Harvennusmännyn hankinnan ja sahauksen kehittäminen. WOOD WISDOM -tutkimusohjelman hankekonsortion loppuraportti.

Wall, T., Fröblom, J., Kilpeläinen, H., Lindblad, J., Heikkilä, A., Song, T., Stöd, R. & Verkasalo, E.. 2005
Metsšntutkimuslaitoksen tiedonantoja 943. 129 s. + 13 liitett√§.
[ISBN 951-40-1977-6]

[Maksuton, toimituskulut 5 eur] Tilaa tiedonanto

Asiasanat:

mänty, Scots pine, harvennuspuu, pienpuu, pikkutukki, lyhyttukki, puun laatu, hakkuukertymä, puunhankinta, korjuukustannus, mekaaninen puunjalostus, puutuoteteollisuus, sahateollisuus, sahaus, aihiotuotanto, tuottavuus, kustannukset, tuotot

Sisällys:

1 JOHDANTO
2 HARVENNUSM√ĄNNIK√ĖT
2.1 HARVENNUSM√ĄNNIK√ĖT SAHATEOLLISUUDEN RAAKA-AINERESURSSINA
2.2 HARVENNUSPUUN LAATU JA SIIHEN VAIKUTTAVAT TEKIJ√ĄT
2.2.1 Rungon ulkoiset oksat
2.2.2 Rungon sisäiset oksat
2.2.3 Nuorpuu
2.2.4 Kuiva-tuoretiheys
2.2.5 Kasvupaikan ravinteikkuuden, metsikön syntytavan
  ja kasvatustiheyden merkitys
2.3 HARVENNUSM√ĄNTY SAHAUKSESSA
3 TUTKIMUSTEN TAVOITTEET
4 TUTKIMUSTEN AINEISTOT JA MENETELM√ĄT
4.1 HARVENNUSM√ĄNNYN SAHAPUUKERTYM√ĄTUTKIMUS
4.1.1 Metsiköiden jakaumat ja otanta
4.1.2 Koealat ja niiden sijoittelu inventoitavaan metsikköön
4.1.3 Metsiköiden harvennuksen ja koepuiden apteerauksen simulointi
4.2 HARVENNUSM√ĄNNYN HANKINTATUTKIMUS
4.2.1 Sisältö ja menetelmät
4.2.2 Koeleimikoiden puustotiedot
4.2.2.1 Leimikoiden yleispiirteitä
4.2.2.2 Hakkuun puutavaralajijakaumat
4.2.2.3 Viimeisen pölkyn latvaläpimitta sekä rungon käyttöosan
pituus ja tilavuus
4.3 HARVENNUSM√ĄNNYN SAHAUSTUTKIMUKSET
4.3.1 Kaatokoepuiden tukkien ja rungon konstruointi saheviipaleista
4.3.2 Sahatavaran tai aihion arvosaannon määrittäminen
5 TULOKSET
5.1 HARVENNUSM√ĄNNYN PUUTAVARALAJIKERTYM√ĄT JA -JAKAUMAT
5.1.1 Metsiköiden puustotunnukset
5.1.2 Apteeraus lyhyillä tukkipituuksilla ja pienillä läpimitoilla
5.1.2.1 Koko puuston puutavaralajirakenne
5.1.2.2 Hakkuukertymän puutavaralajirakenne
5.1.3 Apteeraus yleisillä puutavaralajeilla
5.1.4 Pikku- ja lyhyttukin hakkuun vaikutus sahapuun kertymään
ja arvoon
5.1.4.1 Yhden tai useamman pituusvaihtoehdon lisäys
5.1.4.2 Yhden pituusvaihtoehdon lisäys
5.1.4.3 Puutavaralajien lisäyksen vaikutus rungon arvoon
5.1.5 Runkojen tekniset viat mäntykoepuissa
5.1.5.1 Vikojen esiintyminen
5.1.5.2 Vikojen vaikutus sahapuun kertymään
5.1.6 Kokonaispuuston ja hakkuukertymän sahapuun
  m√§√§r√§n ennustettavuus puustotunnuksista
5.1.6.1 Sahapuun määrän ja puustotunnusten riippuvuussuhteet
  koko puustossa
5.1.6.2 Regressiomallit sahapuun määrälle koko puustossa
5.1.6.3 Regressiomallit yksittäisten sahattavien
