Design and testing of stand-specific bucking instructions for use on modern cut-to-length harvesters
Kivinen V.-P. (2007). Design and testing of stand-specific bucking instructions for use on modern cut-to-length harvesters. https://doi.org/10.14214/df.37
Tiivistelmä
Modernissa tavaralajimenetelmän hakkuukoneessa runkojen katkontaa eri puutavaralajien pölkyiksi ohjataan tavaralajeittaisten arvo- ja jakaumamatriisien avulla. Arvomatriisi, jota yleisesti kutsutaan myös hintalistaksi tai hintamatriisiksi, on kaksiulotteinen taulukko, jossa on määritelty tietynpituisen ja -läpimittaisen pölkyn arvo suhteessa muihin kyseisen puutavaralajin pölkkyjen pituus-läpimitta -yhdistelmiin. Jakaumamatriisi on tarvejakaumataulukko, joka kertoo pölkkyjen tavoiteosuuden kullekin pituuden ja läpimitan yhdistelmälle tai vaihtoehtoisesti eri pituuksien tavoiteosuudet kunkin latvaläpimittaluokan sisällä. Tutkimuksessa tarkastellaan kolmea hakkuukoneapteeraukseen liittyvää keskeistä kysymystä. (1) Johtaisivatko leimikkokohtaisesti säädetyt arvo- ja/tai jakaumamatriisit parempaan toteutuneen tukkijakauman ja tavoitetukkijkauman väliseen yhteensopivuuteen kuin vakiintunut käytäntö, jossa kaikki leimikot niiden ominaisuuksista riippumatta hakataan samoilla arvo- ja jakaumamatriiseilla? (2) Millä tavalla leimikko- ja tavaralajikohtaisia arvo- ja jakaumamatriiseja voidaan tuottaa? (3) Miten tavoitetukkijakauman ja toteutuneen tukkijakauman välistä yhteensopivuutta voidaan mitata ja millainen olisi ideaali yhteensopivuuden mittari? Leimikkokohtaisten arvo- ja jakaumamatriisien tuottamista ja toimivuutta tarkastellaan kolmella tasolla. Yksinkertaisimmalla tasolla tarkastellaan arvomatriisin säätämistä yhdelle tukkitavaralajille yhdessä leimikossa. Arvomatriisin säätö toteutettiin sumeana säätönä (sumea logiikka) sahan tavoitetukkijakauman ja leimikon puustotiedon perusteella. Toisessa vaiheessa tarkastellaan yhden tukkitavaralajin arvomatriisien samanaikaista säätöä useisiin leimikoihin. Arvomatriisien paralleeli säätö toteutettiin genettisellä algoritmilla. Kolmannella tasolla tarkastellaan kahden tukkitavaralajin kokonaistavoitejakaumien osittamista leimikkokohtaisiin tavoitejakaumiin. Leimikkokohtaiset tavoitetukkijakaumat muodostettiin geneettisellä algoritmilla. Leimikkokohtaisesti säädettyjen arvo- ja jakaumamatriisien suorituskykyä verrattiin ei-leimikkospesifisten referenssimatriisien suorituskykyyn 15 kuusivaltaisessa eteläsuomalaisessa päätehakkuuleimikossa. Vertailussa jokaisen leimikon kuusirungot katkottiin apteeraussimulaattorilla sekä leimikkokohtaisten arvo- ja jakaumamatriisien että referenssimatriisien ohjaamina. Referenssimatriiseina käytettiin kahden suomalaisen sahateollisuusyrityksen arvo- ja jakaumamatriiseja, joko sellaisenaan tai vähäisessä määrin muutettuna. Leimikkokohtaisia matriiseja oli kahta tyyppiä: todellisen, hakkuukoneen keräämän runkodatan ja estimoidun, leimikoiden ennakkomittausdatasta koostetun runkodatan perusteella tuotettuja. Tavoitetukkijakaumien ja toteutuneiden tukkijakaumien välisen yhteensopivuuden mittaamiseen tarkoitettuja mittareita evaluoitiin sekä teoreettisin että kokeellisin analyysein. Evaluoitavia mittareita oli neljä: (1) perinteinen jakauma-aste, (2) khi-toiseen testistatistiikkaan perustuva mittari, (3) Laspeyres’n määräindeksi ja (4) hintapainotettu jakauma-aste. Tutkimus vahvistaa, että tavoitetukkijakauman ja toteutuneen tukkijakauman välisen yhteensopivuuden maksimointi johtaa useimmissa tapauksissa suurempaan kuitupuukertymään ja pienempään tukkikertymään. Hintamatriisien etukäteissäätö näyttää parantavan tavoitetukkijakauman ja toteutuneen tukkijakauman välistä yhteensopivuutta leimikkotasolla, edellyttäen että säätöön käytettävä runkodata vastaa täysin leimikon todellista runkodataa. Kumulatiivisella tasolla hintamatriisien etukäteissäädöstä ei näyttäisi olevan hyötyä. Kokonaistavoitejakauman ositus leimikkokohtaisiin osatukkijakaumiin paransi kokonaistavoitejakauman ja kumulatiivisen toteutuneen tukkijakauman välistä yhteensopivuutta riippumatta leimikkokohtaisten tavoitejakaumien generointiin käytetyn runkodatan alkuperästä. Evaluoitujen neljän yhteensopivuusmittarin välillä ei havaittu merkittäviä suorituskykyeroja.
Avainsanat
puunkorjuu;
katkonnan optimointi;
simulointi;
sumea säätö;
geneettiset algoritmit;
yhteensopivuus
-
Kivinen,
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
Sähköposti
veli.kivinen@helsinki.fi
Julkaistu 11.4.2007
Katselukerrat 4784
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.37 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Kivinen, V.-P. & Uusitalo, J. 2002. Applying fuzzy logic to tree bucking control. Forest Science 48(4): 673-684.
Kivinen, V.-P. 2004. A genetic algorithm approach to tree bucking optimization. Forest Science 50(5): 696-710.
Kivinen, V.-P. 2006. A forest-level genetic algorithm based control system for generating stand-specific log demand distributions. Canadian Journal of Forest Research 36(7): 1705-1722.
https://doi.org/10.1139/X06-055
Kivinen, V.-P., Uusitalo, J. and Nummi, T. 2005. Comparison of four measures designed for assessing the fit between the demand and output distributions of logs. Canadian Journal of Forest Research 35(3): 693-702.
