日本高性能林业机械的发展进程

恭映璧

林业机械化是林业现代化的基础和重要标志，是降低林业生产成本、提高林业生产率和减轻劳动强度、增强生产安全性最有效的途径。日本是林业发达国家，现代林业机械支撑着日本林业的不断发展，特别是高性能林业机械为日本林业实现高质量发展发挥了重要作用。日本的高性能林业机械自20世纪90年代起呈高速发展态势，至2016年总数达8202台，当年全国原木生产量的70%由高性能林业机械完成，它的发展进程对我国林业发展可提供一定的借鉴和启发。

机种与主要功能

所谓高性能林业机械是指与油锯和割灌机等机械相比，作业效率高、劳动强度轻、功能明显提高的林业机械。日本的高性能林业机械主要分为以下7种：

1、伐木归堆机：伐倒立木，并将切断的木材抓起搬运到方便的集材场所归堆的自行式机械。它替代油锯，承担最危险的伐木作业工作。

2、林业收割机（伐木造材集材机）：将过去需用油锯完成的伐木、打枝、造材等多种作业和原木搬运归堆作业一体化完成的自行式机械。

3、打枝造材机：在林间道路或临时集材场等场所，将伐倒木打枝、量尺、造材等作业连续完成的自行式机械。

4、牵引式集材机：专用于将原木的一端吊起、以拖地集材方式把原木拖到临时集材场地的自行式机械。主要是在采伐林地内使用。

5、自装式集材机：把切段的木材用抓钩装载到车厢内运输的一种集材专用的自行式机械。

6、竖塔式索道集材机：装备了能够简便架线集材的人工支柱、可移动的集材机械。适用于在陡峭陡地形作业。

7、悬臂式索道集材机：适用于不安装主索的简易架设索道方式，装备了作业过程中可回旋的起重臂的集材机。在相当于基建基础的机动车辆上搭载集材用的卷扬机，把悬臂当作竖塔使用。

发展进程

日本的林业机械发展大体上经历了3个阶段。一是1911～1945年的初级阶段：以铁道运材开始，发展到采用集材机、简易架空索道等技术进行集材，国产集材机等设备得到开发。二是1945～1990年以传统林业机械为核心的机械化作业体系建立与实践阶段：战后日本经济的高速发展导致木材需求急剧增长，带动了林业机械的开发与引进，促进了林业机械化的发展，确立了“油锯伐木造材——集材机或拖拉机集材——拖拉机运材”的生产作业方式。三是从1991年开始以高性能林业机械为核心和以高效作业体系为目标的发展阶段：80年代末和90年代初，日本林业机械化进程的明显趋势是大量引进国外高性能林业机械和国产高性能林业机械的开发，以及随之而来的以高性能林业机械为核心的高效作业体系的构建。

国家出台《促进高性能林业机械化的基本方针》。作为应对木材价格低迷、经济效益下滑、林业生产积极性下降、高龄化导致的林业从业人员减少等一系列问题的对策，1991年9月，以日本农林水产省发布的《促进高性能林业机械化的基本方针》（以下简称“基本方针”）为标志，日本高性能林业机械的发展步入了快速发展时期。基本方针提出以高性能林业机械为核心的作业体系，称之为“高性能林业机械作业体系”，制定了木材采运作业、营林作业的具体目标，提出了开发高性能林业机械具体指南，明确了推进高性能林业机械作业体系的要求。2000年4月，以日本农林水产省发布的修定版《促进高性能林业机械化的基本方针》（以下简称“新基本方针”）为标志，日本高性能林业机械的发展进程进入了2.0时代。“新基本方针”针对陡峭山区高性能林业机械无法推进、林区路网欠发达和成片开发滞后的地区高性能机械难以普及等问题，从木材采运、森林培育等方面提出了“新的高性能林业机械作业体系”的目标，从运用先进技术等方面提出了开发和改良高性能林业机械的指南，从组织协调、路网建设、环境保护和技术人员培训等方面提出了强化“新的高性能林业机械作业体系”普及推广的条件和要求，等等。

高性能林业机械保有数量的急剧增长。上世纪九十年代以来，日本高性能机械呈现出井喷式增长，2016年总数量达到了8202台，其中装载式集材运输车达到2328台，打枝造材机、林业收割机分别为1572和1851台，竖塔式索道集材机、悬臂式索道集材机也分别超过了1000台。与高性能林业机械保有数量呈现出急剧式增长的态势相反，传统的普通型林业机械则表现出持续的下降趋势。保有数量由1988年的783002台下降到2016年的349849台，减少了55%（上图）。

