Digi4+: Digitalisierung in der Forsttechnik

Projektleitung

Karl Stampfer

Forschungseinrichtung

Universität für Bodenkultur - Department für Wald- und Bodenwissenschaften

Projektnummer

101470

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

MM-Forsttechnik GmbH| Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus| Kooperationsplattform Forst Holz Papier| Konrad Forsttechnik GmbH| ecoforst GmbH| HUSQUVARNA| Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Allgemeine Projektinformationen

Schlagwörter (deutsch)

Holzernte, Produktionsmanagement, Industrie 4.0, Digitalisierung

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Titel (englisch)

Digitalization in Forest Engineering

Abstract (englisch)

Digitisation is one of the key drivers of a sustainable bioeconomy. Digitisation as a technology- and management-oriented change of forest production systems already offers a wide range of applications in forestry. While such approaches are already widely used in other industries, progress is very slow in forestry technology.
The present project draft aims at improving cost and energy efficiency as well as the possible environmental impact of forestry value chains through digitisation in the machine and process sector. The practical suitability of the application is a key focus.
An Airborne Laserscanning-based decision support tool for the spatially explicit estimation of the amount of damaged wood after storm events with subsequent optimization of the processing shall be developed. This will enable crisis management to objectively determine the quantities of damaged timber and improve the planning of processing.
Tools (Smart Services) for the exploitation of machine data are to be developed for timber harvesting with chainsaws and cable yarders to improve operational management and increase cost and energy efficiency. The use of innovative technologies for the sustainable supply of wood in mountainous areas is supposed to improve cost efficiency by increasing productivity and reducing fuel consumption while at the same time protecting the resource forest as much as possible and is thus an active contribution to climate protection.

Projektziele

Der vorliegende Projektentwurf zielt darauf ab, die Kosten- und Energieeffizienz sowie die möglichen Umweltauswirkungen von forstlichen Wertschöpfungsketten durch Digitalisierung im Maschinen- und Prozessbereich zu verbessern. Die Praxistauglichkeit der Anwendungsbeispiele steht dabei besonders im Focus. Im Detail sollen nachfolgende Fragestellungen beantwortet werden:

Räumlich explizite Abschätzung der Schadholzmengen nach einem Windwurfereignis für eine Modellregion sowie Entwicklung eines optimalen Aufarbeitungskonzepts.
• Mit welchen Werkzeugen, Methoden und Modellen kann das Ausmaß und die räumliche Konzentration der geworfenen/geschädigten Bäume schnellstmöglich ermittelt werden?
• Wie können geschädigte Bäume sicher geerntet werden, um Pilz- oder Insektenbefall und Feuerrisiko vorzubeugen und um eine Wiederaufforstung zu ermöglichen?
• Wie kann die Qualität des Holzes durch effiziente Lagerung und Konservierung erhalten werden, um Lieferungen an die holzverarbeitende Industrie und damit das Einkommen der Waldbesitzer zu erhalten?

Evaluierung der wissenschaftlichen und praktischen Anwendbarkeit von sog. Smart Services (z.B. Husqvarna Fleet Services oder Stihl Smart Connector) bei der Motorsäge. Durchführung von Produktivitätsstudien mit dem Ziel die Effizienz und Ergonomie bei der Motorsägentätigkeit zu verbessern.

Entwicklung eines Tools für Mastseilgeräte, welches Produktions- und Betriebsparameter für weitergehende Analysen (z.B. Produktivität, Treibstoffverbrauch usw.) zur Verfügung stellt sowie die Kommunikation mit anderen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette erlaubt. Implementierung von StanForD als Datenstandard.

Optimierung der Holzernte am Steilhang durch Einsatz innovativer Technologien. Der Schwerpunkt liegt bei der hochmechanisierten Holzernte mit Motorsäge und Mastseilgerät mit Prozessor im Baumverfahren sowie der traktionswindenunterstützten vollmechanisierten Holzernte mit Harvester und Forwarder im Sortimentsverfahren. Effizienzsteigerungen, Treibstoffverbrauchsreduktion und Ressourcenschonung (Bestand und Boden) sind dabei die wichtigsten Optimierungsziele.