  puutavaralajien m√§√§rille koko puustossa
5.1.6.4 Harvennuskertymän sahapuun määrään vaikuttavat
tekijät ja sahapuukertymän ennustettavuus
5.1.7 Metsikkö- ja puustovaatimukset kannattavalle sahapuun
hankinnalle
5.2 HARVENNUSM√ĄNNYN HANKINNAN TUOTTAVUUS JA KUSTANNUKSET
5.2.1 Hakkuun tuottavuus
5.2.1.1 Ajanmenekki
5.2.1.2 Käyttötuntituottavuus perusaineistossa
5.2.1.3 Käyttötuntituottavuus tasoitetuilla puustotiedoilla
5.2.2 Metsäkuljetuksen ajanmenekki ja käyttötuntituottavuus
5.2.3 Korjuukustannukset
5.2.3.1 Hakkuu
5.2.3.1.1 Perusaineisto
5.2.3.1.2 Tasoitetut puustotiedot
5.2.3.2 Metsäkuljetus
5.2.4 Autokuljetuksen tuottavuus ja kustannukset
5.2.5 Harvennusmännyn tehdashinta
5.3 HARVENNUSM√ĄNNYN SAHAUS JA TUOTOT
5.3.1 Laskelmien lähtökohta
5.3.2 Simulointitulokset Metlan apteeraussimulaattorin
  tuottamien tukkien perusteella
5.3.2.1 Simulointi tukin pituuden mukaisiin sahatavaran
pituuksiin
5.3.2.2 Simulointi sahatavaran moduulipituuksiin
5.3.2.3 Tuottojen ja kustannusten peruslaskelmat
5.3.2.4 Sahauskustannusten, tukin tehdashinnan ja
tuotteiden keskihinnan muutosten vaikutukset sahaustulokseen
5.3.2.5 Sahauksen suhteellinen arvosaanto eri apteerausvaihtoehdoilla
5.3.2.6 Tukin tehdashinnan jäännösarvon peruslaskelmat
5.3.2.7 Sahauskustannusten ja tuotteiden hinnan muutosten
  vaikutukset tukin tehdashinnan j√§√§nn√∂sarvoon
5.3.2.8 Rungon ulkoisen oksikkuuden vaikutus sahauksen
arvosaantoon
5.3.3 Simulointitulokset runkopankkiaineistosta
  apteerattujen tukkien perusteella ‚Äď lyhyttukkitekniikka
5.3.3.1 Sahatavaran laatuluokkajakauma
5.3.3.2 Sahatavaran saanto ja arvosaanto
5.3.3.3 Sahauksen tulos tuotteiden, tukin hintojen
  ja sahaus-kustannusten perusarvoilla sek√§ herkkyystarkastelu
5.3.3.4 Tukin tehdashinnan jäännösarvo tuotteiden hintojen ja
  sahauskustannusten perusteella sek√§ herkkyystarkastelu
5.3.3.5 Rungon ulkoisen oksikkuuden ja tukin pituuden
vaikutukset sahauksen arvosaantoon
6 TULOSTEN TARKASTELU JA P√Ą√ĄTELM√ĄT
6.1 TULOSTEN YLEISTETT√ĄVYYS JA LUOTETTAVUUS
6.1.1 Metsikkö- ja koepuuaineistojen edustavuus
6.1.2 Pysty- ja kaatokoepuumittausten ja arviointien tarkkuus
6.1.3 Hankintatutkimuksen aineistot ja mittausmenetelmät
6.1.4 Apteerauksen simulointien ja hakkuukertymälaskelmien
luotettavuus
6.1.5 Sahauksen simulointien ja kannattavuuslaskelmien luotettavuus
6.2 TULOSTEN ARVIOINTI JA P√Ą√ĄTELM√ĄT
6.2.1 Harvennusmänniköiden tekninen laatu ja sahapuun
saatavuus
6.2.2 Lyhyttukkitekniikka harvennusmännyn hankinnassa
6.2.3 Harvennusmännyn sahauksen kannattavuus
6.2.4 Harvennusmänty osana puutuoteteollisuuden raaka-aine-
  ja tuotepohjaa

