46 RAZ 19 98 19 98 AZ 6 48 6 48 Tabelle 28 Vergleich weiterer Parameter Motormanuell Vorgabewert Simulationsergebnis Vorger ckte Masse fm 0 36 0 36 Vorger ckte
467. uell in Qualit t Durchmesser L nge und u Volumen verschieden die Abholzigkeit jedes Baumes wird voll ber cksichtigt M glichkeit zur Darstellung von B umen die auf potenziell als R ckegassen definierten X Fl chenabschnitten positioniert sind u Darstellung der Alterung eines ausgew hlten Bestandes vom Status Quo bis zur Endnutzung mit Hilfe der SILVA Software bei gleichzeitiger Anpassung der Aushaltung der einzelnen X Sortimente an die neuen Dimensionen der zu erntenden B ume unter Einsatz der Software u HOLZERNTE Modellierung der Arbeitssysteme Harvester und Forwarder X X Modellierung der Arbeitssysteme Motormanuelle Holzernte Schlepper und Pferd ie X Auswahlm glichkeit bestimmter Systemkombinationen X 242 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Implementierung spezieller Produktivit tsformeln keine vereinfachten Dreiecksfunktionen f r die Berechnung der Dauer einzelner Teilarbeitsprozesse f r das System Harvester Implementierung spezieller Produktivit tsformeln keine vereinfachten Dreiecksfunktionen f r die Berechnung der Dauer einzelner Teilarbeitsprozesse f r das System Forwarder Ber cksichtigung des Einflusses der F higkeiten des Maschinenf hrers auf die Systemleistung durch Implementierung eines Zeitgrades Frei w hlbare Fahrtroute f r die Systeme Harvester und Forwarder Einbeziehung von St rzeiten f r die Systeme Harvester und Forwarder w hrend der x x X
468. uf die Auswahl des einzusetzenden Maschinensystems sowie auf die Zusammensetzung der Sortimente und damit auf die zuk nftig zu erwartenden Kosten und Holzmengen lassen sich nun ber mehrere Jahrzehnte hinweg aufzeigen Mit Hilfe von entsprechend ver nderten Bestandesdaten aus SILVA und HOLZERNTE ist der Blick in die Zukunft ohne weiteres ausf hrbar 249 11 Kritische W rdigung der Arbeit und Ausblick Wer nicht jedes System als einzelne Simulation betrachten m chte hat verschiedene forstlich sinnvolle Kombinationsm glichkeiten zur Auswahl Diese Option erlaubt es dem Nutzer au erdem Zusammenh nge und Abh ngigkeiten Schichtdauer und Arbeitsbeginn kombinierter Systeme Auswirkungen von Unterbrechungen auf andere Systeme der Arbeitssysteme untereinander zu beobachten und im Ergebnis zu beurteilen Schlie lich wurde f r die einfachere Handhabung der einstellbaren Maschinenparameter eine Maschinendatenbank hinterlegt die es dem Nutzer erleichtert verschiedene Einstellungen f r unterschiedliche Maschinentypen per Knopfdruck in das Modell einzulesen Darstellung der Ergebnisse Der ohnehin schon sehr umfangreichen und detaillierten Pr sentation der Simulationsergebnisse in MS Excel wurde eine weitere Unterteilung der Werte je nach Baumart Sortimenten und Sortengruppen hinzugef gt F r den Nutzer sind die Ergebnisse nun noch bersichtlicher gegliedert was ihm den Vergleich unterschiedlicher Arbeitssysteme bzw deren Kombin
