Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Accurate predictions of work productivity are crucial for fully mechanized harvesting. Predictive models are thus employed to, for instance, estimate the duration of a harvesting operation. If these predictions are inaccurate, planning failures of forest companies may occur. The employed models are developed based on time studies or follow-up studies, and due to the diverse work conditions and the choices of the modeler, models’ characteristics, such as independent variables and predictive capabilities, will differ considerably. Despite the models’ significance, there are few publications that have scrutinized models for fully mechanized harvesting in terms of the models’ independent and dependent variables, mathematical structures, coefficients of determination, the quantity of operators used for collecting data, the equipment used for time measurement, incorporation of delays, and potential regional or harvesting method-based differences. Therefore, a literature review was conducted to scrutinize productivity models for harvesters, feller-bunchers, and harwarders, aiming to better understand and explain the observed variability in models. One-hundred-and-fifteen publications containing models were identified, and the publications originated from six continents, 22 countries, and covered a wide range of forest types and work conditions. The review identified several differences in terms of equipment type used, with hand-held computers being the most common. However, more than a third of the publications did not specify equipment type. The number of operators studied also varied considerably, where most publications focused on a single operator, but the number of operators ranged from 1-120. In more than a third of publications, the number of operators could not be ascertained. Regarding their experience, it ranged from only a couple of months to several decades of expertise.
In the publications, 422 models were identified, and several commonalities as well as differences between models and publications were identified. For example, the majority of publications used piece size (tree volume or diameter at breast height) as a predictor, but there was a large variation in which additional predictors were used. Regional, as well as harvesting method-based differences, were also identified. It was, for instance, more common to model work cycle time and include movement/distances travelled-based and work cycle-based variables in North American publications, as well as in publications focusing on full-tree harvesting, than in other publications. Notable regional differences were also identified regarding models’ mathematical structure. Publications from Asia, Eastern Europe, and North America predominantly developed purely linear models, a trend not apparent in other regions. Predictive capabilities of models also varied considerably, where some explained almost nothing, while others explained almost all variation. In terms of delays, most publications excluded them, while, when they were included, several approaches could be observed.
This review identified several regional and harvesting method-based differences in modelling practices for harvesters, feller-bunchers, and harwarders. Not only did this review identify differences, it is also a compilation of productivity models which facilitates easier access and identification of available productivity models published in 2013-2023.

Noggranna prediktioner av arbetsproduktivitet är avgörande för fullt mekaniserad avverkning. Prediktiva modeller används därför för att, till exempel, förutsäga hur lång tid en avverkning kommer ta. Om dessa förutsägelser är felaktiga kan planeringen för skogsföretag misslyckas. Modellerna som används är baserade på tidsstudier eller uppföljningsstudier, och på grund av varierande arbetsförhållanden och modellerarens val kommer modellers egenskaper, såsom oberoende variabler och prediktiva förmågor, att skilja sig avsevärt. Trots modellernas viktiga betydelse finns det få publikationer som har granskat modeller för fullt mekaniserad avverkning i form av modellernas oberoende och beroende variabler, matematiska struktur, determinationskoefficienter, antal operatörer som använts för datainsamling, utrustning för tidsmätning, inkludering av uppehåll, och potentiella regionala eller avverkningsmetod-baserade skillnader. En litteraturstudie har därför genomförts för att identifiera och granska produktivitetsmodeller för skördare, fällare-läggare, och drivare, med syftet att bättre förstå och förklara den observerade variabiliteten i modeller. Ett-hundra-femton publikationer som innehöll modeller identifierades, där publikationerna härstammade från sex kontinenter, 22 länder, och täckte ett brett spektrum av olika skogstyper och arbetsförhållanden. I litteraturstudien identifierades flera skillnader angående utrustning för tidsmätning, och att handburna datorer var den vanligaste typen. I mer än en tredjedel av publikationerna specificerades dock inte typen av utrustning. Angående antal operatörer som använts fanns även här en stor variation, där de flesta av publikationerna fokuserade på en operatör men att intervallet sträckte sig mellan 1-120 individer. I mer än en tredjedel av publikationer kunde antalet operatörer inte fastställas. Gällande deras erfarenhet varierade den mellan endast ett par månader till flera årtionden.
I publikationerna identifierades 422 modeller och flera likheter samt skillnader mellan modeller och publikationer identifierades. Till exempel använde majoriteten av publikationer trädstorlek (volym eller brösthöjdsdiameter) som oberoende variabel, men det fanns en stor variation av ytterligare variabler som användes. Regionala såväl som avverkningsmetod-baserade skillnader identifierades också. Det var, till exempel, vanligare att modellera tid för en arbetscykel och inkludera rörelse/distans-baserade och arbetscykel-baserade oberoende variabler i nordamerikanska publikationer, såväl som i publikationer som fokuserade på helträdsmetodsavverkning, jämfört med andra publikationer. Märkbara regionala skillnader identifierades även angående modellernas matematiska struktur. Publikationer från Asien, Östeuropa, och Nordamerika utvecklade i en större grad rent linjära modeller jämfört med andra regioner. En variation observerades även gällande modellernas prediktionsförmåga, där vissa förklarade nästan ingen men där andra förklarade nästan all variation. Angående inkludering av uppehåll i modeller observerades det att majoriteten exkluderade dem, men att när dem väl inkluderades fanns flera variationer på hur de implementerades.
Denna litteraturstudie identifierade flera regionala och avverkningsmetod-baserade skillnader angående modellutveckling för skördare, fällare-läggare, och drivare. Utöver att denna litteraturstudie identifierade skillnader, fungerar den även som en modellsamling som kan underlätta tillgång och identifiering av tillgängliga produktivitetsmodeller som publicerats mellan 2013-2023.