| dc.description.abstractger | Einleitung: Hochmechanisierte Holzerntesysteme bestehend aus Harvester und Forwarder
entsprechen dem Stand der Technik innerhalb der modernen Holzernte. Die Dürren der vergangenen
Jahre, konsekutiver Borkenkäferbefall und damit in Verbindung stehendes großflächiges Absterben
von Wäldern, insbesondere Fichtenreinbeständen (Picea abies), hat einmal mehr gezeigt, dass die
vollmechanisierte Holzernte aufgrund der hohen Produktivität und der hohen Arbeitssicherheit am
Markt unerlässlich ist. Harvester fällen Bäume, arbeiten diese entsprechend der Sortimentierung auf
und legen die Abschnitte am Rand der Rückegasse ab. Forwarder laden die Abschnitte möglichst
sortenrein und bringen diese dann zum Polterplatz.
Aufgrund der Vielschichtigkeit und Heterogenität von Forstflächen üben diverse Faktoren einen
Einfluss auf die Produktivität dieser Holzerntesysteme aus. Insbesondere Bestandes- und
Rundholzparameter, das Gelände, die Leistung und Zuladung der Forstmaschinen und organisationale
Aspekte bestimmen Produktivität, Emissionen, sowie den Grad an Pfleglichkeit der Holzernte.
Forstwissenschaftliche Untersuchungen der vergangenen Jahre zeigten, dass insbesondere auch der
Forstmaschinenführer einen erheblichen Einfluss auf diese Parameter ausübt. Erfahrung spielt ebenso
wie die kognitiven Fähigkeiten eine Rolle hinsichtlich der “Performance”, die auf Großmaschinen
gezeigt werden kann. Die mentale Beanspruchung ist bei Forstmaschinen als hoch einzustufen. Des
Weiteren spielen Arbeitsweisen bei der ökonomischen Leistungsfähigkeit sowie der ökologischen und
sozialen Verträglichkeit der Holzernte eine bedeutende Rolle. Arbeitsweisen kennzeichnen die
individuell-subjektive Ausführung von Arbeitsmethoden, beispielsweise je nach Forstmaschinenführer
unterschiedliche Ausprägungen der Kranbedienung. Diese Arbeitsweisen können sich im Zweifel auch
negativ auf das Arbeitsergebnis bei Holzerntemaßnahmen auswirken. Um den Maschinenführer bei
der Arbeit zu unterstützen, und um die Produktivität sowie ein noch bestandesschonenderes Arbeiten
zu erreichen, haben sich am Markt in den vergangenen Jahren Assistenzsysteme wie
Kranspitzensteuerungen und drehbare Kabinen etabliert.
Gerade diese Analyse der Wechselwirkungen zwischen Arbeitsweisen und Maschinenführerassistenz
stellte den Kern der vorliegenden Arbeit dar. Arbeitsweisen scheinen die ökonomischen, ökologischen
und sozialen Auswirkungen der hochmechanisierten Holzernte entscheidend zu beeinflussen,
verbleiben aber weitestgehend undefiniert und unbekannt in ihren Ausprägungen und Auswirkungen
im Rahmen der Bedienung von Forstmaschinen. Insbesondere die Leistung des Forwarderfahrers ist
ebenfalls entscheidend für die Gesamtproduktivität hochmechanisierter Holzerntesysteme. Das Laden
macht rund die Hälfte der Gesamtzykluszeit beim Forwarder aus. Auch hier ist jedoch unklar, wie sich
Arbeitsweisen von Forwarderfahrern auf den Zeitbedarf pro Ladezyklus auswirken. So resultieren je
nach Vorarbeit des Harvesterfahrers und der Positionierung des Tragschleppers beispielsweise unterschiedliche Ladedistanzen, Ladewinkel und Ablagewinkel von Rundholzabschnitten. Weiterhin
bleibt unklar, inwieweit Maschinenführerassistenz in der Lage ist, die Ladezyklusdauer beim Forwarder
zu senken. Daher verfolgte die vorliegende Arbeit folgende Ziele: Erstens sollte eine Definition und
Einordnung von positiven und negativen Arbeitsweisen im Rahmen der hochmechanisierten Holzernte
vorgenommen werden. Zweitens sollten in einer Feldstudie die Auswirkungen verschiedener
Ladedistanzen, Ladewinkel und Ablagewinkel von Rundholzabschnitten, teilweise resultierend aus der
Vorarbeit des Harvesters, auf die Ladezyklusdauer untersucht werden. Drittens war es erklärtes Ziel
der vorliegenden Arbeit, im Rahmen einer weiteren Studie die Auswirkungen der Nutzung von
Maschinenführerassistenz auf die Ladezyklusdauer von Forwardern zu untersuchen.