469. und des zu erntenden Bestandes realit tsgetreu s Abbildung 148 Der durchschnittliche BHD 12 6 cm und die durchschnittliche H he 11 4 m des aufstockenden Bestandes nehmen stetig zu ebenso wie die durchschnittliche H he des ausscheidenden Bestandes 7 9 m Lediglich der Verlauf des durchschnittlichen BHD der Ernteb ume weist im durchschnittlichen Bestandesalter von 55 Jahren und 85 Jahren einen Einbruch auf In diesen Altersstufen wurden in SILVA eher schw chere Individuen zur F rderung der verbleibenden B ume im Zuge der m igen Hochdurchforstung f r die Ernte ausgew hlt 222 9 Simulation der Holzernte in einem ausgew hlten Bestand ber mehrere Altersstufen hinweg Durchschnittlicher BHD Aufstockender Bestand E T Durchschnittlicher BHD 3 Ernteb ume Durchschnittliche H he z 3 Aufstockender Bestand e Durchschnittliche H he Ernteb ume 45a 15 0 55a 7 3 65a 74 75 74 85a 7 7 R ckegassenabstand m Abbildung 148 Vergleich des durchschnittlichen Brusth hendurchmesser und der durchschnittlichen H hen des aufstockenden Bestandes und der Ernteb ume ber den simulierten Entwicklungszeitraum von 40 Jahren hinweg Das stetige Wachstum in H he und Breite der aufstockenden B ume ber die einzelnen Altersstufen hinweg schl gt sich deutlich in der Aushaltung der produzierten Abschnitte nieder s Abbi
470. und erntete die daf r vorgesehenen B ume ebenfalls in der gleichen Reihenfolge Als Zeitgrad wurde der Wert 100 festgelegt d h die Produktivit tsformeln bleiben bei der Berechnung der einzelnen Werte unbeeinflusst Dieses Vorgehen ist Voraussetzung um die Tauglichkeit der Formeln f r ihren weiteren Einsatz im Modell zu testen St rungen wurden aufgrund der geringen Dauer des Holzernteeingriffs und der damit auftretenden Probleme des St rzeitenmoduls nicht simuliert Tabelle 78 St ck und Massenanteile der einzelnen Sortimente der durchgef hrten Zeitstudie im Vergleich zu den in HOLZERNTE berechneten Werten Sortiment gt LPZ 4 5 m 5 m CGW 2 5 m Palette 2 40 m IS 2 m X St ckzahl Anteile Zeitstudie 30 14 18 38 100 St ckzahl Anteile HOLZERNTE 32 13 16 39 100 Volumen Anteile Zeitstudie 58 13 12 17 100 Volumen Anteile HOLZERNTE 62 15 10 13 100 Geerntete Masse w hrend der Holzernte im Bestand und im Modell fm 216 Anzahl geernteter B ume w hrend der Holzernte im Bestand und im Modell Stk 382 Tabelle 79 Gegen berstellung der Harvester Ergebnisse aus Zeitstudie und Simulation Beobachtete Parameter Ergebnisse Zeitstudie Ergebnisse Simulation Zeitgrad 100 Anzahl Ernteb ume Stk 382 382 Geerntete Masse fm 216 33 216 04 Durchschnittl Dauer des Prozesses Positionieren Sek 19 1 20 2 Durch
471. ung 103 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Harvesters auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M uu sssssssssnsensnnnnnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonannnnonnnnnannnnnn 149 Abbildung 104 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf die Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m u zsueenssssnssnnnnnnnnnnnnnnnannnnnn 151 Abbildung 105 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf den Anteil der Allgemeinen Zeiten AZ an der Gesamtarbeitszeit GAZ bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf O Aa 44 0 ale Een nein ianls lei 152 Abbildung 106 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf die TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 M uunssssussssnsensnnnsnnsnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnonnnnnannnnnn 153 Abbildung 107 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Harvesters auf die TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m und zus tzlich erh hter Erntebaumanzahl 154 Abbildung 108 Einfluss und Ergebnisgr en f r das System Motormanuelle Holzernte nssnnnennennnnnennn 155 Abbildung 109 Auswirkung der Ver nderung der Anzahl von Arbeitern bei der Motormanuellen Holzernte auf die durch