Tiivistelmš:

Tutkimus- ja kehittämishankekonsortion tavoitteena oli määrittää ominaisuudet, soveltuvuus ja valintakriteerit sellaisille harvennusmäntyleimikoille ja niistä saatavalle puutavaralle, joita sahateollisuus voi hyödyntää kannattavasti sahatavaran ja jatkojalostuksen täsmämateriaalien valmistuksessa (mm. liimalevyt ja muut jatkojalosteiden aihiot). Erityisesti määritettiin lyhyiden tukkipituuksien ja pienten latvaläpimittojen käytön vaikutukset verrattuna nykyisin yleisessä käytössä oleviin pituuksiin ja minimiläpimittoihin harvennusmännyn hankinnassa (hakkuukertymä, tukkikertymä ja -jakauma ja herkkyysanalyysit ja korjuun ja kaukokuljetuksen tuottavuus ja kustannukset, puutavaralajien tehdashinta) ja sahauksessa (saanto, arvosaanto, laatujakauma, kannattavuus, herkkyysanalyysit). Edellä mainitut asiat tutkittiin viiden sahan puunhankinta-alueilla pystypuuston metsikköinventoinnein ja hakkuukertymän simuloinnein, empiirisin korjuututkimuksin sekä kaatokoepuiden runkopankkianalyysein ja sahauksen simuloinnein Metlan, VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikan ja mukana olleiden yritysten yhteistyönä.

Tutkimusaineistot painottuivat Etelä- ja Pohjois-Pohjanmaan, Lapin, Pohjois-Karjalan ja Etelä-Savon metsäkeskusten alueille. Näin voitiin tehdä harvennusmännyn hankinnan kannalta tärkeimmät alueet kattava ja johdonmukainen analyysi käyttökelpoisuudesta puutuoteteollisuudessa aina metsästä sahausprosessiin ja lopputuoteaihioihin saakka. Metsikköinventointien aineisto käsitti yhteensä 203 selvästi mäntyvaltaista metsikköä sekä kivennäismailta (156 kpl) että turvemailta (147 kpl), joissa ensiharvennus (124 kpl) tai myöhempi harvennus (79 kpl) oli metsänhoidollisesti ajankohtainen lähivuosina ja leimikoista voitiin saada silmävaraisesti arvioiden ainakin pientä sahapuuta. Tutkitut metsiköt olivat metsänhoidolliselta tasoltaan keskimääräistä parempia. Pystykoepuina mitattiin yhteensä 8508 mäntyä.

Pystyinventoinneissa määritettiin männyn sahauskelpoisiksi puutavaralajeiksi normaalikokoinen tukki (latvaläpimitta 150+ mm, pituus 3,7 - 6,1 m), tyvitukki (latvaläpimitta 200+ mm, pituus 3,1 - 4,0 m), pikkutukki (latvaläpimitta 120 - 149 mm, pituus 3,1 - 4,6 m) ja lyhyttukki (latvaläpimitta 100 - 179 mm, pituus 2,5 - 3,4 m). Runkojen simuloidussa apteerauksessa otettiin huomioon sahauskelpoisuutta rajoittavat viat, jotka määritettiin verraten ankarin mutta eri leimikoissa systemaattisesti samoin kriteerein. Sahauskelpoisen puutavaran määrä oli pieni tutkituissa metsiköissä. Kivennäismailla sahapuun hakkuukertymä oli ensiharvennuksissa keskimäärin 4 - 8 m3/ha (7 - 12 % hakkukertymästä) ja myöhemmissä harvennuksissa 8 - 12 m3/ha (19 - 29 % hakkukertymästä). Turvemailla sahapuun hakkukertymä oli ensiharvennuksissa 2 - 5 m3/ha (6 - 9 % hakkukertymästä) ja myöhemmissä harvennuksissa 0 - 7 m3/ha (0 - 11 % hakkukertymästä). Sahapuun hakkuukertymä oli alle 5 m3/ha kivennäismailla 58 prosentissa ja turvemailla 72 prosentissa tutkituista metsiköistä. Sahapuuta harvennuksessa yli 20 m3/ha tuottaneita metsiköitä oli kivennäismailla 8 % ja turvemailla 4 %.