Material und Methoden Publikation I: Zur Erreichung der Forschungsziele wurde je nach Publikation
ein mehrstufiger Ansatz gewählt. Da Arbeitsweisen und deren Auswirkungen im Rahmen der
hochmechanisierten Holzernte weitestgehend unbekannt sind, wurde im Rahmen von Paper I eine
Kombination aus Literaturanalyse und Experteninterviews angewandt. Die Literatursuche folgte dem
PRISMA-Ansatz und integrierte letztendlich 16 Referenzen in die Analyse, in denen Hinweise auf
positive und negative Arbeitsweisen zu finden waren. Im Rahmen der Expertenbefragungen wurde ein
teilstrukturierter Interviewleitfaden entwickelt. Nach den Interviews mit 15
Forstmaschinenführerausbildern aus Deutschland, Schweden und Norwegen wurden die Audiodateien
transkribiert, anonymisiert und mit der Software MAXQDA ausgewertet. Die Zuordnung der für das
Forschungsziel relevanten Aussagen erfolgte mittels eines Kodiersystems.
Ergebnisse Publikation I: Die Ergebnisse von Paper I zeigten, dass Arbeitsweisen von
Forstmaschinenführern sowohl die Produktivität, als auch den Maschinenverschleiß oder auch
Kraftstoffemissionen hochmechanisierter Holzerntesysteme entscheidend beeinflussen. Die
Literaturanalyse zeigte, dass wissenschaftliche Literatur bis dato Arbeitsweisen nur unzureichend
berücksichtigt. Die Befragungen hingegen brachten eine umfangreiche Liste von Arbeitsweisen in
Kranarbeit, Positionierung der Maschinen, Arbeitsorganisation, Wertschöpfung und Teamarbeit
hervor. Arbeitsweisen können dann als positiv bezeichnet werden, wenn die Produktivität einzelner
Systemkompartimente steigt, der Kraftstoffverbrauch und damit Kohlenstoffdioxidemissionen sinken,
die Wertschöpfung durch optimierte Aushaltung optimiert oder die Zusammenarbeit zwischen
Harvester- und Forwarderfahrer verbessert wird. Auf Basis der Ergebnisse können „positive“
Arbeitsweisen folgendermaßen quantifiziert werden (Auszug): Die Positionierung der Maschine in
Reichweite möglichst vieler zu fällender Bäume (Harvester) oder zu ladender Abschnitte (Forwarder),
die regelmäßige Umpositionierung des Kranvollernters bzw. Tragschleppers, eine regelmäßige
Durchführung der Maschinenwartung, das Anpassen der Krangeschwindigkeit auf die persönlichen
Präferenzen des Maschinenführers, oder das sortimentsweise Ablegen der Abschnitte nach der Aufarbeitung (Harvester) bzw. der Einsatz des Teleskops bei der gesamten Kranarbeit. Wenn ein
Maschinenführer diese und weitere Aspekte nicht beachtet (Publikation I), sind die Arbeitsweisen als
„negativ“ zu kennzeichnen.
