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Fritz Frutig

Forschungsanstalt WSL

Istituto federale di ricerca WSL
Sistemi di produzione forestale
Zürcherstrasse 111
CH - 8903 Birmensdorf

Tel: +41 44 739 24 56
Fax: +41 44 739 22 15

Articolo

Autore/i: Fritz Frutig, Oliver Thees, Renato Lemm
Redazione: WSL, Svizzera
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Rilevamento automatizzato dei tempi di lavoro durante la raccolta del legname manuale tramite motosega

Praxistest mit einer Datenerfassungsbox auf der Motorsäge
Fig 1 - Il dispositivo di acquisizione dei dati utilizzato durante la prova pratica: un box di acquisizione automatica dei tempi di lavorazione applicato alla motosega registra automaticamente i tempi di lavorazione connessi con la raccolta manuale e meccanizzata del legname.
Foto: Fritz Frutig (WSL)

Studi sui tempi di lavorazione basati su una registrazione manuale dei dati sono complicati e piuttosto onerosi. Per tale motivo, l’Istituto federale di ricerca WSL ha sviluppato in collaborazione con l'Università tecnica di Rapperswil, un dispositivo di misurazione mobile per la registrazione automatizzata dei tempi di lavorazione con la motosega. Le prime prove eseguite sono state brillantemente superate.

I costi connessi con la raccolta del legname ammontano mediamente a circa il 60% dei costi complessivi di gestione sopportati dalle aziende forestali della Svizzera. Il calcolo preliminare dei costi di raccolta del legname durante i vari procedimenti di lavorazione del legname sono quindi estremamente importanti per ogni impresa forestale. Questo richiede la disponibilità di basi di calcolo affidabili.

Chiunque desidera ottenere dati esatti di questo genere, deve dapprima rilevare i tempi necessari per le varie fasi della raccolta del legname e determinare i principali fattori che ne influenzano l’entità in condizioni pratiche. Studi sui tempi di lavorazione effettuati tramite il cronometraggio manuale delle varie operazioni sono tuttavia assai onerosi e comportano di conseguenza dei costi piuttosto considerevoli.

I procedimenti di raccolta del legname altamente meccanizzati, come la lavorazione tramite veicolo abbatti-allestitore (Harvester) permettono di raccogliere i dati necessari per i modelli di produttività in gran parte tramite i computer di bordo di cui sono dotati. Nei procedimenti di raccolta del legname di tipo manuale (Fig. 1), per contro, si pone la questione se la tecnologia informatica oggi disponibile potrebbe essere impiegata anche in questo ambito per raccogliere dati in modo automatizzato.

La raccolta del legname tramite procedimenti manuali con uso della motosega è di particolare interesse poiché in Svizzera essa continuerà ad avere un ruolo importante a causa delle condizioni topografiche difficili e della elevata frammentazione a livello di proprietà boschive e di unità di gestione.

Requisiti per la registrazione dei tempi di lavoro

Il concetto di acquisizione automatica dei tempi di lavoro comprende tre componenti:

  1. Raccolta, durante la martellata, di dati riguardati gli alberi (valori di riferimento):
  2. Cronometraggio dei tempi di lavoro del conducente della motosega tramite un apposito apparecchio di acquisizione dati;
  3. Elaborazione dei dati tramite un programma per computer.

Per creare un modello di produttività, è necessario assegnare correttamente il tempo di lavoro alla guida di una motosega ad ogni specifico albero tagliato. Per tale ragione gli alberi da abbattere vengono numerati durante la martellata, rilevando il loro diametro a petto d’uomo e la loro specie. Sulla base di una tariffa può essere pertanto calcolato il volume di ogni albero. Questo influisce in modo significativo sul tempo di lavoro per albero e, rispettivamente, sulla produttività per unità di legname prodotto. Se necessario possono essere definiti ulteriori parametri che incidono sui tempi di lavorazione, come ad esempio la pendenza media del terreno.

L'obiettivo dell’acquisizione automatica dei tempi di lavorazione nella raccolta del legname manuale con motosega è di determinare il tempo di lavoro globale e quello di ogni singola fase. Per ogni albero deve essere possibile determinare i tempi di lavorazione per entrambe la fasi di abbattimento e di allestimento (sramatura/sezionamento). La fase di "abbattimento" comprende tutti i lavori eseguiti sull'albero in piedi fino al momento in cui esso si trova disteso al suolo. La fase di "sramatura/ sezionamento" comprende tutte le attività eseguite sull'albero abbattuto, fino all'inizio del taglio di abbattimento del prossimo albero.

Per evitare di alterare i dati sulla lavorazione inserendo tempi di lavoro improduttivi accidentali associati all’uso della motosega, i tempi di lavorazione vengono indicati sotto forma di ore di sistema produttive, comprendenti fino a 15 minuti di interruzioni brevi (n.d.t.: valore indicato tramite la sigla convenzionale di PSH15).

Acquisizione automatica dei tempi di lavorazione

Motorsäge mit Messgerät
Fig. 2 - Motosega dotata dell’apparecchio di acquisizione dei dati. Il suo funzionamento è stato regolare anche in condizioni operative difficili e, malgrado la costruzione robusta, l'operatore alla motosega non è praticamente stato ostacolato. Tecnicamente sarebbe possibile costruire un box di acquisizione dati ancora più compatto.
Foto: Fritz Frutig (WSL)
 

L’apparecchio di acquisizione dati deve essere progettato e fissato alla motosega in modo che esso non ne ostacoli la sua operatività. Per tutta la durata dei lavori esso sarà applicato sul coperchio del filtro dell'aria della motosega (Fig. 2), registrando in tal modo in continuo i movimenti della motosega. Esso si compone di una custodia impermeabile, di un numeratore per l'immissione del numero di albero in lavorazione e di indicatori LED per la visualizzazione dello stato dei rilevamenti (Fig. 3). Nell’apparecchio di acquisizione dati è integrato un accelerometro, sensore a 2 assi che rileva le vibrazioni della motosega, un set di batterie ricaricabili con un regolatore di tensione per garantire un’alimentazione costante ed un datalogger per la memorizzazione dei valori misurati.

