Apuja hakkuukoneenkuljettajan työhön harvennushakkuille

Stora Enson, Helsingin yliopiston ja Metsätehon tutkimuksessa selvitettiin poistettavien puiden ennakko- leimauksen vaikutusta hakkuukoneenkuljettajan työhön ja korjuujälkeen. Tulokset olivat rohkaisevia: ennakkoleimatulla harvennuksella hakkuutyön tuottavuus oli korkeampi ja lisäksi kasvatettavan puuston runkoluku hakkuun jälkeen oli lähempänä metsänhoitosuositusten mukaista tavoitetasoa. 

(kuva yllä: Poistettavien puiden visualisointi hakkuukoneenkuljettajalle voidaan toteuttaa monella eri tavalla. Tulevaisuuden esimerkkinäkymää hakkuukoneesta harvennusleimikkoon. Kuva: Juho Räsänen, Stora Enso Metsä)

Harvennushakkuulla hakkuukonetyössä korostuvat sekä puuvalinta että harvennusvoimakkuuden hallinta: Hakkuukoneenkuljettaja poistaa metsiköstä sairaat ja huonolaatuisimmat puut ja jättää oikean määrän kasvatettavaa puustoa. Oikea puuvalinta ja harvennusvoimakkuuden seuranta vaativat koneenkuljettajalta jatkuvaa tarkkaavaisuutta hakkuutyössä.

Sensoriteknologia avuksi

Hakkuukoneenkuljettajan puuvalintaa opastava järjestelmä voisi tarjota apua kuljettajan suorituskyvyn parantamiseen ja hakkuutyön laadun hallintaan. Tällainen avustava järjestelmä voisi tuottaa kuljettajalle päätöstukea ja vähentää henkistä kuormittumista harvennustyössä.

- Tulevaisuudessa metsäteknologian merkittävimmät kehitysharppaukset tulevat todennäköisesti sensorien kehittymisen ja niiden koneenkuljettajalle tuottaman avustavan informaation kautta, Kalle Kärhä Stora Ensosta ennustaa. 

- Mobiililaserkeilaukseen, konenäköön tai näiden yhdistelmään perustuvat sensoriteknologiat mahdollistavat reaaliaikaisen tiedonkeruun metsäkoneen työympäristöstä, Kärhä jatkaa. Sensorien tuottamaa tietoa metsikön puista voidaan hyödyntää edelleen hakkuukoneenkuljettajaa avustavissa järjestelmissä.

(kuva: Tehdyssä tutkimuksessa hakkuukoneenkuljettajalle tarjottu ehdotus: poista hakkuussa punaisella merkityt puut. Kuva: Mika Vahtila, Helsingin yliopisto)

Hakkuut ennakkoleimatuilla harvennuksilla

Mika Vahtila Helsingin yliopistosta selvitti Stora Enson toimeksiannosta pro gradu -tutkimuksessaan poistettavien puiden etukäteisvalinnan eli perinteisemmin ennakkoleimauksen hyötypotentiaalia harvennushakkuussa. 

- Tutkimuksessa kartoitettiin käytännön edellytyksiä tavoitetilalle, jossa hakkuukoneeseen on asennettu laserkeilain tai jokin muu tekninen ratkaisu, esimerkiksi kameratekniikkaan perustuva konenäkösovellus, minkä avulla kuljettajalle havainnollistetaan automaattisesti poistettavien puiden hakkuuehdotus, Kalle Kärhä taustoittaa.

Puuvalinnan avustusta tutkittiin työntutkimuksella Tornator Oyj:n mailla Lieksassa. Tutkimuksessa poistettavat puut maalimerkattiin ennakkoleimauskoealoilla, joiden lisäksi hakattiin ennakkoleimaamattomia vertailukoealoja.

Kokeneet ammattikuljettajat hakkuilla

Runkokohtaisia ajanmenekkejä vertailtiin eri kuljettajien ja käsittelyvaihtoehtojen yhdistelmissä ensiharvennuksella ja toisella harvennuksella. Harvennuksen jälkeen tehtiin harvennusvoimakkuuden mittaus ja vikaisten puiden inventointi, eli selvitettiin, erosivatko jäävän puuston määrä ja/tai laatu ennakkoleimattujen ja vertailukoealojen välillä. Lisäksi haastateltiin tutkimukseen osallistuneita kuljettajia: mitkä olivat heidän kokemuksensa ennakkoleimauksen onnistumisesta ja auttoiko ennakkoleimaus heitä puuvalinnassa.

Tutkimukseen osallistuneet neljä hakkuukonekuljettajaa olivat hyvin kokeneita: keskimäärin heillä oli työkokemusta hakkuukonetyöstä lähes 20 vuotta. Tutkimuksen hakkuukoneet (Komatsu 931.2, John Deere 1170E ja Ponsse Scorpion) olivat Karelwood Oy:n koneita. Tutkimuksessa kerättiin samalla myös avustavien järjestelmien rakentamiseksi puukartta-aineistoa 3D Velodine VLP-16 -laserkeilaimella.

(kuva: Tutkimuksessa ennakkoleimaus nosti hakkuutyön tehotuntituottavuutta ensiharvennuksella 3,2 - 3,5 prosenttia ja toisella harvennuksella 1,6 - 1,9 prosenttia.)

Ennakkoleimauksesta hyötyä kuljettajille?

Ennakkoleimauksen vaikutus hakkuutyön ajanmenekkiin vaihteli kuljettajittain: joillakin kuljettajilla vaikutus oli suurempi kuin toisilla. Tutkimuksessa ennakkoleimaus nosti hakkuutyön tuottavuutta ensiharvennuksella 3,3 prosenttia ja toisella harvennuksella 1,7 prosenttia. 

