Opportunities for cost mitigation and efficiency improvements through rationalization of small-diameter energy wood supply chains.

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-440-9
Title: Opportunities for cost mitigation and efficiency improvements through rationalization of small-diameter energy wood supply chains.
Author: Petty, Aaron
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Metsäteho, Vantaa, Finland
Date: 2014-04-04
Belongs to series: URN:ISSN:2323-9220
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-440-9
http://hdl.handle.net/10138/43033
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The production of energy wood from small-diameter (DBH < 9 cm) forests in Finland through separate energy wood and integrated energy wood and pulpwood production often face cost pressures that inhibit economic viability of many operations. Systemic factors, such as small stem sizes, limited removals, and high density of young forest stands limit the efficiency of many operations resulting in low productivity and high operating costs, particularly within cutting operations. Within the study, means to increase efficiency and mitigate costs of small-diameter energy wood and integrated energy wood and pulpwood operations by identifying optimal methods, technologies, and policy that may be applied were investigated. Studies of integrated and delimbed stemwood cutting methods including the use of multi-tree handling and combined timber assortments in forest stands with stem size (DBH) of removals varying between 5-17 cm were investigated and compared against separate pulpwood production. Findings suggest that the methods provide increases in productivity and decreases in costs, particularly in < 11 cm DBH conditions. Crane scale measuring was investigated as a technical solution in timber logistics to be applied in energy wood and industrial roundwood procurement. The measuring method, used as a basis of payment, was found to provide a reliable, accurate, and cost effective method when compared with a manual timber pile measurement system. Policies, in the form of financial incentives were investigated to determine the effects of applicable subsidies on the profitability of energy wood production based on stem size of removal, finding possibilities for profitable operations with reduction in subsidies, however, with stem sizes (DBH) of removal ≤ 7 cm incentives played an important role in increasing profitability. Cost reductions were identified through: The utilization of integrated and delimbed stemwood harvesting methods with multi-tree handling, decreasing harvesting costs by 0.1-52.4% dependent on stem size (DBH) of removal between 7-17 cm when compared to a traditional pulpwood harvesting method; Combining timber assortments providing harvesting cost reductions between 1.5-8.0% between 5-17 cm; Crane scale measurement use provided increased accuracy and a 18.2-45.5% reduction in costs when compared to a manual timber pile measurement system when dependent on estimated working volumes between 20,000-30,000 cubic meters; Financial incentives under the PETU system were applied increasing profit margins of integrated supply chain operations by 14.3-19.9% dependent on stem size of removal, particularly with stem size of removals between 5-7 cm. Through rationalization of supply chains, harvesting methods, technologies, and policy which exhibit the ability to reduce costs should be utilized throughout the whole supply chain where implementation is possible. Keywords: Energy wood production, integrated forest operations, supply chain profitability, productivity, small-diameter forest stands, subsidies, crane scale measurement.Energiapuun hankinnan kustannuskilpailukyky pienirunkoisista (d1,3 < 9 cm) nuorista metsistä Suomessa niin energiapuun erilliskorjuuna kuin energia- ja kuitupuun integroituna korjuunakin on usein heikko, mikä estää näiden harvennuskohteiden