Material und Methoden Publikation II: Im Rahmen von Paper II wurden zur Untersuchung der
Auswirkungen von Ladeentfernung, Ladewinkel und Ablagewinkel von Rundholzabschnitten auf die
Ladezyklusdauer beim Forwarder standardisierte Ladezyklen abgebildet. Ein professioneller
Forstmaschinenführer hatte die Aufgabe, auf einem realitätsnahen Forwardersimulator am Forstlichen
Bildungszentrum in Münchehof Ladezyklen durchzuführen. Um die Szenarien zu variieren, wurden fünf
verschiedene Ladeentfernungen (3 m, 4 m, 5 m, 6 m, 7 m) in drei Ladewinkeln (45°, 90° und 135°
azimutal zur Maschinenachse) getestet. Innerhalb dieser 15 Ladepositionen wurden die Ablagewinkel
der Rundholzabschnitte variiert (45°, 90° und 135° zur Maschinenachse). 45 Versuchssettings,
versehen mit jeweils 10 Wiederholungen, resultierten in insgesamt 450 Ladezyklen, die mit Stoppuhr
und Video aufgenommen wurden.
Ergebnisse Publikation II: Die Ergebnisse der ersten Feldstudie, veröffentlicht in Paper II zeigten, dass
Arbeitsweisen von Forstmaschinenführern einen erheblichen Einfluss auf den Zeitbedarf pro
Ladezyklus ausüben können. Alle getesteten Variablen (Ladeentfernung, Ladewinkel und Ablagewinkel
von Rundholzabschnitten) hatten einen signifikanten Einfluss auf die Ladezyklusdauer. Auf Basis der
Ergebnisse konnten optimale Ladezonen identifiziert werden. Der höchste Zeitbedarf zum Laden
wurde im Nahbereich an der Maschine (3 m) sowie in weiteren Entfernungen beobachtet (7 m),
innerhalb dieser beiden Varianten konnte kein signifikanter Unterschied herausgearbeitet werden. In
mittleren Ladeentfernungen (4-6 m) bestanden hingegen signifikante Unterschiede zur 3- und 7 m-
Ladeentfernung. Die Ladezyklusdauer stieg ebenfalls mit steigendem Ladewinkel. Der geringste
Zeitbedarf war hier bei 45° respektive 90° zu beobachten. Auch mit steigendem Ablagewinkel stieg die
Ladezyklusdauer. Im Vergleich zur Referenzvariante waren signifikante Steigerungen des Zeitbedarfs
um bis zu 75% zu beobachten, sofern der Maschinenführer nah an der Maschine (3 m), im 135° Winkel
arbeitete, und unter Berücksichtigung eines Rundholzablagewinkels von 90° Abschnitte in den
Rungenkorb legte.
Material und Methoden Publikation III: Im Rahmen von Paper III wurde dieses Design adaptiert und
ergänzt. Der Maschinentyp sowie der Maschinenführer wurden gewechselt, die Ladewinkel (55°, 90°
und 125° zur Maschinenachse) und -entfernungen (4 m, 5.5 m, 7 m, 8.5 m, 10 m) angepasst. Da
Maschinenführerassistenz (Kranspitzensteuerung, “IBC” und drehbare Kabine von John Deere) in ihrer
Auswirkung auf die Ladezyklusdauer untersucht wurde, wurden die 15 Ladepositionen mit vier
Varianten versehen: 1. IBC und drehbare Kabine deaktiviert; 2. IBC deaktiviert und drehbare Kabine
aktiviert; 3. IBC aktiviert und drehbare Kabine deaktiviert; 4. IBC und drehbare Kabine aktiviert. Insgesamt 60 Teilvarianten wurden mit einer Wiederholungszahl von 10 versehen und resultierten in
der Aufnahme von 600 Ladezyklen insgesamt, mit Stoppuhr und Video.
Ergebnisse Publikation III: Die Ergebnisse in Paper III zeigten, dass drehbare Kabinen allein keinen
signifikanten Einfluss auf die Ladezyklusdauer beim Forwarder ausübten. Kranspitzensteuerungen
hingegen hatten einen signifikanten Einfluss auf die Ladezyklusdauer. Sofern Kranspitzensteuerungen
und drehbare Kabinen hingegen gemeinsam eingesetzt wurden, reduzierte sich die Ladezyklusdauer
signifikant um bis zu 14% pro Ladezyklus. Die Auswirkungen der Assistenzsysteme zeigten sich
hauptsächlich in mittleren Ladeentfernungen (5.5-8.5 m), im Nahbereich an der Maschine (4 m) und
in weiten Ladeentfernungen (10 m) war der Effekt geringer. Die kürzeste Ladezyklusdauer wurde in 4
m Ladeentfernung erreicht, in einem Ladewinkel von 55°, unter Einsatz von Kranspitzensteuerung und
drehbarer Kabine. Im Vergleich zu dieser Variante erhöhte sich die Ladezyklusdauer signifikant um
66%, wenn in 10 m Entfernung im 55°-Winkel unter Ausschluss von Kranspitzensteuerung und
drehbarer Kabine gearbeitet wurde.
