Wydajność i wydatek energetyczny robotników w trzebieży drzewostanów sosnowych

Przemiany społeczno-polityczne z przełomu lat 80. i 90. w Polsce, spowodowały zmianę modelu gospodarki leśnej z surowcowego na wielofunkcyjny. Funkcje pozasurowcowe lasu zyskały rangę równorzędną, a nawet wyższą od funkcji gospodarczych. Realizacja funkcji gospodarczych, zgodnie z ideą leśnictwa wielofunkcyjnego, stwarza konieczność poszukiwania i stosowania w praktyce rozwiązań technologicznych, które będą charakteryzowały się małą uciążliwością dla środowiska.

Technologie z zakresu głównego użytkowania lasu, stosowane w ostatnich kilkunastu latach w praktyce naszego gospodarstwa leśnego, bazują na rozwiązaniach technicznych z końca lat osiemdziesiątych. W zdecydowanej większości realizowane są one na poziomie technicznym pracy ręczno-maszynowym, charakteryzują się niskimi wydajnościami, a tym samym relatywnie wysokimi kosztami i dużym udziałem uciążliwej pracy ręcznej. Technologie te, w większości przypadków, bazują na systemie drewna długiego (całej strzały) ze zrywką wleczoną, wykonywaną ciągnikami rolniczymi lub końmi.

W ostatnich kilku latach, głównie pod presją uwarunkowań środowiskowych oraz nasilającego się zjawiska braku zainteresowania ze strony młodych ludzi pracą w lesie, obserwuje się coraz powszechniejsze stosowanie w cięciach przedrębnych, technologii opartych o system drewna krótkiego, z wykorzystaniem do zrywki drewna specjalistycznych maszyn zrywkowych. Maszyny te realizując zrywkę nasiębierną, wyrządzają mało szkód w środowisku leśnym [Grodecki i inni 2000, Suwała 1995]. Ich wysokie walory trakcyjne, połączone z możliwością transportowania znacznych jednorazowych ładunków, pozwalają łączyć zrywkę z podwozem, co umożliwia koncentrację surowca drzewnego w miejscach dostępnych dla pojazdów wywozowych. W warunkach niedostatecznej infrastruktury drogowej, co ma miejsce w naszych lasach, usprawnia to funkcjonowanie całego łańcucha technologicznego od pozyskania po przerób drewna.

Stosowaniu w praktyce metody sortymentowej pozyskiwania drewna sprzyjają uwarunkowania przyrodnicze, w jakich funkcjonuje PGL LP; najważniejsze z nich to dominacja sosny w składzie gatunkowym lasów oraz duży udział zadań z zakresu cięć pielęgnacyjnych.

W zdecydowanej większości stosowanych obecnie technologii pozyskiwania drewna, operacje obróbcze wykonywane są pilarkami spalinowymi. Sytuacja taka sprawia, że prace te charakteryzują się znacznym wysiłkiem fizycznym. Wydaje się, że dopiero zastosowanie maszyn wielooperacyjnych, które zastąpią drwala, przyniesie w kwestii warunków pracy, jej komfortu, poziomu wydatkowanej energii, zdecydowaną poprawę. Maszyny te cieszą się coraz większym zainteresowaniem bezpośrednich wykonawców prac z zakresu pozyskiwania drewna i jest ich coraz więcej. Zważywszy jednak na uwarunkowania, w jakich funkcjonują prywatne firmy leśne, nie należy oczekiwać gwałtownego wzrostu ich liczby, na tyle dużego, że problem uciążliwości pracy przestanie istnieć. Dlatego też należy poszukiwać takich rozwiązań organizacyjnych i technologicznych, które przyczynią się do poprawy warunków pracy w pozyskiwaniu drewna realizowanego pilarkami spalinowymi [Grzywiński 2003]. Możliwości takie istnieją na wielu płaszczyznach między innymi, jak zauważa prof. Giefing [1996] w organizacji pracy.