kannattavan korjuun ja markkinoille tulon. Haasteelliset korjuuolot, kuten pieni poistuman rungon koko, matala hehtaarikohtainen hakkuukertymä ja korkea lähtöpuuston ja jäävän puuston tiheys, nuorissa metsissä laskevat korjuun tuottavuutta ja nostavat kustannuksia erityisesti hakkuussa. Väitöskirjatyössä kartoitettiin optimaaliset hankintamenetelmät ja -teknologiat sekä optimaalinen tukipolitiikka energiapuun korjuuseen, jotta saavutettaisiin nykyistä korkeampi tehokkuus ja alemmat kustannukset pieniläpimittaisen energia- ja kuitupuun integroidussa hankinnassa. Karsitun rankapuun integroidut hakkuumenetelmät -osatutkimuksissa hyödynnettiin joukkokäsittelyä ja eri puutavaralajit hakattiin yhteen kasaan, eli ei tehty puutavaralajien erilleen hakkuuta. Osatutkimukset tehtiin nuorissa harvennusmetsissä, joissa poistuman rungon koko oli rinnankorkeusläpimitaltaan pääosin 5-17 cm. Karsitun rankapuun integroitua korjuuta verrattiin perinteiseen kuitupuun erilliskorjuuseen, jossa hakkuu tehtiin yksinpuin. Tutkimustulokset osoittivat, että tutkitut hakkuumenetelmät mahdollistavat tuottavuuden merkittävän lisäyksen ja kustannusten laskun erityisesti korjuuoloissa, joissa poistuman järeys on rinnankorkeusläpimitaltaan alle 11 cm. Suomessa kuormainvaakamittauksen käyttö on yleistynyt luovutus- ja työmittauksessa viime vuosien aikana. Väitöskirjatyössä tarkasteltiin kuormainvaa an teknistä soveltuvuutta energia- ja ainespuun mittaukseen. Tutkimuksessa kuormainvaakamittauksen todettiin olevan luotettava, tarkka ja kustannustehokas mittausmenetelmä, kun sitä verrattiin perinteiseen pinomittaukseen. Kolmas osa-alue, johon väitöskirjatyössä keskityttiin, oli valtiovallan tukipolitiikka nuorten metsien hoitoon ja energiapuun korjuuseen. Tukien vaikutusta ja tarvetta energiapuun hankinnan kannattavuuteen selvitettiin poistuman rungon koon suhteen vuonna 2011. Tutkimustulokset osoittivat, että energiapuun korjuutuet ovat korkeat ja niiden tasoa voidaan pienentää. Valtiovallan tarjoamat kannustimet energiapuun korjuuseen näyttelevät erittäin tärkeää roolia pienpuuhakkeen hankinnan kannattavuudessa, kun operoidaan pieniläpimittaisissa (d1,3 ≤ 7 cm) nuorissa harvennusmetsissä. Tehdyn tutkimuksen jälkeen, 1.1.2013 lähtien haketustukea ei ole enää maksettu nuorten metsien energiapuulle. Väitöskirjatyössä määritettiin seuraavat kustannusten säästömahdollisuudet: 1) Karsitun rankapuun integroidut korjuumenetelmät, joissa hyödynnetään joukkohakkuuta, pienensivät korjuukustannuksia 0,1-52,4 % verrattuna perinteiseen kuitupuun korjuuseen (hakkuu tehdään yksinpuin) poistuman rinnankorkeusläpimitan ollessa 7-17 cm. 2) Kun puutavaralajeja ei korjata puulajipuhtaina, eli eri puutavaralajit hakataan yhteen kasaan, puutavaralajien yhdistäminen tuo 1,5-8,0 %:n kustannussäästöt, kun poistuman rungon järeys on kooltaan 5-17 cm. 3) Kuormainvaakamittauksen käyttö lisää puun mittauksen tarkkuutta ja vähentää tehtyjen laskemien mukaan puun mittauskustannuksia 18,2-45,5 %, kun verrataan perinteiseen pinomittaukseen ja vuotuinen mittausmäärä on 20 000 - 30 000 m3. 4) Taloudelliset kannustimet KEMERA-tukien muodossa lisäsivät energiapuun hankinnan kannattavuutta 14,3-19,9 % riippuen poistuman järeydestä; erityisen merkittävää energiapuun hankinnan kannattavuuden parantuminen oli, kun poistuman rungon koko oli rinnankorkeusläpimitaltaan 5-7 cm. Väitöskirjassa esille nostetut kustannussäästöpotentiaalit liittyen hankintaketjujen, korjuumenetelmien ja -teknologioiden rationalisointiin sekä tukipolitiikkaan pitäisi hyödyntää viipymättä ja täysmääräisesti pienpuuhakkeen tuotannossa. Avainsanat: Energiapuun hankinta, integroidut korjuuoperaatiot, hankintaketjujen kannattavuus, tuottavuus, pieniläpimittaiset nuoret metsät, tuet, kuormainvaakamittaus.
Subject: forest sciences
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Aaron_Petty_dissertation_summary.pdf 695.0Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record