Harvennusmänniköiden korjuukokeisiin valittiin neljä leimikkoa Metsähallituksen hallinnoimilta mailta Lieksasta (kaksi ensiharvennusta, kaksi myöhempää harvennusta). Hakkuu oli lyhyitä tukkipituuksia käyttäen (2,5 ja 3,1 m) 10 %, lähikuljetus 20 % ja kaukokuljetus 9 % kalliimpaa kuin tavanomaisia puutavaralajeja käyttäen. Harvennusmännyn tehdashinta oli keskimäärin 6 % alempi lyhyttukkilohkoilla kuin tavanomaisin puutavaralajein hakatuilla lohkoilla. Alempi tehdashinta johtui pääasiassa puutavaran keskimäärin alemmasta kantohinnasta. Lyhyiden puutavaralajien korjuu ja kaukokuljetus oli sinänsä keskimäärin 14 % kalliimpaa kuin tavanomaisia puutavaralajeja hankittaessa.

Pystypuuinventointien harvennusmänniköistä valittiin 40 kpl kaatokoepuumetsiköiksi, joista kustakin otettiin viisi kaatokoepuuta, yhteensä 200 kpl. Näiden pohjalta tehtiin laskelmat kaatokoepuista simuloimalla saatujen sahatuotteiden valmistuksen kannattavuudesta erikseen lauta- ja sydäntavara-asetteille. Sahaus lauta-asetteilla olisi käytetyillä lähtöarvoilla kannattavaa 120 mm:n kuorettomasta latvaläpimittaluokasta ylöspäin moduulipituista ja 140 mm:n kuorettomasta latvaläpimittaluokasta ylöspäin tukin pituista sahatavaraa valmistettaessa. Vastaavasti sydäntavara-asetteilla sahaus olisi kannattavaa 150 mm:n kuorettomasta latvaläpimittaluokasta ylöspäin moduulipituista sahatavaraa valmistettaessa. Tukin pituista sahatavaraa valmistettaessa suhteellinen tulos olisi aina negatiivinen. Tukin latvaläpimitta vaikutti sahattaessa lauta-asetteilla hieman enemmän sahauksen tulokseen kuin sydäntavara-asetteilla sahattaessa.

Peruslaskelmien lähtöarvot valittiin varovaisuusperiaatteella pyrkien välttämään tuotteiden hintatason yliarviointia tai tehdashintatason aliarviointia. Sahattaessa tukit sahatavaran moduulipituuksiin lauta-asetteilla sahauskustannusten lasku 10 prosentilla, tukin tehdashinnan lasku 20 prosentilla ja tuotteiden keskihinnan nousu 10 prosentilla perustasosta vaikuttivat kukin siten, että tukin positiivisen sahaustuloksen tuottava kuoreton minimilatvaläpimitta pieneni 140 mm:stä 130 mm:iin. Sydäntavara-asetteilla sahattaessa latvaläpimittaraja laski vastaavasti 150 mm:stä 120 - 130 mm:iin. Kustannusten tai hintojen muuttuessa päinvastaisiin suuntiin nollatulosta ei ollut mahdollista saavuttaa.

Sahattaessa kaikista kaatokoepuista vain lyhyitä tukkeja (2,2 m) sahatavaran saanto oli keskimäärin 4 prosenttiyksikköä korkeampi kuin sahattaessa vain pitkiä (4,6 m) tukkeja. Terveoksaisen sahatavaran osuus tuotannosta oli lyhyillä tukeilla 85 % ja pitkillä tukeilla 41 %. Kuitenkin lyhyillä tukeilla sahauksen suhteellinen arvosaanto tukin tilavuutta kohti oli heikompi kuin pitkillä tukeilla, esim. kuorettomassa latvaläpimittaluokassa 140 mm ero oli 18 prosenttiyksikköä.