W pracy dokonano oceny dwóch wariantów technologicznych procesu pozyskiwania drewna w cięciach przedrębnych drzewostanów sosnowych. Ocena obejmowała określenie ich pracochłonności i wydajności oraz wydatku energetycznego robotników wykonujących te prace. Warianty te realizowane były w systemie drewna krótkiego z nasiębierną zrywką wyrobionych sortymentów specjalistycznym ciągnikiem leśnym. Różniły się one między sobą organizacją pracy. W wariancie pierwszym pracował tylko jeden robotnik, który realizował wszystkie czynności z zakresu wyróbki drewna i jego przygotowania do zrywki. W drugim praca miała charakter zespołowy - dwóch operatorów pilarek, którzy ścinali drzewa i wyrabiali sortymenty oraz pomocnik, którego zadaniem było wyłącznie przygotowanie surowca drzewnego do zrywki (złożenie drewna w postaci niewielkich pakietów przy szlaku zrywkowym).

Teren i metody badań

Badania przeprowadzono w jednorodnym drzewostanie sosnowym, rosnącym na siedlisku BMśw. Charakterystyka drzewostanu: wiek 39 lat, zadrzewienie 0.9, zwarcie pełne, przeciętna pierśnica 15 cm, przeciętna wysokość 15 m, zapas grubizny 220 m³/ha.

Wydajność

W celu określenia wydajności pozyskiwania drewna w badanych wariantach technologicznych, obliczono pracochłonności wszystkich zabiegów i całej operacji pozyskiwania. Obliczenia wykonano w oparciu o wyniki chronometrażu ciągłego czasu pracy.

W odniesieniu do operatorów pilarek, wyodrębniono i pomiarami objęto następujące zabiegi technologiczne:

• przygotowanie stanowiska
• ścinka, obalanie
• okrzesywanie, manipulacja, przerzynka
• dokrzesanie
• przejścia od drzewa do drzewa
• przygotowanie drewna do zrywki
• przejścia na przerwy
• obsługa, naprawy
• przerwy na potrzeby fizjologiczne i odpoczynek

W wariancie drugim, pomiary wykonano w stosunku do jednego operatora, a na etapie prac kameralnych, obliczone czasy trwania poszczególnych zabiegów pomnożono razy dwa.

W przypadku pomocnika, wyodrębniono i pomiarami objęto następujące zabiegi technologiczne:

• przygotowanie drewna do zrywki
• przejścia od jednego miejsca koncentracji drewna do następnego
• pomoc operatorowi pilarki (np. w przypadku zawieszenia drzewa)
• przerwy wynikające z konieczności oczekiwania na zakończenie ścinki, wyrzynki sortymentów przez operatora pilarki, awarii itp.
• przejścia na przerwy
• przerwy na potrzeby fizjologiczne i odpoczynek

W oparciu o dane z chronometrażu obliczono, dla każdego zabiegu technologicznego, czasy trwania poszczególnych obserwacji. Pracochłonności zabiegów w min/m³ obliczono jako iloraz sumy czasów trwania obserwacji danego zabiegu i miąższości pozyskanego drewna. Pracochłonność operacji pozyskiwania drewna, w badanych wariantach, obliczono jako iloraz czasu trwania wszystkich zabiegów wykonywanych w danym wariancie i miąższości pozyskanego drewna.

Wydajność obliczono jako iloraz czasu zmiany roboczej (480 min) i pracochłonności operacji pozyskiwania drewna.

Wydatek energetyczny

W celu określenia wydatku energetycznego na stanowiskach pracy operatora pilarki i pomocnika, określono dla tych stanowisk strukturę ośmiogodzinnego dnia pracy.

Pomiar wydatku wykonano na pracowniku w wieku 44 lat z ponad dwudziestoletnim doświadczeniem zawodowym.

