Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The objective of this thesis was to develop a method for the planning of road upgrading at Holmen Skog, a Swedish forest company. A critical issue for creating such plans is to identify roads that are suitable to upgrade to a standard that can handle heavy traffic during spring thaw, since spring thaw is a bottle neck for transporting timber. The method was tested in a case study at a district.

The work consisted of two parts. The first was to retrieve and prepare geographical data for the roads. This work was mainly done in a GIS (Geographical Information System) program. The second part consisted of using this data in an optimization problem where the objective was to minimize total upgrading costs for a road upgrading plan. The optimization problem was divided into a hierarchy of two problem levels. For each level, a linear programming problem was formulated. The top level included the entire area, and the lower level was applied for each of a number of subareas. A number of different problems were solved, with different demand constraints, or harvest levels.

The result show that it was only profitable to use optimization when harvesting volumes were large, at least 100 000 m3fub. For smaller harvesting volumes, manually created road plans were fully comparable with the optimized road plans. An advantage of using optimization was that the road projects were less scattered within a road system, independently of harvesting volumes. The cost savings of this, considering less moving of construction machinery and harvesting machines, were not included in this work, but if they were it would probably have been shown that the optimization is more profitable also for lower harvest volumes. Furthermore it is obvious that the single most cost reducing factor is road length. The road could therefore be based on road length instead of cost. The benefit of this is that several time consuming steps in the data preparation process could be avoided and also several uncertain calculations.

The potential in preparing future road plans are great, both concerning quality and efficiency. Quality could for example be improved by the development of the connection between roads and harvesting areas, in this paper only the forwarding distance has been used. The efficiency could be improved by having road databases ready to use out in the districts.

Målet med detta examensarbete var att skapa en vägplan för ett av Holmen Skogs distrikt. Det vill säga en traktbank av vägar som är lämpliga att upprusta till tjälsäker standard. Meningen med detta var att finna en arbetsmetodik för att skapa en vägplan som var tillämpbar inom hela företaget. Vägplanen skall sedan användas som ett beslutsstöd vid vägupprustning.
Arbetet kan delas upp i två delar, bearbetning av geografisk data och optimering av geografisk data. Bearbetning skedde till största delen i ett GIS (Geografiskt informationssystem) program där syftet var att sammanställa en digital vägdatabas. Informationen i vägdatabasen användes sedan i optimeringen. Vid optimeringen användes linjär programmering i två steg, där lägsta möjliga kostnad brukades som mål.
Resultatet visar att det kostnadsmässigt enbart är meningsfullt att optimera vid större avverkningsvolymer, minst 100 000 m3fub. Vid mindre avverkningsvolymer är en manuellt selekterad vägplan fullt jämförbar med motsvarande optimerad. Ytterligare fördelar med att använda en optimering är att vägarna hamnar mer samlat inom ett vägsystem oberoende av avverkningsvolym. Den sänkta kostnaden detta skapar med mindre maskinflyttar vid vägprojektering och avverkning är inte inkluderade i kalkylerna för detta arbete. Dock borde detta göra optimeringen meningsfull även vid lägre avverkningsvolymer. Vidare är det tydligt att den enskilt viktigaste kostnadsreglerande faktor är väglängd. Detta gör att en optimering eller manuell selektering av vägplan skulle kunna göras på basis av väglängd istället för kostnad. Fördelen med detta är att flertalet tidsödande steg i processen skulle kunna undvikas, liksom osäkerheter i kostnadsberäkningarna.
Utvecklingspotentialen vid beredningen av framtida vägplaner är stora, både vad gäller kvalitet och effektivitet. Kvaliteten skulle till exempel kunna förbättras genom att kopplingen mellan bestånd och vägar utvecklades, i detta arbete användes enbart närmaste skotningsavstånd. Effektiviteten skulle bland annat kunna höjas genom att färdiga vägdatabaser fanns att tillgå på distrikten.