472. ung dieses Anteils auf bis zu 100 die TAP zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 TAP zunimmt Auswertung TAP fm MAS 18 O 16 8 4 R ckegassenabstand 20 m 2 a R ckegassenabstand 30 m 4 R ckegassenabstand 40 m 10 6 EEE 50 60 70 80 90 100 MAS in der GAZ Abbildung 125 Auswirkung der Ver nderung des MAS Anteils an der GAZ des Forwarders auf die TAP bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Durch die Absenkung des AZ Anteils an der GAZ arbeitet das System auch in diesem Fall immer produktiver s Abbildung 125 Die Produktivit t steigt mit zunehmendem Gassenabstand ebenfalls an Die Ausweitung der Gassenabst nde f hrt zu einer steigenden Anzahl zu r ckender Abschnitte Gleichzeitig verringert sich die Zahl an R ckegassen Der Forwarder r ckt also eine zunehmende Holzmenge bei abnehmender L nge der Fahrstrecken Dieser Effekt wurde bereits bei den Auswirkungen der Ver nderung des Zeitgrades beim Forwarder beobachtet Kurzzusammenfassung der Ergebnisse von Versuchsreihe 3 Forwarder Durch Simulation stetig abnehmender St rungs und Pausenzeiten mit Anteilen von 50 bis zu in der Realit t nur sehr selten anzutreffenden 0 an der GAZ sinken die Werte f r diese Gesamtarbeitszeit immer weiter ab was die TAP erh ht 175
473. ung und die Position der Ablagepunkte werden anschlie end in der Datenbank gespeichert 003 5 Zus tzlich wird in diesem Prozess noch daf r gesorgt dass die St mme und Stammabschnitte bei der graphischen Darstellung immer senkrecht zur R ckegasse oder Forststra e positioniert werden Der entsprechende Rotationswinkel wird automatisch berechnet und in die Datenbank bernommen 004 In diesem Prozess werden die Forststra en und R ckegassen inklusive Rotationswinkel erzeugt und in der Datenbank gespeichert 005 Das erzeugte Layout wird abschlie end in die Layoutdatei die vom Simulator lesbar ist geschrieben Die Simulation der Holzernte durch die im Folgenden n her beschriebenen Arbeitssysteme kann nun beginnen 71 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 5 6 Die Arbeitssysteme Insgesamt k nnen innerhalb des hier beschriebenen Modells f nf einzelne Arbeitssysteme und f nf Systemkombinationen simuliert werden Diese sind zur besseren bersicht in Tabelle 2 bzw in Tabelle 3 aufgef hrt Tabelle 2 Die f nf Arbeitssysteme des Holzerntemodells Arbeitsprozesse Harvester Harvester Kranreichweite Forstspezialschlepper mit Seilwinde und R ckezange Motormanuelle Holzernte Verfahren o Holzermte Vor cken R cken Forwarder Forstspezialschlepper mit Seilwinde und R ckezange Pferd Tabelle 3 Ausw hlbare Kombinationen der Arbeitssysteme X w hlbar
474. usf llt Als Simulationsumgebung in der die f nf erl uterten Arbeitssysteme eingesetzt werden k nnen ist der Bestand anzusehen s Kapitel 4 3 Er setzt sich aus einer Bestandesfl che dem darauf verlaufenden Erschlie ungssystem sowie den auf der Fl che stehenden Einzelb umen zusammen F r diese Einzelb ume hinterliegen Informationen ber Baumart H he BHD Position Bezugsr ckegasse Kontrollpunkt Ablagepunkt vorgesehene Entnahme und die aus ihnen w hrend der Simulation entstehenden St mme und Stammabschnitte Das Erschlie ungssystem s Kapitel 4 2 wird auf Basis der Koordinaten von Fl chengrenzen der Start und Endkoordinaten von R ckegassen Forststra en bzw deren Abschnitten sowie 54 