Wydatek energetyczny określono metodą pomiarową (wentylacji płuc). Metoda ta bazuje na zależności między ilością wdychanego tlenu, a wysiłkiem podczas pracy [Koradecka 1997]. Pomiary jednostkowych wydatków energetycznych netto w kJ/min wykonano miernikiem MWE-1. Przeprowadzono je dla wszystkich zabiegów technologicznych, wykonywanych w badanych wariantach technologicznych, w trzech cyklach: pierwszy między godziną 7³⁰-9⁰⁰, drugi między 11⁰⁰-12³⁰, trzeci między 15⁰⁰-16³⁰. W każdym cyklu pomiarowym, dokonywano odczytów jednostkowych wydatków energetycznych, każdorazowo po zakończeniu wykonywanego zabiegu.

Wyniki i ich analiza

Wydajność

Wyższą wydajnością, w czasie zmiany roboczej, cechował się wariant pierwszy, w którym wyniosła ona 10,62 m³/8 h. W wariancie drugim była o 2,07 m³ niższa, osiągając wartość 8,55 m³/8 h. Różnica ta spowodowana była wyższą pracochłonnością operacji pozyskiwania w wariancie drugim (tab. 1). Wyższa pracochłonność w tym wariancie wynikała z kolei z tego, że była ona sumą pracochłonności osiągniętej przez operatorów pilarek i pomocnika.

Decydujące znaczenie dla osiąganej wydajności w wariancie drugim miała organizacja pracy przez pomocnika, w tym duży udział czasu przerw na odpoczynek, jakie miały miejsce w jego przypadku. Ich czas w ośmiogodzinnej zmianie roboczej był prawie dwukrotnie dłuższy od czasu przerw operatora pilarki w tym wariancie. Dłuższe przerwy w pracy pomocnika wynikały z konieczności oczekiwania przez niego aż operatorzy pilarek, po powrocie z przerwy na powierzchnię roboczą, przygotują pewną partię surowca, który on następnie składał przy szlaku. Konsekwencją tego było znaczne różnicowanie się pracochłonności, w czasie zmiany roboczej, między badanymi wariantami (tab. 1).

Tabela 1

Pracochłonności operacji pozyskiwania drewna

Z przedstawionych w tabeli danych wynika, że o ile różnica w pracochłonności w czasie operacyjnym, między badanymi wariantami, wyniosła 11 min, to w czasie zmiany roboczej 17 min.

Wydatek energetyczny

Dla obliczenia wydatku energetycznego ponoszonego na wykonanie poszczególnych zabiegów oraz w całej zmianie roboczej, niezbędnym było określenie struktury dnia roboczego dla operatora pilarki i pomocnika w badanych wariantach technologicznych.

Zestawienie jednostkowych i dziennych wydatków energetycznych zawiera tabela 2.

Tabela 2

Wielkości nakładów energetycznych ponoszonych przez operatora pilarki i pomocnika

Przeprowadzone badania wykazały, że prace związane z pozyskiwaniem drewna w użytkach przedrębnych drzewostanów sosnowych, wymagały znacznego wysiłku fizycznego. Jednostkowe wydatki energetyczne na stanowisku operatora pilarki zawierały się w przedziale od 9,15 kJ/min do 45,7 kJ/min, osiągając średnią wartość ponad 23,5 kJ/min w wariancie pierwszym i prawie 18 kJ/min w drugim. W przypadku pomocnika jednostkowe wydatki były na zbliżonym poziomie i wynosiły od 11,07 kJ/min do 40,16 kJ/min, przy średniej prawie 25 kJ/min. Zaprezentowane wartości wskazują, że na każdym z analizowanych stanowisk pracy, przekroczona została wartość 17 kJ/min, będąca granicą tzw. trwałej wydolności organizmu (Löffler 1990).

Dzienne wydatkowanie energii na dwóch stanowiskach pracy, a mianowicie operatora pilarki w wariancie pierwszym i pomocnika w drugim, przekroczyło poziom 11000 kJ, natomiast w przypadku operatora pilarki w wariancie drugim zawierało się między 8000 - 9000 kJ. Najwyższą wartość wydatku energetycznego odnotowano dla pomocnika w wariancie drugim, gdzie wyniosła ona prawie 11700 kJ/8 h.