Allgemeine Diskussion: Die Ergebnisse von Paper I zeigten, dass Arbeitsweisen und Produktivität, in
den vorliegenden Studien gemessen an der Ladezyklusdauer, eng miteinander verflochten sind. Die
gewährten Einblicke in Arbeitsweisen von Forstmaschinenführern können aufgrund der begrenzten
Stichprobenanzahl nicht die volle Grundgesamtheit der Forstmaschinenführer in Deutschland und
Skandinavien repräsentieren. Da aber keine qualifizierte Schätzung der in Deutschland und
Skandinavien tätigen Maschinenführer möglich ist, wurde sich zur Durchführung explorativer
Expertenbefragungen entschieden. Aufgrund des hohen Levels an Professionalität der Befragten sowie der (oft) langjährigen Erfahrung und einer hohen Anzahl an aus- und fortgebildeten Personen ist aber davon auszugehen, dass die identifizierten Arbeitsweisen auch in der Praxis eine bedeutende Rolle
spielen. Die Literaturanalyse zeigte vor allem, dass Definitionen von Arbeitsweisen in der
forstwissenschaftlichen Forschung bis dato eher als Nebenergebnisse von Untersuchungen auftraten.
Eine Untersuchung von Arbeitsweisen als solchen mit ihren Auswirkungen auf verschiedene Aspekte
in der Zusammenarbeit zwischen Harvester und Forwarder wird ausdrücklich empfohlen. In diesem
Zusammenhang zeigten die Ergebnisse aus Paper II einen statistisch signifikanten Einfluss von
Ladeentfernung, Ladewinkel und Ablagewinkel von Rundholzabschnitten auf die Ladezyklusdauer
beim Forwarder. Die Ergebnisse sind aufgrund des geringen Stichprobenumfanges zwar differenziert
zu betrachten. Vorstudien und Beobachtungen von anderen Maschinenführern legen jedoch nahe,
dass die beobachteten Muster auch dort auftreten können. Aus den Ergebnissen lassen sich daher
Schlüsse ziehen, die im Rahmen der Definition von “best practices” bei der Arbeit von
hochmechanisierten Holzerntesystemen genutzt werden können. Ein Harvesterfahrer sollte die
Rundholzabschnitte möglichst nah und rechtwinklig an der Gasse ablegen, der Forwarderfahrer sollte
sich dergestalt positionieren, dass die Ladeentfernung möglichst kurz, der Ladewinkel nicht über 90°
liegen sollte. Die Ergebnisse können so auch in der Forstmaschinenführerausbildung eingesetzt
werden. In Paper III wurde gezeigt, dass insbesondere beim Einsatz von drehbaren Kabinen und
Kranspitzensteuerung gemeinsam Synergien entstehen, die die Ladezyklusdauer eines Forwarders um bis zu 14% signifikant reduzieren können. Aufgrund des geringen Stichprobenumfanges sind auch hier die Ergebnisse differenziert zu betrachten. Auf Basis von Erfahrungsberichten und Beobachtungen
sowie den Ergebnissen anderer wissenschaftlicher Studien ist jedoch davon auszugehen, dass sich die vorgestellten Ergebnisse mit der Praxis decken. Dies zeigt, dass der Einsatz von Fahrerassistenz positive
Auswirkungen auf die Ladezyklusdauer, und damit auch die Produktivität in der Holzernte, haben kann.
Nicht untersucht wurden Effekte von Fahrerassistenz auf die mentale und körperliche Beanspruchung.