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 011 012 den im regelm igen Abstand von einem Meter platzierten Kontrollpunkten definiert Hinzu kommen noch dynamisch generierte Ablagepunkte der St mme und Stammabschnitte Das Schichtmodell s Kapitel 5 2 erm glicht es dem Nutzer f r jedes System eine Startzeit eine Schichtdauer sowie f r die Systeme Harvester und Forwarder zus tzliche Pausenzeiten angegeben in Minuten festzulegen und somit eine realtit tsgetreue Simulation durchzuf hren F r die Systeme Harvester und Forwarder k nnen zus tzlich die Startzeit der Arbeitsaufnahme sowie die Dauer und Art einer St rung im Arbeitsablauf voreingestellt werden s Kapitel 5 2 Diese Unterbrechungen werden dynamisch in die S
475. von 4 50 m Dabei z hlt die Mitte der Stra e oder Gasse als Grenzlinie Ein Baum der sich also n her als 2 25 m zur Stra en bzw Gassenmitte befindet wird wie bereits erkl rt automatisch vor Beginn der Simulation eliminiert findet also keine Ber cksichtigung mehr im abgebildeten Bestand Hinzu kommt dass f r die Ablage der einzelnen Sortimentsabschnitte nach der Vorr ckung durch den Schlepper oder das Pferd entsprechende Ablagepunkte generiert werden die in einer fest definierten Distanz von 3 0 m von der Gassenmitte entfernt liegen Befindet sich nun also ein Baum in dem 0 75 m breiten Abschnitt zwischen Gassengrenze und Ablagepunkten liegen seine Sortimente die ja im Anschluss an die Ernte automatisch an seinem Stammfu punkt platziert werden so nah an der Stra e oder Gasse dass sie weder durch den Schlepper noch durch das Pferd vorger ckt werden m ssen s Abbildung 134 Seite 187 Es l sst sich also erkl ren warum der Schlepper nicht alle im Bestand befindliche Abschnitte vorger ckt hat In den verschiedenen Modellen setzt sich die Anzahl der vorhandenen aber nicht vorzur ckenden Abschnitte folgenderma en zusammen s Tabelle 55 Tabelle 55 Anzahl und Anteile der durch den Schlepper transportierten und nicht transportierten Holzmengen 20 m RG Abstand 30 m RG Abstand 40 m RG Abstand Anzahl zu erntender B ume im Bestand Stk 1085 1190 1245 Anzahl im Bestand vorhandener Abschnitte GESAMT Stk 5402 Anz
476. von Befliegungsdaten im Zusammenhang mit dem Projekt Virtueller Wald R HL J 1980 Vergleich des Einsatzes von Kleinseilwinde und Pferd bei der Nadelschwachholzbringung am Beispiel des Bayerischen Forstamtes Ebrach Diplomarbeit der FH Hildesheim Holzminden 266 Verzeichnisse SAGOWSKI H 1988 Mechanisierungskonzept zur Anwendung seilwindenunterst tzter Holzernteverfahren AFZ Der Wald Nr 5 1988 SCH DLBAUER A DRAHEIM H 1982 FRechenformeln und Rechenbeispiele zur Landvermessung ll H Wichmann Verlag SCH NSLEBEN P 2000 Integrales Logistikmanagement Planung und Steuerung von umfassenden Gesch ftsprozessen 2 berarbeitete Auflage Springer Verlag SCHULZ A 1987 R cken von Kiefernvollb umen mit Pferd und Schlepper auf unstabilen B den Diplomarbeit der FH Hildesheim Holzminden ST HR D 2003 Einf hrung in die Software HOLZERNTE Kurs an der FVA Baden W rttemberg am 17 11 2003 TARIFVERTRAG 2000 Tarifvertrag ber die Entlohnung von Holzerntearbeiten nach dem Erweiterten Sortentarif EST vom 3 Mai 1979 in der Fassung des nderungs TV Nr 17 vom 19 September 2000 Tarifgemeinschaft deutscher L nder THEES O 1998 Verbesserung von Strukturen und Abl ufen in der Holzernte Forum f r Wissen WSL Birmensdorf Schweiz S 29 35 UVV 1997 Unfallverh tungsvorschrift Forsten Gesetzliche Unfallversicherung VALENTA J NERUDA J 2004 Forwarder als wichtiger