Kaatokoepuuaineistosta mitatun rungon suurimman ulkoisen el√§v√§n ja kuolleen oksan sijainnin ja kuorellisen l√§pimitan sek√§ rungon tuore- ja kuivaoksarajojen perustella tehtiin rungon sis√§oksien l√§pimittaa ja oksan sijaintikorkeutta kuvaavat regressiomallit. Samoin tutkittiin sahauksen arvosaannon riippuvuutta rungon ja tukin dimensioista ja ulkoisesta oksikkuudesta. Tukin pituuden vaikutus arvosaantoon oli huomattava. T√§ss√§ tarkastelussa, joka perustui rungon optimaaliseen apteeraukseen puutavaralajien kokonaisarvon pohjalta, syd√§ntavara-asetteilla sahattaessa arvosaanto oli 2,2 m:n tukeilla 16,8 ‚ā¨/tukki-m3 korkeampi kuin 4,6 m:n tukeilla. Vastaava ero oli lauta-asetteilla sahattaessa noin 14,3 ‚ā¨/tukki-m3.

Sovellettujen apteerausvaihtoehtojen välillä oli suuria eroja sahauksen suhteellisessa arvosaannossa sekä keskimäärin että rinnankorkeusläpimittaluokittain. Harvennusmänniköiden tyypillisissä rinnankorkeusläpimittaluokissa (13 - 23 cm) kaatokoepuuaineiston sahauksen suhteellinen arvosaanto oli paras, kun sovellettiin kaikki tutkitut puutavaralajit sisältänyttä apteerausvaihtoehtoa (pl. 23 cm:n läpimittaluokka). Tulos oli samansuuntainen sekä lauta- että sydäntavara-asetteilla, mutta ero muihin apteerausvaihtoehtoihin pieneni rungon läpimitan kasvaessa. Arvosaanto oli suhteellisesti korkein läpimittaluokissa 17 - 19 cm ja 23 cm. Normaalitukin lisäksi pelkän pikku- tai lyhyttukin sisältäneissä vaihtoehdoissa parhaat arvosaannot tuottaneet läpimittaluokat olivat pääosin samat, mutta niiden suhteelliset erot olivat suuremmat. Simuloitaessa moduulipituista sahatavaraa tuotti lauta-asete korkeamman suhteellisen keskimääräisen arvosaannon kuin sydäntavara-asete. Asetesarjojen ero oli varsin pieni normaali- ja lyhyttukin sisältäneissä vaihtoehdoissa (3 - 5 yksikköä) mutta suurempi kaikki puutavaralajit sisältäneessä vaihtoehdossa (13 yksikköä). Poikkeuksena oli normaali- ja pikkutukkivaihtoehto, jossa sydäntavara-asete tuotti 5 yksikköä korkeamman arvosaannon. Simuloitaessa tukin pituisia tuotteita tuotti lauta-asete kaikilla apteerausvaihtoehdoilla keskimäärin vajaan 10 yksikköä korkeamman arvosaannon kuin sydäntavara-asete. Kummallakin asetesarjalla pikkutukin sahaaminen tuotti keskimäärin lähes saman arvosaannon kuin kaikkien puutavaralajien sahaaminen. Pikku- ja lyhyttukkivaihtoehtojen ero oli varsinkin lauta-asetteilla tukin pituisia tuotteita sahattaessa suurempi kuin moduulipituisia tuotteita sahattaessa.