Es liegt jedoch nahe, dass insbesondere der Einsatz von Kranspitzensteuerungen die mentale
Beanspruchung reduzieren könnte, da die Teleskopfunktion nicht mehr bedient werden muss. Eine
drehbare Kabine kann auf Basis von Beobachtungen zu einer deutlich reduzierten Anzahl von für den
Oberkörper schädlichen Bewegungen führen.
Insgesamt ist festzustellen, dass sich die mitteleuropäische Forstwirtschaft aufgrund von Kalamitäten
und technischen Neuerungen im Umbruch befindet. Hochmechanisierte Holzerntesysteme haben sich
aus Gründen der Produktivität und Arbeitssicherheit seit mehreren Jahrzehnten am Markt etabliert.
Technische Revolutionen sind in den kommenden Jahren eher nicht zu erwarten, weshalb
hochmechanisierte Holzerntesysteme, die einen bedeutenden Teil des gesamten
Holzproduktionsprozesses darstellen, am ehesten über integrative Datennutzung sowie den Einsatz
von Assistenzsystemen zu rationalisieren sind. In Zeiten akuten Fachkräftemangels gilt es in der
Forstwirtschaft, auch auf Forstmaschinen, umso mehr, gut qualifizierte und motivierte Fachkräfte zu
gewinnen und zu halten. Dies ist nicht ausschließlich über das Gehalt möglich – ein moderner
Arbeitsplatz, der den Maschinenführer entlastet und die Arbeitszufriedenheit erhöht, sollte genauso
Teil der Problemlösung sein. | de |
| dc.description.abstracteng | Introduction: Fully mechanized harvesting systems consisting of harvesters and forwarders represent
state-of-the-art technology within modern timber harvesting operations. The droughts of the past
years, consecutive bark beetle infestations and associated large-scale dieback of forests, especially of
pure Norway spruce (Picea abies) stands, have once again shown that fully mechanized timber
harvesting is well suited in the forestry sector due to high productivity and high occupational safety.
Harvesters fell trees, process them according to bucking instructions and place the logs along machine
operating trails. Forwarders load the logs, separated by assortment, and transport them to the landing.
Due to the complexity and heterogeneity of forest areas, various factors affect the productivity of
these harvesting systems. In particular, stand and assortment parameters, terrain-related aspects,
machine performance and -payload, and organizational aspects determine productivity, as well as
environmental impacts, and the quality of timber harvesting. Research of recent years has shown that
the forest machine operator in particular has considerable influence on these parameters. Experience
and cognitive ability play an important role in terms of the "performance" of large machines. Forest
machine operators work under high cognitive strain. Furthermore, work practices play a significant
role in the economic performance as well as the ecological impact and the acceptance of fully
mechanized timber harvesting within the population. Work practices characterize the individual
execution of work methods, e.g., different crane operation mannerisms. These work practices can also
have a negative impact on timber harvesting operations. To support the machine operator at work,
guarantee productivity, and to ensure high work quality, assistance systems such as boom-tip controls
and rotating cabins have become commonplace on the market in recent years.
The analysis of the interactions between work practices and operator assistance represents the core
part of the present work. Work practices seem to have a decisive influence on the economic and
ecological performance within timber harvesting. These work practices remain largely undefined and
unknown in terms of their characteristics and effects in the context of forest machine operations. The
performance of the forwarder operator is especially critical to the overall productivity of fully
mechanized timber harvesting systems. Taking a deeper look at forwarding activities, the loading
element occupies nearly 50% of the total forwarding cycle time. However, it is unclear how forwarder
operator work practices affect the time required per loading cycle. For example, depending on the
precursory work of the harvester operator and the positioning of the forwarder thereafter, different
loading distances, loading angles, and log orientation angles result. Furthermore, it remains unclear to
what extent machine operator assistance can reduce the forwarder’s loading cycle time. Therefore,
the present work pursued the following objectives: Firstly, to define and quantify positive and negative
work practices in the context of fully mechanized timber harvesting. Secondly, to quantify the effects of different loading distances, loading angles, and log orientation angles, partly resulting from the
harvester's precursory work, on the forwarder’s loading cycle time consumption. Thirdly, to investigate
the effects of the use of forest machine operator assistance systems on the time consumption per
loading cycle of forwarders.