Praxisrelevanz

In Zukunft werden in Wirtschaft und Gesellschaft die Relevanz und das Ausmaß der Digitalisierung noch stärker zunehmen. Das vorliegende Projekt soll die Akzeptanz der Akteure entlang der Wertschöpfungskette Holz im Zusammenhang mit Digitalisierungsentwicklungen steigern und Ihnen die Bedeutung und Chancen der Digitalisierung besser bewusstmachen.
Aus der Sicht der Forstwirtschaft kann die erfolgreiche Anwendung von digitalen Technologien nicht nur zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen, sondern liefert in Zeiten des Klimawandels wichtige Impulse zur Steigerung der Energie- und Kosteneffizienz sowie Ressourcenschonung in Kontext mit einem klimaangepassten Waldmanagement. Der digitale Wandel unterstützt die nachhaltige Entwicklung und den Klimaschutz. Die Anwendungsmöglichkeiten und Praxistauglichkeit von digitalen Technologien in der Forsttechnik werden in diesem Projekt demonstriert.
Für sämtliche Akteure der Wertschöpfungskette Holz (z.B. Waldbesitzer, Holzernte- und Transportunternehmer und Holzverarbeiter) werden digitale Innovationen Effizienzsteigerungen durch Restrukturierung der Produktionsprozesse und Einführung neuer Informations- und Kommunikationstechnologien bringen. Insgesamt kann Digitalisierung der Treiber für eine schon lang notwendige stärkere Vernetzung entlang der gesamten Wertschöpfungskette sein.

Berichte

Abschlussbericht , 31.10.2022

Kurzfassung

Digitalisierung ist einer der maßgeblichen Treiber einer nachhaltigen Bioökonomie, wurde bisher aber in der Forsttechnik nur sehr schleppend umgesetzt. Die Ergebnisse einer Literaturrecherche zeigen Beispiele bestehender digitaler Lösungen, die in verschiedenen Prozessen entlang der forstlichen Wertschöpfungskette eingesetzt werden können. Auf Grund des Klimawandels nehmen Sturmereignisse immer mehr zu. Mit Blick auf diese Problemstellung wurde ein Entscheidungsunterstützungstool entwickelt, dass eine räumlich explizite Abschätzung der Schadholzmengen mit anschließender Optimierung der Aufarbeitung erlaubt. Die zu erwartende Dauer der Aufarbeitung von vom Wind geworfener Bäume hängt unter anderem von ihrer Orientierung ab, auch hier wurde eine Methode entwickelt, mit der geworfene Bäume automatisiert erkannt werden können. Ein weiteres Ergebnis des Projekts ist ein automatischer Algorithmus für die Identifikation, die hochpräzise automatische Vermessung und Visualisierung von Forststraßen. Mit einer laserscanunterstützten Erhebung des Zustands von Forststraßen kann in Zukunft der Sanierungsbedarf besser abgeschätzt werden. Weiters wurde eine Methode für Bewertung von Rückegassen entwickelt und in einer App umgesetzt. Der Einsatz von Laserscanning hat das Potential, einen neuen Qualitätsstandard im Monitoring der forstlichen Infrastruktur zu schaffen. Durch die Automatisierung wachsen die von der Maschine erhobenen und aufgezeichneten Datenmengen kontinuierlich. Eine Auswertung des Husqvarna Fleet Managements zeigte gute Ansätze zur Beurteilung der Maschinenlaufzeiten. In einer weiteren Fallstudie konnte festgestellt werden, dass auf Basis der mittels terrestrischer Laserscan erzeugten Punktwolken die Schaftkurven individueller Bäume mit einer für computerunterstützte Ausformungsoptimierung ausreichenden Genauigkeit modelliert werden können. Ein Feldversuch zu Unterstützung der Methodenentwicklung von Routinen zur automatisierten Datenakquise und Abgrenzung von Arbeitszyklen lässt für die Zukunft ein ungeahntes Potenzial ableiten, wenn aus Maschinendaten automatisiert Produktivität und Treibstoffverbrauch ausgelesen und analysiert werden können. Durchgeführte Versuche konnten zeigen, dass sich beim Einsatz der Traktionshilfswinde der Zeitbedarf, vor allem bei Fahrtätigkeiten des Forwarders, verringert und sich so positiv auf den absoluten Treibstoffverbrauch auswirkt. Die Kabinenverglasung sowie die Einhaltung von technischen und organisatorischen Schutzmaßnahmen wurden als essentiell für den Schutz vor Kettenschuss belegt.