Mäntyharvennusleimikoissa pikku- tai lyhyttukkien hankinta lisää sahattavan puun kertymiä suhteellisesti paljon, mutta hehtaarikohtaiset kertymät ovat silti varsin pieniä. Jo yhdellä tai kahdella lyhyellä tukkipituudella ja yhdellä pieniläpimittaisella normaalitukin ohella hankittavalla puutavaralajilla saavutetaan noin 95 % sahapuun suurimmasta mahdollisesta kertymästä. Pikkutukin hankinta lisää kertymiä eniten rinnankorkeusläpimittaluokissa 15-19 cm ja lyhyttukin hankinta rinnankorkeusläpimittaluokissa 13-15 cm. Normaalitukin osuus on suurin 19 cm:n läpimittaluokasta ylöspäin, joten erityisesti myöhemmissä harvennuksissa normaalitukki on syytä pitää mukana korjattavien sahapuutavaralajien joukossa. Sahojen mäntyharvennuspuun hankinta kannattaa kohdistaa vain hyvää metsänhoidollista tasoa oleviin runsaspuustoisiin harvennuskohteisiin. Erityisesti ensiharvennuksissa puuston järeys rajoittaa runkojen teknisten vikojen ohella merkittävästi sahapuun saatavuutta. Käytännössä kertymät ovat ensiharvennuksissa yleensä liian pieniä kannattavaan hankintaan, ja vasta toisista harvennuksista alkaen saadaan kohtuullisia määriä sahapuuta. Lisäksi kertymät ovat kivennäismailla säännöllisesti selvästi suurempia kuin ojitetuilla turvemailla, joilla sahapuuta saadaan yleensä hyvin niukasti. Sahapuun kertymiä voidaan kasvattaa yli kaksinkertaisiksi, mikäli sahaus- ja jatkojalostusteknologia mahdollistaa lenkojen pikku- tai lyhyttukkien sahauksen. Kääntöpuoli sahauskelpoisen puun rajallisesta kertymästä on suuri kuitu- ja/tai energiapuun kertymä. Pienpuun sahausta harjoittava sahayritys, jolla ei ole omaa käyttöä kuitupuulle, ei voi käytännössä toimia ainakaan kokonaan oman pystypuun hankinnan varassa, vaan toimituspuun saatavuus on välttämättömyys.

Harvennusmännyn sahauksen kannattavuuden marginaalit ovat pienet, mikä korostaa tarvetta tarkkaan kustannusseurantaan ja toiminnan tehokkuuden jatkuvaan seurantaan. Lopullinen kannattavuus lienee pitkälti sahakohtaista. Lyhyet tukkipituudet parantavat sahauksen kannattavuutta olennaisesti, mikäli lyhyelle sahatavaralle on todelliset markkinat. Samoin pyrkimys sahan tuotteiden loppukäytön mukaiseen apteeraukseen ja aihiomittojen mukaiseen sahaukseen parantaa kannattavuutta. Tulokset pienikokoisesta männystä saatavan sahatavaran saannosta ja laadusta olivat tässä tutkimuksessa joka tapauksessa varsin hyviä aiempiin käsityksiin verrattuna.

Männyn pikku- ja lyhyttukkien sahauksen kannattavuutta voidaan parantaa valmistuskustannuksia alentamalla tai tuloja kasvattamalla. Valmistuskustannusten alentamiseksi: 1) yksikkökustannusten alentaminen on ensisijaisen tärkeää, 2) raaka-aineen hinnan on oltava kohtuullisessa suhteessa tuotteen hintaan, 3) sahaus on automatisoitava mahdollisimman pitkälle, 4) suurtuotannon edut on otettava huomioon, 5) valmistusprosessin on oltava logistisesti ja teknisesti yksinkertainen, 6) sahan suunnittelu on tehtävä pientukkien ehdoilla. Tulojen kasvattamiseksi: 1) tukkien käyttösuhdetta on pienennettävä (tukkimittaus ja optimointi, sahausrako, mittojen valvonta, käyräsahausmahdollisuus), 2) laatu- ja arvosaantoa on kasvatettava, 3) saheista ja sivutuotteista on saatava parempi hinta, 4) tuotantolinjat on suunniteltava tuotteiden mukaan, 5) tuotantoon on otettava mukaan jatkojalostustuotteita. Pienten ja lyhyiden tukkien sahaus on sekä logistiikan että kustannusten suhteen kannattavinta omilla, erityisesti niitä varten suunnitelluilla tuotantolinjoilla. Ilmeisesti tällainen linja on mielekkäin normaalitukkien sahaukseen käytettävän linjan ohessa.


Linkit: VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, Puutuotteet

YksikkŲ: Joensuun toimintayksikkŲ
Ohjelma: PuunkšytŲn mahdollisuudet ja puutuotteiden menekki
Hankkeet: Mšnnyn laatutekijšt puutuoteteollisuudessa, Harvennusmšnnyn hankinnan ja sahauksen kehittšminen

Alkuun

Tuotettu Metlan tietokannasta 02.10.2014 13:46   Palaute

Metla | Julkaisut
Tiedonannot | 2006 | 2005 | 2004 | 2003 | 2002 | Tilaa tiedonanto

Metlan etusivulle