Methods Paper I: To achieve the research objectives, a multi-stage approach was chosen comprising
three different studies reported in individual publications. Since work practices and their effects are
largely unknown in the context of fully mechanized timber harvesting, a combination of literature
analysis and expert interviews was performed within Paper I. The literature search followed the
PRISMA approach and ultimately integrated 16 references into the analysis where evidence of positive
and negative work practices was found. A semi-structured interview guide was developed as part of
the expert interviews. After conducting the interviews with 15 forest machine operator instructors
from Germany, Sweden and Norway, audio files were transcribed, anonymized, and analyzed using
MAXQDA software. A coding system was used to assign statements relevant to the research objective.
Results Paper I: The results of Paper I revealed that the work practices of forest machine operators
might have a decisive influence on productivity as well as machine wear and fuel emissions within fully
mechanized timber harvesting systems. The literature review showed that scientific literature only
sparsely covers the analysis of forest machine operator work practices. The interviews, on the other
hand, resulted in an extensive list of work practices within crane work, machine positioning, work
organization, value creation, and teamwork. Therefore, work practices can be described as positive if
they lead to increased productivity of both harvesters and forwarders, decreased fuel consumption
and thus carbon footprint, optimized value creation through optimized harvesting, or simply improved
cooperation between harvester and forwarder operators. Based on the results, “positive” work
practices can be quantified as follows (excerpt): Positioning the machine within (“productive”) crane
reach of as many trees to be felled (harvester) or logs to be loaded (forwarder) as possible, frequent
repositioning of the machine, regular maintenance of the machine, crane speed adjustments related
to personal preferences, separate positioning of logs by assortment after processing (harvester) or
frequent use of the telescope during the entire crane operations. If a machine operator does not follow
these and other aspects (Paper I), the work practices methods can be considered as “negative”.
Methods Paper II: In Paper II, an experiment with standardized loading cycles was conducted to
investigate the effects of loading distance, loading angle, and log orientation angle on time
consumption of forwarder loading cycles. A professional forest machine operator was tasked with
performing loading cycles on a realistic forwarder simulator at the Forest Education Center in
Münchehof. To achieve a range of loading scenarios, five different loading distances (3 m, 4 m, 5 m, 6
m, 7 m) and three different loading angles (45°, 90° and 135° azimuthal to the machine axis) were tested. For each of these 15 loading positions, the log orientation angle was also varied (45°, 90° and
135° to the machine axis). These 45 test setups, with 10 repetitions each, resulted in a total of 450
loading cycles, recorded by stopwatch and video.
Results Paper II: The results of the first field study, published in Paper II, showed that work practices
of forest machine operators can have a significant impact on the time consumption per loading cycle
of a forwarder. All tested variables (loading distance, loading angle, and log orientation angle) had a
significant impact on the time required per loading cycle. Based on the results, optimal loading ranges
could be identified. On the opposite, the highest time requirement for loading was observed for the
distance range closest to the machine (3 m) and for the range furthest from the machine (7 m), where
no significant difference between the two distance ranges could be observed. However, in medium
loading distances (4-6 m), significant differences in loading time from the 3 m and 7 m loading distances
were observed. The loading cycle time also increased with increasing loading angles. The lowest time
requirement was observed for the 45° and 90° angles, respectively. The loading cycle duration also
increased with increasing log orientation angle. Compared to the reference replicate, significant
increases in loading cycle time of up to 75% were observed when the machine operator loaded logs
from close to the machine (3 m), at a 135° loading angle and a log orientation angle of 90°.
Methods Paper III: In Paper III, the methodology of Paper II was adapted and supplemented. The
machine type and the machine operator were changed, the loading angles (55°, 90° and 125° to the
machine axis) and loading distances (4 m, 5.5 m, 7 m, 8.5 m, 10 m) were adapted. Since the effect of
machine operator assistance (boom-tip control, "IBC" and John Deere rotating cab) on time
consumption per loading cycle was studied, the 15 loading positions were tested, but with four
variants: 1. IBC and rotating cabin deactivated; 2. IBC deactivated and rotating cabin activated; 3. IBC
activated and rotating cabin deactivated; 4. IBC and rotating cabin activated. A total of 60 sub-variants
were tested in 10 repetitions each, which resulted in a total of 600 loading cycles.