W przeprowadzonych badaniach na uwagę zasługuje struktura czasu pracy na stanowisku operatora pilarki w wariancie pierwszym i drugim. Procentowe udziały czasów wykonywania poszczególnych zabiegów technologicznych przez operatora pilarki w analizowanych wariantach przedstawia tabela 3.

Tabela 3

Struktura ośmiogodzinnej zmiany roboczej operatora pilarki

Z przestawionych danych wynika, że udział czasu pracy z udziałem pilarki był zdecydowanie wyższy w wariancie drugim. Zabiegi technologiczne, których realizacja wymagała użycia tej maszyny zajmowały prawie 60% czasu ośmiogodzinnej zmiany roboczej, podczas gdy w wariancie pierwszym niecałe 40%.

Biorąc pod uwagę negatywne skutki dla zdrowia operatora, wynikające z pracy pilarką w ogóle, a w tak długim czasie w szczególności, rozwiązanie organizacyjne zastosowane w wariancie drugim, polegające na podziale pracy i wykonywaniu przez cały dzień tych samych czynności, wydaje się być niewłaściwym. Z drugiej jednak strony w wariancie tym odnotowano najniższą wartość wydatku energetycznego na stanowisku operatora pilarki.

Podsumowanie

1. Wyższą o około 20% wydajność operacji pozyskiwania drewna uzyskano w wariancie pierwszym.
2. W zakresie obciążeń fizycznych, praca na analizowanych stanowiskach pracy kwalifikowała się jako bardzo ciężka, a jednostkowe wydatki energetyczne przekraczały granicę trwałej wydolności organizmu.
3. W wariancie pierwszym odnotowano zdecydowanie krótszy czas ekspozycji operatora pilarki na jej niekorzystne oddziaływanie, przy równocześnie wyższym, ponoszonym przez niego wydatku energetycznym, wynikającym z realizacji dodatkowej czynności przygotowania drewna do zrywki.
4. Biorąc pod uwagę wyższą wydajność pracy, krótszy czas pracy z użyciem pilarki i korzystne, z ergonomicznego punktu widzenia, zjawisko zmiany rodzaju wykonywanej pracy przez robotnika w wariancie pierwszym, wariant ten powinien być zalecany do stosowania w praktyce.

Literatura

Giefing D. F., 1996. Badania procesów technologicznych pozyskiwania drewna. Zastosowania Ergonomii 2-3: 143-147.

Grodecki J., Różański H., Stempski W., Gornowicz R., Jabłoński J., Naparty K., Pilarek Z., Wojtkowiak R., 2000. Środowiskowe i produkcyjne skutki udostępniania drzewostanów siecią szlaków operacyjnych. Manuskrypt. DGLP. Warszawa.

Grzywiński W., 2003. Wpływ zastosowanej techniki i technologii na poziom humanizacji pracy w leśnictwie. Praca doktorska. Manuskrypt. Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu.

Koradecka D., 1997. Bezpieczeństwo pracy i ergonomia. CIOP, Warszawa

Löffler H., 1990. Arbetswissenschaft für studierende der Forstwissenschaft. Uniwersytet Monachium, Wyd. 2.

Suwała M., 1995. Wpływ wybranych metod i środków pozyskiwania drewna na uszkodzenia nadziemnych części drzew oraz powierzchniowych warstw gleby w późnych trzebieżach drzewostanów sosnowych. Prace Instytutu Badawczego Leśnictwa seria A. Nr 786: 60-71.

Autorzy: dr inż. Włodzimierz Stempski, dr inż. Józef Grodecki , Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Techniki Leśnej

Praca pochodzi z monografii pt.: „Technika i technologia w leśnictwie polskim", wydanej z okazji 50-lecia Zakładu Mechanizacji Leśnictwa SGGW w Warszawie