Analyse der prozessabhängigen Kosten der mechanisierten Buchenaufarbeitung
Analysis of the process-dependet costs of mechanized beech processing
von Fabian Böttcher
Datum der mündl. Prüfung:2021-02-10
Erschienen:2021-04-29
Betreuer:Prof. Dr. Bernhard Möhring
Gutachter:Prof. Dr. Bernhard Möhring
Gutachter:Prof. Dr. Dirk Jaeger
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http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8560
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Zusammenfassung
Englisch
This dissertation focuses on the analysis of the process-dependent costs of mechanized beech processing within a productivity model. Although numerous models exist that describe the mechanized processing time, these models are commonly limited to conif-erous timber or only apply to weaker dimensions of beech or hardwood stands. Since beech stands in Germany tend to increase in terms of area and standing timber (BMEL, 2014, p. 16), more research in this context is needed. Furthermore, the technical devel-opments of the last years allow an increasing utilization of harvesters also in higher di-mensioned beech stands (Kleinschmit, 2015, p. 43). However, models describing the process and particularly the process-dependent costs of mechanized processing of beech over 40 cm DBH are missing. In addition, research on the influence of many (potential) cost drivers of mechanized beech processing is scare, even though other cost drivers play a role in the harvest of larger trees. The present work integrates the principles of the piece-volume-law into a productivity model. The analysis shows that the findings regarding the piece-volume-law of Hilf (1928) also apply to modern forest operations. The results can be summarized as follows: The productivity of mechanized beech processing is mainly influenced by the tree vol-ume. With increasing tree volume, the productivity increases up to the point of 40 to 50 cm DBH and decreases in terms of shrinking marginal productivity. Besides the tree volume, trunk quality and crown type are the most important morphological cost drivers for mechanized beech processing. An increasing number of assortments reduces the productivity only slightly but leads to significantly stronger productivity losses for sub-sequent processes. Furthermore, it seems appropriate to analyse the individual activities separately in addition to an overall model of the process in order to identify additional relevant cost drivers. The results reveal the relevance of this work as well as a need for further research on this topic. It becomes apparent, that it is economically beneficial to analyse forest processes in detail: Especially in the analysis of the individual activities the impact of the cost drivers can be identified. Future research should focus on the influence of the harvester system, especially in the regard to additional activities. In summary, the dissertation can be seen as a first step to fill the existing research gaps and to create a model that allows to identify relevant cost drivers. For both theory and practice it is a useful tool to predict the process-dependent costs of mechanized beech processing.
Keywords: beech; harvester; direct costs; productivity model; costdriver; mechanized processing; statistical modeling
Deutsch
Im Fokus dieser Arbeit steht die Analyse der prozessabhängigen Kosten der mechani-sierten Buchenaufarbeitung im Rahmen eines forstlichen Produktivitätsmodells. Obwohl zahlreiche Modelle zur Erklärung der mechanisierten Aufarbeitungszeit existieren, be-schränken sich diese vorzugsweise auf Nadelholzbestände oder aber gelten nur für schwächere Buchen- bzw. Laubholzbestände. Dieses Vorgehen ist kritisch zu betrach-ten, da der flächenmäßige Anteil an Buchenbeständen in Deutschland sowie deren durchschnittliche Vorräte und Bestandesalter tendenziell immer weiter ansteigen (BMEL, 2014, S. 16). Weiterhin erlauben die technischen Entwicklungen der letzten Jahre eine zunehmende Harvester-Nutzung auch in stärker dimensionierten Buchenbe-ständen (Kleinschmit, 2015, S. 43) – es fehlen jedoch Modelle, die den Prozess und speziell die prozessabhängigen Kosten der mechanisierten Aufarbeitung von Buchen über 40 cm BHD beschreiben. Hinzu kommt, dass über den Einfluss vieler (potentieller) Kostentreiber der mechanisierten Buchenaufarbeitung keine Erkenntnisse bestehen, ob-wohl bei der Ernte stärkerer Bäume erwartungsgemäß andere Kostentreiber eine relevan-te Rolle spielen als bei der Ernte schwächerer Bäume. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an, wobei das Prinzip des Stückvolumen-gesetzes in die Erstellung eines Produktivitätsmodells integriert wurde. Es konnte ge-zeigt werden, dass die grundlegenden Erkenntnisse von Hilf (1928) auch für moderne forstliche Prozesse gelten. Die präsentierten Befunde dieser Arbeit lassen sich dabei wie folgt zusammenfassen: Die Produktivität der mechanisierten Buchenaufarbeitung wird vorrangig durch das Baumvolumen beeinflusst. Mit zunehmenden Baumvolumen steigt die Produktivität bis zum Punkt der Leistungsgrenze (40 bis 50 cm BHD) an und sinkt im Zuge der negativen Grenzproduktivität danach wieder ab. Die Stammqualität und der ausgebildete Kronentyp bilden neben dem Baumvolumen die wichtigsten morpho-logischen Kostentreiber für die mechanisierte Buchenaufarbeitung. Eine steigende Komplexität der Aushaltung vermindert die Aufarbeitung nur geringfügig, führt aber zu deutlich stärkeren Produktivitätseinbußen für die vor- und nachgelagerten Prozesse. Weiterhin erscheint es dienlich, neben einem Gesamtmodell des Aufarbeitungsprozesses die einzelnen Aktivitäten separat zu analysieren, um auf diese Weise zusätzliche signifi-kante Kostentreiber zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen – insbesondere vor dem Hintergrund des zunehmenden Anteils an Buchenbeständen in den deutschen Wäldern – die große Relevanz sowie den Bedarf von Forschungsarbeiten zu dieser Thematik. Die Arbeit verdeutlicht, dass es gewinn-bringend ist, forstliche Prozesse im Detail zu analysieren, da sich speziell in der Analyse der Aktivitäten die wirkliche Stärke der Kostentreiber identifizieren lässt. Ein besonde-res Augenmerk zukünftiger Forschungsarbeiten sollte im Besonderen auf den Einfluss des Harvestersystems, speziell im Kontext auftretender Zusatzaktivitäten, gerichtet werden. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Dissertation einen ersten Schritt zur Beantwortung der bestehenden Forschungslücken darstellt und ein Modell schafft, welches sowohl in der Theorie als auch Praxis sinnvoll zur Vorhersage der pro-zessabhängigen Kosten der mechanisierten Buchenaufbereitung genutzt werden kann.
Schlagwörter: Buche; Harvester; prozessabhängige Kosten; Stückvolumengesetz; Kostentreiber; Starkholzernte