Utilizzando l’apposito pulsante di selezione, l’addetto alla motosega immette dapprima il numero dell'albero marcato con colore spray sul fusto. Poi egli può iniziare subito a lavorare direttamente sull’albero da abbattere. L'ordine e la sequenza secondo la quale gli alberi vengono abbattuti può essere scelta liberamente. Dalle misure memorizzate è possibile valutare quanto tempo la motosega è stata impiegata dall’operatore per le singole fasi di lavorazione.

Utilizzando un apposito programma informatico, i dati delle misurazioni acquisiti dall’apparecchio e quelli riguardanti i protocolli della martellata possono essere elaborati insieme. Il programma determina i tempi di lavorazione per ogni albero, riconoscendo il momento che separa la fase di abbattimento da quella della sramatura. Inoltre, tutte le interruzioni del lavoro superiori ai 15 minuti vengono detratte dal tempo di lavoro. Il risultato è dato in ore di sistema produttivo comprese pause per una durata massima di 15 minuti (PSH15).

Il programma di elaborazione memorizza tutti i risultati in un foglio di calcolo Excel. Questa costituisce quindi la base per l'analisi statistica e per l’allestimento delle basi di calcolazione.

 
Datenerfassungsgerät
Fig. 3 - Per assegnare i tempi di lavorazione misurati ad ogni albero, l'operatore alla motosega deve inserire il numero dell'albero esaminato prima di procedere al suo abbattimento.
Foto: Fritz Frutig (WSL)
 

Test di impiego nella pratica

L’acquisizione automatica dei tempi di lavorazione è stata testata ed ottimizzata in diverse prove eseguite sul campo nelle foreste della Corporazione di Wollerau (Canton Svitto). In un test finale sono stati abbattuti ed allestiti dieci alberi. Parallelamente al rilevamento automatico dei dati, è stato effettuato un tradizionale cronometraggio manuale dei tempi di lavorazione.

La valutazione della prova eseguita in campo su dieci alberi ha mostrato che la differenza tra l’acquisizione automatizzata ed il cronometraggio manuale dei tempi di lavorazione complessivi è stata costantemente inferiore al 2% (Fig. 4). Per l’albero contraddistinto dal numero 94, la discrepanza è stata più importante, sia per la fase in piedi, che a terra. Ciò è dovuto al fatto che subito dopo l’abbattimento è stata avviata la sramatura, senza interruzioni apparenti nella lavorazione. Di conseguenza, il programma di elaborazione non è riuscito a determinare correttamente il punto di separazione delle due fasi. Tuttavia, anche in questo caso le differenze nel tempo totale di lavorazione (abbattimento e allestimento) corrispondono solo al 1,2%, situandosi su valori molto bassi.

Confronto dei tempi  
Fig. 4 - Confronto dei tempi di lavorazione acquisiti tramite dispositivo automatizzato applicato alla motosega, con quelli registrati tramite cronometraggio manuale. Cliccare sull' immagine per agrandirla.
 
   

Implicazioni pratiche

Il progetto ha dimostrato che l’acquisizione automatica dei tempi di lavorazione con la motosega durante la raccolta del legname è possibile. I tempi di lavorazione complessivi per ogni albero e quelli delle due singole fasi di abbattimento e sramatura/sezionatura possono essere determinati con differenze molto contenute rispetto al classico cronometraggio manuale. Il sistema di acquisizione dei dati ha lavorato durante un’intera giornata di impiego in condizioni reali, senza problemi particolari.

Tecnicamente sarebbe possibile costruire una scatola di acquisizione dati ancora più compatta ed, eventualmente, conferire alla stessa un forma ancor più ergonomica. Tuttavia, una produzione così speciale in piccole serie comporterebbe dei costi molto più elevati. Per il presente prototipo è stato utilizzato un apparecchio di acquisizione dati normalmente reperibile in commercio. Auspicabile sarebbe una riduzione del suo peso, i cui margini sono peraltro definiti dalle batterie. Il box di acquisizione dati corrente pesa circa 700 g, corrispondenti a circa il 10% del peso della motosega.

Secondo le dichiarazione convergenti dei tre motoseghisti che durante il test hanno lavorato con questo apparecchio, la presenza del box di acquisizione dati non ha comportato nessuna perdita a livello di manovrabilità della motosega, mentre il suo peso maggiorato non è stato considerato come uno svantaggio. In una fase successiva dello studio si prevede di sottoporre il prototipo a delle prove di resistenza, utilizzando cioè l’apparecchio per diversi giorni in uno o in più tagli di bosco.

In futuro apparecchi simili di acquisizione automatica dei tempi di lavorazione potrebbero consentire a chiunque di acquisire dati attualizzati sulle prestazioni lavorative durante la lavorazione manuale del legname tramite motosega, in modo assai più efficiente rispetto al passato. Informazioni certamente interessanti per chiunque si occupa di elaborazione di modelli per la stima dei tempi e dei costi di lavorazione del legname.


  • Traduzione:
    Fulvio Giudici (Sant’Antonino)

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