Results Paper III: The results of Paper III revealed that rotating cabins alone did not significantly reduce
time consumption per loading cycle for a forwarder. Boom-tip controls, on the other hand, significantly
reduced loading cycle time. When crane tip controls and rotating cabs were both activated, time
consumption per loading cycle was significantly reduced by up to 14%. The effects of these assistance
systems were mainly evident within medium loading distance (5.5-8.5 m) setups, while the effect was
smaller at closer (4 m) and further loading distances (10 m). The shortest time consumption per loading
cycle was achieved at 4 m loading distance, at a 55° loading angle, using boom-tip control and rotating
cabin assistance. Compared to this variant, the time consumption per loading cycle increased
significantly, by up to 66%, when working at a loading distance of 10 m, at a 55° loading angle, with
boom-tip control and rotating cabin deactivated.
General discussion: The results of Paper I showed that work practices of forest machine operators and
also their productivity (measured via time consumption per loading cycle within the present studies)
were closely linked. Due to the limited sample size, the insights provided into work practices of forest
machine operators cannot represent the working behavior of the full population of forest machine
operators in Germany and Scandinavia. However, expert interviews offered reasonable insight into the
work practices of machine operators working in Germany and Scandinavia. Due to the competence of
the interviewees to communicate interview responses proficiently, many years of experience and the
high number of trained and educated operators, it can be assumed that the identified work practices
also play a significant role in practice. Above all, the literature analysis showed that work practices in
forest science have only been sparsely characterized. An investigation into work practices and their
effects on different aspects within the cooperation between harvester and forwarder operator is
strongly recommended. Related to this aspect, the results of Paper II showed a statistically significant
effect of loading distance, loading angle, and log orientation angle on the forwarder´s time
consumption per loading cycle. Preliminary studies and observations of other machine operators
suggest that the observed patterns could hold true for the performance of other operators as well.
Therefore, conclusions can be drawn from the results that can be used in the context of defining "best
practices" within fully mechanized timber harvesting systems. Based on the results and therefore to
optimize forwarder loading, a harvester operator should deposit the logs as close to the machine
operating trail as possible (to reach optimal loading distances for the forwarder), at a 45° or 90° angle,
and the forwarder operator should position his machine so that the loading distance is as short as
possible, and the loading angle does not exceed 90°. The results can therefore also be used in forest
machine operator education. In Paper III, it was observed that synergies occur when rotating cabins
and boom-tip control are used simultaneously. This combination can significantly reduce the time
consumption per loading cycle of a forwarder by up to 14%. Based on experience reports and
observations, as well as the results of other scientific studies, it can be assumed that the results
presented are in-line with practice. This shows that the use of operator assistance can have positive
effects on the loading cycle duration, and thus also on productivity in fully mechanized timber
harvesting. The effects of operator assistance on mental and physical strain could not be investigated.
However, it seems likely that the use of boom-tip controls in particular, could reduce mental strain by
eliminating the need to operate the telescope. Based on observations, a rotating cabin could lead to a
reduced number of movements that are considered harmful to the upper body.
Overall, it can be stated that in Central European forestry change is underway due to catastrophic
events affecting the timber stock and technical innovations in the timber harvesting sphere. For
reasons of productivity and occupational safety, fully mechanized timber harvesting systems have
been commonplace in the timber harvesting sector for several decades now. Large-scale technical revolutions should not be expected in the coming years, which is why fully mechanized harvesting
systems, which represent a significant part of the entire wood production process, will most likely to
be rationalized through integrative data utilization and the use of operator assistance systems. In times
of tense labor markets, it is even more important to attract and retain well-qualified and motivated
specialists in forestry, including forest operations. This is not possible through attractive remuneration
alone - a modern workplace that relieves the machine operator and increases job satisfaction should
be part of the solution to the problem as well. | de |