477. w hlter B ume durch eine Rotte von Waldarbeitern in diesem Fall zwei bis drei Personen darzustellen Ausgangspunkt f r die Waldarbeiter ist ein vorab definierter Interaktionspunkt im Bestand Die Arbeiter sollen nun die n chstgelegenen zu f llenden B ume aufsuchen Sie arbeiten getrennt d h jeder Arbeiter hat einen eigenen Baum den er f llen und aufarbeiten muss Wichtig ist hierbei dass die B ume an denen gearbeitet wird aus Sicherheitsgr nden nicht zu nahe beieinander stehen Ein bestimmter Mindestabstand ist also n tig Dieser Mindestabstand ergibt sich laut Unfallverh tungsvorschrift s UVV FORSTEN 1997 aus der doppelten Bauml nge Bei einem 30 m hohen Baum darf also in einem Radius von 60 m um den Baum herum keine zweite Person arbeiten An diese Vorgabe h lt sich das Modell durch Verdoppelung der jeweiligen Baumh he und Bildung eines entsprechenden Sicherheitskreises um den Baum herum W hrend der Simulation errechnet AutoMod dynamisch ob ein Baum zu nahe am n chstgelegenen Arbeiter steht und deshalb aus Sicherheitsgr nden noch nicht aufgearbeitet werden kann Ist dies der Fall sucht sich der zweite Arbeiter den n chsten zur F llung markierten Baum aus berpr ft wieder den Abstand zum Arbeitskollegen und beginnt ggf mit der Ernte oder wartet bis ein weiterer Erntebaum frei wird Die graphische Darstellung der Arbeiter im Bestand wird realit tsnah umgesetzt Dies bedeutet dass sich die Arbeiter beim We
478. weitung der Gassenabst nde f hrt in diesem Modell zu einer steigenden Anzahl von Ernteb umen und damit zu mehr Stammabschnitten Gleichzeitig verringert sich die Zahl an R ckegassen Der Forwarder r ckt also eine zunehmende Holzmenge bei abnehmender L nge der Fahrstrecken Dadurch kommt es zu einer Produktivit tssteigerung 171 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen Auswirkungen auf die Kosten pro Festmeter Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Kosten pro Festmeter abnehmen Hypothese 1 ia und dass durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die die Kosten pro Festmeter zunehmen Auswertung Kosten fm o 11 t R ckegassenabstand 20 m 8 R ckegassenabstand 30 m 10 4 R ckegassenabstand 40 m 70 100 130 Zeitgrad Abbildung 122 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders auf die Kosten pro Festmeter bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Proportional zum beobachteten Verhalten der Produktivit t sinken die Kosten pro Festmeter mit zunehmender Erh hung des Zeitgr
479. wird und die Maschine zum n chstgelegenen Polterplatz f hrt um sich dort zu entladen Dagegen bezieht sich die Zangenkapazit t m lediglich auf den in der Zange des Forwarders maximal zur Verf gung stehenden Raum der bei Be und Entladeprozessen mit Abschnitten ausgef llt werden kann 162 7 Versuche mit unterschiedlichen Erschlie ungssystemen 7 3 1 Versuchsreihe 1 Auswirkungen von Ver nderungen der Ladekapazit t des Forwarders auf verschiedene Systemparameter bei gleichzeitiger Ver nderung des R ckegassenabstandes Auswirkungen auf die Reine Arbeitszeit RAZ Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Ladekapazit t bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung der Ladekapazit t des Forwarders ausgehend von 10 fm Ladekapazit t in diesem Fall dazu f hrt dass 1 durch eine Erh hung der Ladekapazit t auf bis zu 13 fm die Reine Arbeitszeit h der Hypothese 1 Maschine abnimmt und dass 2 durch eine Verminderung der Ladekapazit t auf bis zu 7 m die Reine Arbeitszeit h zunimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wird erwartet dass die Hypothese 2 Reine Arbeitszeit schrittweise zunimmt da sich mit zunehmendem Abstand die Anzahl der Ernteb ume und damit auch die Anzahl der zu r ckenden Abschnitte erh ht Die genauen Simulationsergebnisse sind in Anhan