- Keskimäärin ennakkoleimaus nosti hakkuutyön tuottavuutta 2,5 prosenttia. Ennakkoleimauksen vaikutus näkyi erityisesti hakkuulaitteen puulle viennin nopeutumisena sekä työpistesiirtymisten ajanmenekin pienenemisenä, Kalle Kärhä tiivistää tutkimuksen päätulokset.

Ennakkoleimatulla harvennuksella kasvatettavan puuston runkoluku oli myös hakkuun jälkeen lähempänä metsänhoitosuositusten mukaista tavoitetasoa. Ennakkoleimaus ei sen sijaan merkittävästi vaikuttanut kasvatettavan puuston laatuun eikä ajouratunnuksiin.

(kuva: Tutkimuksen kaikki hakkuukoneet oli varustettu 3D Velodyne VLP-16 laserkeilaimella, jonka hinta on n. 4000 eur. Kuvassa laserkeilain kiinnitetty Komatsu 931.2 harvesterin ohjaamon etuosaan. Kuva: Timo Melkas, Metsäteho Oy.)

On vain helpompi tehdä!

Tutkimuksen ammattikuljettajat eivät kokeneet merkittävää tarvetta puuvalinnan opastukseen, mutta haastavissa korjuuolosuhteissa kuljettajaa tukevasta järjestelmästä todettiin olevan kiistattomasti hyötyä: Ennakkoleimauksen avulla jäävän puuston laatu saadaan paremmaksi, kun leimauksessa vikaiset puut havaitaan kattavammin. Tällöin kuljettaja voi keskittyä hakkuutyössä enemmän pelkkään tekemiseen; ohessa suoria lainauksia kuljettajahaastatteluista:

- Ajouraväli pysyy hyvänä, kun on ennakkoleimattu.

- Ei tarvitse miettiä puun laatua, ja on vain helpompi tehdä.

- Hyötynä toisella harvennuksella oli se, että laadukkaampaa työtä saa tehtyä säällä kuin säällä.

Toisaalta yhden kuljettajan mielestä työn luovuus ja mielekkyys kärsivät ennakkoleimauksen seurauksena. Vastaavasti toinen kuljettaja totesi ennakkoleimauksen helpottavan ajouravälin hallintaa, mutta koki sen vaikuttavan negatiivisesti kourakasojen kokoihin sekä niiden paikkojen suunnitteluun. Lisäksi yksi kuljettaja sanoi: ”Olisin ottanut puita joskus lähempää ja säästänyt vastaavanlaatuisia pui- ta kauempana; suoralla puomilla tekemistä pitää välttää.”

Hyötyjä löytyi tutkimuksessa

Tehdyssä tutkimuksessa ennakkoleimauksella oli hienoinen tuottavuutta nostava vaikutus ammattikuljettajilla. Tutkimus osoitti, että poistettavien puiden ennakkoleimaus vaikuttaa hakkuukoneenkuljettajan työsuoritukseen yksilöllisesti: se voi nopeuttaa työpistesiirtymiä ja hakkuulaitteen vientiä ja lisäksi auttaa hallitsemaan harvennusvoimakkuutta.

- Tutkimuksen perusteella voidaan arvioida, että kuljettajaa opastavan järjestelmän hyötypotentiaali on suurempi toisella harvennuksella kuin ensiharvennuksella, koska sensoreiden kyky havainnoida ympäristöä on parempi myöhemmillä harvennuksilla paremman näkyvyyden takia, ja myös puun laadun mittauksen merkitys myöhemmillä harvennuksilla korostuu, alleviivaa Heikki Ovaskainen Metsätehosta.

Tutkimuksen kuljettajien kommentit hakkuiden jälkeen osoittivat, että puuvalintaa opastava järjestelmä voisi toimia hakkuukoneenkuljettajan työn tukena. Ennakkotieto puun laadusta voisi olla hyödyllistä erityisesti vaikeissa olosuhteissa, ja eritoten harvennusvoimakkuuden seurantaan tarkoitettu sovellus antaisi varmuutta kuljettajan työntekoon.

Hyödyt isommat vielä kokemattomilla kuljettajilla?

Jatkotutkimusta tarvitaan erityisesti kokemattomilla kuljettajilla: ennakkoleimauksen hyöty- ja opetuspotentiaalin voidaan olettaa olevan isompi kokemattomilla kuljettajilla kuin ammattikuljettajilla. 

- On myös todennäköistä, että tutkimuksessa demonstroidulla opastusjärjestelmällä voidaan kokeneenkin kuljettajan työssä jaksamista parantaa vaikeissa olosuhteissa ja pitkien työvuorojen aikana, Heikki Ovaskainen ennustaa.

Hakkuukonesimulaattorilla tehtävässä hakkuututkimuksessa leimikoiden ja koealojen välisen vaihtelun vaikutus tuloksiin voidaan poissulkea. Aihealueen tutkimustyötä kannattaisikin jatkaa simulaattoritutkimuksena, jossa tarkasteltaisiin ennakkoleimauksen hyötypotentiaalia kokemattomien ja kokeneiden kuljettajien välillä vakioiduissa korjuuolosuhteissa. 

- Kaikki tämän alan tutkimus on askeleita kohti puoliautomatisoituja metsäkoneita, Kalle Kärhä visioi.

(kuva: Teknologiakehitystyötä on jatkettava, jotta puoli- ja täysautomatisoituja työkoneita voidaan ottaa käyttöön tulevaisuudessa. Kuvassa ruotsalaisten tutkijoiden maalailuja, miltä tulevaisuuden hakkuukoneet voisivat näyttää. Kuva: Markus Leijon, Uumajan yliopisto.)