高性能林业机械作业体系的构建。以高性能林业机械为核心的森林采伐运输作业体系分为车辆作业体系和架线作业体系（索道作业体系）两类。林业专用车辆利用林区道路将伐倒的树木归堆、除去侧枝、切段造材、搬运到集材场地的作业场地称之为车辆作业体系。利用林内架设的钢缆（索道）将伐倒的木材吊起、运送到集材场地再打枝造材的作业称之为架线作业体系。车辆作业体系适合于坡度平缓的地形，但需要道路网络基础建设。架线作业体系即使在不能修建高密度道路网络的陡峭山坡地形也能实施作业。由于日本的森林多分布于陡峭的深山地区，日本林野厅正在组织开发能够适用于陡峭坡地等地形的高性能林业机械，为构建下一代高效架线作业体系奠定基础。

新一轮高性能林业机械的开发。2.0时代的日本高性能林业机械开发是围绕构建、完善和推进“新的高性能林业机械作业体系”而展开的。在引用尖端技术开发高性能林业机械方面，围绕自动化、高效化、智能化作业来推进和完善采运作业体系和营林作业体系。重点开发的采运作业体系和高性能林业机械有：能在陡峭复杂地形对大径级木材开展集材作业的高效架线作业体系，能够判读木材质量的智能型伐木造材集材机械，半自动化悬臂起重机械，无人驾驶的装载式集材机械，等等。重點开发的营林机械有：自动化整地覆土机械，小型自行式耕地植树机械，智能化作业的营林机械，等等。此外，能够增强人体力量、降低劳动强度的用于林业的外骨骼机器人也正在开发之中。

高性能林业机械作业体系的技术人员培训。2011年4月起，日本农林省实施了对林业从业人员开展全国统一的学历教育培训计划。达到了规定工作年限、并经过培训合格的工人，颁发现场施工员（初级）、现场管理员（中级）和现场管理总负责人（高级）证书，并实施了农林水产省登录备案制度。截至2017年11月，在农林水产省登录备案的现场管理总负责人（高级）401名，现场管理员（中级）1323名，现场施工员7933名（初级）。

对我国的启示

林业的根本出路在于林业现代化，而林业机械化是实现林业现代化的基础。与日本的林业机械化水平相比，我国的整体水平、特别是南方丘陵山区的林业机械化水平还很低。但只要我们重视差距，科学规划，奋起直追，完全有可能实现弯道超车、跨跃式发展。

一是顶层设计，科学规划。林业机械化是一个涉及林区道路体系、研发制造体系、生产作业体系、教育培训体系、推广应用体系等方面的系统工程，关键是要在《全国林业机械发展规划（2011-2020年）》的指导下，制定体系更详细的、可操作的实施计划，脚踏实地的逐一落实，统筹兼顾，整体推进。

二是引进高性能林业机械。我国林机械化发展水平较落后的南方集体林区，可以考虑直接从日本、瑞典等林业发达国家引进适合于丘陵山区陡峭地形作业的高性能林业机械，实现跨跃式发展。

三是高起点研发林业机械。在消化吸收国外先进林业机械的基础上，根据我国林区特别是南方丘陵山区的地形地貌、立地条件、树种林分和树龄径级等实际情况，开发以应用于采运作业和营林作业体系为主导的高性能林业机械。只要产品在研发过程中与生产实践紧密结合，依靠我国不断提升的装备制造技术，国产设备有可能更加贴近生产实际、符合国情。

四是培养高素质的技术工人。作为一名高性能林业机械时代的高级技術工人，需要具备熟练开展生产作业体系的现场组织、策划指挥的能力，需要具备简单机械故障的现场维修技能，需要掌握作业过程中尽量降低对环境破坏程度的环保知识，等等。因此，构建专门的职业培训体系，编制专门的培训教材，进行系统的专业学习，组织专门的考核评级等等都是十分必要的。必须通过培训教育，保证各等级的作业工人掌握现场组织、采伐、集材、架线、造材、抚育、安全生产、简易维修、环境保护等专业知识和专门技能。

五是财政资金要全方位支持林业机械化发展。林业机械化是加快实现森林资源的数量增长和质量提升的重要保障。以森林的公益性和属地性来考量，林业机械所享受的财政支持力度应大于农业机械。林业机械化的全过程，从产品研发，到作业体系的构建，从高效率林业作业体系的推广应用，到高素质技术工人的教育培训，都应得到财政资金的扶持。