480. ystem weiter Entscheidet er sich f r die zweite M glichkeit muss er aus Tabelle 65 das beste Ergebnis heraussuchen das unter Einsatz des Original Gassennetzes berechnet worden ist In diesem Fall findet er es an Position zwei in Form der Kombination HMSF Diese Kombination scheint bei Betrachtung der Ergebnisse die kosteng nstigste f r diesen Hieb zu sein Erst an Position f nf der Rangliste kommt zum ersten Mal ein anderes Arbeitssystem HMPF hinzu das aber bereits deutlich mit Kosten ber 20 pro Festmeter kalkuliert werden muss Als Erg nzung zu den oben pr sentierten Maschinenkombinationen wird nun noch der Einsatz eines Harvesters mit einer Kranreichweite von 13 m in der Systemkombination HMSF simuliert s Tabelle 66 Maschinen mit dieser Reichweite meistens so genannte Bagger Harvester existieren zwar werden aber in der Regel in sehr viel st rkerem Holz und in schwierigerem Gel nde eingesetzt Die Kosten f r diese Maschine werden in der Simulation im Anhalt an die realen Bedingungen um 10 angehoben Tabelle 66 Leistung und Kosten f r die Systemkombination Bagger Harvester Kranreichweite 13 m Motormanuelle Holzernte Schlepper Forwarder in Abh ngigkeit von vier verschiedenen Erschlie ungssystemen gr n g nstigste Variante Original Erschlie ungssystem Ernte der B ume in Reichweite von 13 m inkl 10 Kostenerh hung 6 02 5 78 5 76 5 94 B fm aa ier Bearbeitete Holzmenge fm und Anteil an der 50
481. ysteme Im Hinblick auf einen Harvestereinsatz scheint generell ein Erschlie ungssystem ideal zu sein bei dem jeder Baum des Bestandes mit dem Aggregat der Maschine erreicht werden kann Die derzeit in der Praxis eingesetzten Harvester gehen mit wenigen Ausnahmen ber Reichweiten von 10 m nicht hinaus Der ideale Gassenabstand liegt also aus Sicht der entsprechenden Einsatzleiter bei 20 m bei engeren Abst nden sind die Maschinen wegen der sinkenden Aufarbeitungsmengen in der Regel nicht mehr optimal ausgelastet VON DER HEIDE FRIEDEL BOMBOSCH 2005 Allerdings darf man neben den praxisrelevanten auf den Ernteeinsatz bezogenen Argumenten die kologischen nachhaltigen und wirtschaftlich langfristig betrachteten Aspekte hinsichtlich des Fl chenverbrauchs nicht au er Acht lassen Dieser Verbrauch ist von der Gassenbreite und dem Gassenabstand abh ngig In der Praxis sind Gassen etwa 4 5 m bis 5 m breit Die Entscheidung den Gassenabstand von 30 m auf 20 m zu senken steigert den Fl chenverbrauch um ca 40 WALDHERR 2006 Besonders aus bodenphysikalischen Gr nden erscheint es daher bedenklich wenn bis zu 20 der Waldbodenfl che durch das Befahren mit schweren Maschinen wie Harvester und Forwarder langfristige und zum Teil folgenreiche Ver nderungen der Bodenstruktur bef rchtet werden m ssen Somit ist es wichtiger Bestandteil der Erschlie ungsplanung zwischen kurzfristig wirtschaftlich vorteilhaften Szenarien intensive Feinerschlie u
