| 研究課題/領域番号 |
22K05747
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40010:森林科学関連
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
吉村 哲彦 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 教授 (40252499)
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| 研究分担者 |
鈴木 保志 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 教授 (20216451)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 架線系集材 / 生産性 / 作業システム / 高性能林業機械 / タワーヤーダ / システム生産性 / 工程数 / 車両系集材 / システムダイナミクス / シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
システムダイナミクスシミュレーションソフトウェアを用いて、我が国におけるいくつかの代表的な作業システムをモデル化し、システム労働生産性を評価指標として架線系集材システム（日本型）の改良モデルを提示する。これにより、我が国において架線系集材の生産性を改善できれば、集中豪雨に弱い高密度な作業道を生産基盤とする車両系集材から作業道が不要な架線系集材へ転換することが可能になり、それによって森林・林業基本計画に掲げられた国産材の増産も実現する。労働生産性が上がれば、林業の収益向上と林業従事者の待遇改善が実現し、それによって若者の林業参入や山村の活性化も期待できる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、国産材の増産に必要な技術的課題を林業現場から抽出し、それに基づく機械化作業の生産性評価モデルを構築することで、架線系集材の生産性を向上し国産材の増産を実現することを目的としている。これまで、日本とヨーロッパの架線系集材システムについてコンセプトレベルで比較を行い、システム機械生産性およびシステム労働生産性の違いが生じる原因を明らかにした。日本型の架線系集材システムの問題は、作業道をベースにして4工程という多工程によって作業を行なうことであり、スイングヤーダによる集材工程とフォワーダによる運材工程の生産速度が運搬距離に依存するので、工程間の生産速度のばらつきが大きくなってしまう。さらに、最も生産速度が高いプロセッサ（ハーベスタ）による造材工程が、運搬距離依存の集材工程と運材工程に挟まれていることが生産性の観点で不利になっている。一方、ヨーロッパではプロセッサ（ハーベスタ）と一体になった一体型タワーヤーダを用いることで、フォワーダによる運材工程を省略できるだけでなく、集材工程と造材工程が一体化できることから2工程化が実現し高い生産性を達成している。一体型タワーヤーダでは、搬器が自動往復する時間に土場側のオペレータが造材作業に従事することで、システム全体としての2人作業が実現している。日本の作業システムではフォワーダを用いて基幹的な林道まで作業道で材を運搬するが、ヨーロッパではタワーヤーダが基幹的な林道まで材を直接運び出すことも生産性の格差につながっている。日本では10トントラックが通行できない林道が数多く存在しているが、そのような林道に対していわゆる増トン車を使用することも有効と考えられる。また、フェラーバンチャザウルスロボによる中規格作業道を開設することで、輸送機能と集材機能が両立した林道を低コストかつ短時間で開設することもできる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和4年度に日本とヨーロッパの架線系集材システムについてコンセプトレベルで比較を行い、高性能林業機械を用いた架線系集材システムの弱点について、ガントチャートを使ったモデルを構築することで定量的に示すことに成功した。ここで用いたモデルは、作業道を基盤とする車両系集材システム（タイプA）、ハーベスタベースと作業道をベースにした車両系集材システム（タイプB）、作業道を基盤とする架線系集材システム（タイプC）、一体型タワーヤーダを使ったシステム（タイプD）である。令和5年度はその成果を海外の査読付き論文誌に投稿して掲載されるに至った。この論文では日本とヨーロッパの典型的な作業システムと生産性の数値を使った数値計算を行ったが、その後は多様な条件に柔軟に対応できるシステムダイナミクスを使った生産性モデルを構築しているところである。また、本研究の成果に基づいた解説記事を機械化林業という雑誌に隔月で公表しており、アウトリーチにも力を入れてきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
システムダイナミクスのシミュレーションを行うソフトウェア（Stella）を用いて、機械化作業の精度の高い生産性予測モデルを構築する。このモデルを構築するために、林業機械による生産性についての文献を国内外で収集しながら、集材現場にも赴いて自ら情報収集を行いたいと考えている。キャリブレーションを繰り返すことで、シミュレーションの精度を最大限高めるものとする。研究成果については、本年度も国内外で口頭発表する予定であるが、査読付き英文誌にも前回の続報を投稿したいと考えている。また、前年度に引き続き機械化林業誌に本研究の成果に基づく解説記事の投稿を隔月で続けていく予定である。
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