482. ystemen Auswirkungen auf die Produktivit t fm h Ausgangssituation Mit Ausnahme des Parameters Zeitgrad bleiben s mtliche Einstellungen bei allen System Forwarder Simulationsl ufen unver ndert Es wird erwartet dass eine Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders ausgehend von einem Zeitgrad 100 in diesem Fall dazu f hrt dass Hypothese 1 durch eine Erh hung des Zeitgrades auf 130 die Produktivit t fm h der Maschine zunimmt und dass 2 durch eine Verminderung des Zeitgrades auf 70 die Produktivit t fm h abnimmt Im Bezug auf die Erh hung der R ckegassenabst nde von 20 m auf 40 m wir erwartet dass die Hypothese 2 Produktivit t ansteigt 21 m 20 19 18 177 R ckegassenabstand 20 m a R ckegassenabstand 30 m 6 R ckegassenabstand 40 m 6 s 70 100 130 Auswertung Produktivit t fm h a Zeitgrad Abbildung 121 Auswirkung der Ver nderung des Zeitgrades des Forwarders auf die Produktivit t bei gleichzeitiger Erh hung des R ckegassenabstandes von 20 m auf 40 m Die Erh hung des Zeitgrades hat zur Folge dass weniger Zeit f r die Kranarbeit aufgewendet wird also die RAZ abnimmt s Abbildung 121 Dies bringt automatisch eine Steigerung der Produktivit t mit sich Ein mit einem Zeitgrad von 130 simulierter Maschinenf hrer arbeitet also produktiver als ein Fahrer mit einem Zeitgrad von 70 oder 100 Die Aus
483. zelnen B ume zu erhalten ST HR 2003 Theoretisch k nnten aus der Liste des Gesamtbestandes diejenigen B ume herausgefiltert werden die f r die Ernte vorgesehen sind und zur weiteren Auswertung in das Programm HOLZERNTE eingelesen werden Allerdings w rde man sich damit unn tig auf diese B ume als Ernteb ume festlegen da nur f r sie entsprechende Sortimente in HOLZERNTE berechnet w rden Erzeugt man aber Sortimente f r alle B ume des aufstockenden Bestandes kann der Nutzer sogar manuell in der Datenbank B ume zur Entnahme ausw hlen eine Vorgehensweise die zumindest in kleinfl chigen Best nden denkbar w re An dieser Stelle wird zum besseren Verst ndnis ein berblick ber die von HOLZERNTE berechneten Informationen gegeben Nach Festlegung der einzelnen Lose und G ten nach denen die in HOLZERNTE eingespeisten Einzelbaumdaten sortiert bzw eingeteilt werden sollen werden folgende Gr en in einer mit dem Programm verkn pften Datenbank f r jeden einzelnen Stammabschnitt ausgegeben s Abbildung 19 Nummer des Baumes aus dem diese Sortimente w hrend der Simulation entstehen BHD und H he des Ausgangsbaumes gt Codierung Verkn pfungsgr en der Baumart i i in zwischen den einzelnen Tabellen HOLZERNTE 1 Fichte Baum N Lose Ba HKS Sorte Nr HKS_Sore Sortiment HKS Klasse HKS G te Nr HKS G te Kurzhalz Lage abgelaengt entrindet A
484. zelnen Gassen Darstellung von real existierenden Erschlie ungssystemen Einmessung der X Systemkoordinaten mit GPS Freie Variation der real existierenden Erschlie ungssysteme durch Hinzuf gen oder X Entfernen einzelner Gassen oder Gassenabschnitte Darstellung einer frei w hlbaren Anzahl von Poltern X x Option zur Aktivierung bzw Deaktivierung einzelner Polter im Modell u X Implementierung von den realen Gegebenheiten angepassten Bestandesinformationen Position Baumart BHD H he die mit Hilfe des Waldwachstumssimulators SILVA generiert X X wurden Verteilung von Bestandesinformationen aus SILVA ber eine beliebig gro e Fl che gt 1 ha Auswahl der zu erntenden B ume als prozentualer Anteil aller insgesamt aufstockenden X B ume ohne Ber cksichtigung waldbaulicher Prinzipien Auswahl der Ernteb ume durch Simulation einer nach waldbaulichen Prinzipien X durchgef hrten Auszeichnung in SILVA und bertragung dieser Informationen in das Modell Sortimentierung durch einfache Aufteilung in Abschnitte gleicher L nge der als zylindrisch geformte vollholzige St mme definierten Ernteb ume x Die produzierten Abschnitte besitzen daher alle dieselbe L nge und dasselbe Volumen Frei definierbare Sortimentierung jedes einzelnen Baumes nach den Prinzipien der Handelsklassensortierung HKS durch Einsatz der Kalkulationssoftware HOLZERNTE X Die produzierten Abschnitte sind daher alle individ
485. zeuge Layout schreibe EXDAT Abbildung 30 Allgemeine bersicht der Benutzoberfl che des Frontends inkl Auswahl der Arbeitssysteme Das Modell gibt dem Benutzer die M glichkeit die Erntesysteme Harvester Motormanuelle Holzernte sowie die Vorr ck und R ckesysteme entweder einzeln zu simulieren oder in den folgenden Kombinationen auszuw hlen e Holzernte durch den Harvester R ckung durch den Forwarder e Holzernte durch den Harvester R ckung durch den Zangenschlepper e Holzernte durch den Harvester F llung der nicht f r den Harvester erreichbaren B ume durch Waldarbeiter keine Zuf llung R ckung durch Forwarder e _Motormanuelle Holzernte Vorr cken und R cken durch Zangenschlepper e _Motormanuelle Holzernte und Aufarbeitung Vorr cken durch das Pferd 44 5 Aufbau einer Holzerntesimulation Das Frontend Nach dem ffnen des Modells erh lt der Nutzer im Frontend zun chst einen berblick ber die entsprechenden Auswahl und Einstellungsm glichkeiten s Abbildung 30 Neben der bersicht ber die Arbeitssysteme wird ihm direkt angezeigt wie viele B ume sich im aktuell zu simulierenden Bestand befinden und welche Anzahl von ihnen geerntet werden soll s Abbildung 31 Diese Informationen werden automatisch aus den vorab verkn pften Baumtabellen ermittelt Baumanzahlen Anzahl B ume 9685 Anzahl Entnahmen 1236 12 76 Abbildung 31 Gesamtanzahl der Bestandesb ume Anzahl zu erntende
486. zu dass die kommende St rung nicht allzu lange auf sich warten lassen wird Damit dieses Ann herungsverfahren funktionieren kann m ssen mehrere St rungen auftreten Bereits drei bis vier simulierte St rungen reichen dabei aus um sich mit der tats chlichen Verf gbarkeit der Maschine im Modell pr zise an die Vorgabe anzun hern Der Grund daf r liegt darin dass dieses dynamisch rechnende Verfahren eine gewisse Mindestarbeitszeit ben tigt um sich einzupendeln Einen genauen berblick ber die Abl ufe innerhalb des St rungsmoduls gibt Abbildung 38 49 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 001 002 003 004 005 006 Abbildung 38 Ablaufdiagramm f r das St rzeitenmodul Zu Beginn der Simulation werden die St rungsprozesse initialisiert Innerhalb der ersten Schicht wird dann die erste St rung MTBF zuf llig ermittelt Deren Dauer MTTR wird mit Hilfe einer entsprechenden Dreiecksfunktion bestimmt Die St rung wird ausgef hrt alle Systemfunktionen liegen still Nach Aufl sen der St rung wird das Verh ltnis von RAZ zur bisherigen St rungszeit berechnet und die aktuelle Verf gbarkeit des Systems gepr ft Dabei wird untersucht ob die aktuelle Verf gbarkeit gr er ist als die vom Nutzer im Frontend vorgegebene Ist dies der Fall muss der Zeitraum bis zur n chsten Unterbrechung MTBF entsprechend verringert werden 50 5 Aufbau einer Holzerntesimulation 007 Umgekehrt wird die MT

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