Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2009, 57(6), 105-112 | DOI: 10.11118/actaun200957060105

OPTIMALIZAČNÍ MODEL VYUŽITÍ TĚŽEBNÍHO ZAŘÍZENÍ V LESNICKÉ PRAXI

Jitka Janová1, M. Lindnerová
1 Ústav statistiky a operačního výzkumu, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Cílem práce byla studie možnosti využití metod matematického programování jako praktického optimalizačního nástroje v manažerské lesnické praxi. Studie byla provedena formou řešení konkrétního typického rozhodovacího problému lesnicko-dřevařského podniku. V příspěvku byl navržen model lineárního programování řešící optimalizaci pronájmu těžebního zařízení pro těžbu plánovanou na příští období v konkrétní oblasti. Kritériem sestavení modelu byla jeho snadná řešitelnost s využitím např. doplňku Řešitel v MS EXCEL, který nepředstavuje žádné dodatečné náklady pro realizaci optimalizačních výpočtů a jeho prostředí je uživatelsky známé. Stejně důležitým dalším kritériem byla smysluplnost dosažených výsledků optimalizace a jejich aplikovatelnost v manažerské rozhodovací praxi lesnicko-dřevařského podniku. Z tohoto důvodu byl model formulován jako úloha lineárního programování, která zajišťuje minimalizaci nákladů na pronájem zařízení při splnění požadavků na dostatečnou kapacitu zařízení na pokácení a přiblížení požadovaného objemu dřeva, a požadavek na celočíselnost plánovaných počtů jednotlivých těžebních zařízení. Rozhodovací proměnné modelu, které nejsou celočíselné, mají význam počtu jednotlivých zařízení těžících (přibližujících) stromy jisté věkové třídy. Pro splnění výše zmíněného požadavku celočíselnosti celkových počtů pronajatých zařízení byly v modelu navrženy dodatečné proměnné a s nimi související vazby celočíselnosti ve formě řešitelné v EXCELU.
Model byl vyřešen pro konkrétní reálné údaje získané z lesnicko-dřevařského podniku v ČR pro různé délky těžby d. Výsledky jednak navrhují skladbu pronajatých zařízení pro jednotlivé volby parametru d a mohou být využity k identifikaci pořadí výhodnosti pronájmu jednotlivých zařízení (v případě, že předpokládáme jejich substituovatelnost). Navíc umožňují výsledky modelu optimalizovat rozmístění zařízení k těžbě jednotlivých typů stromů z hlediska minimalizace nákladů. Dalším výstupem příspěvku je rozšíření modelu o zahrnutí požadavku na manipulaci 30 % dřeva na místě těžby, který převádí úlohu do oblasti obtížněji řešitelného konvexního programování.
Navržený model představuje flexibilní nástroj, který je možno využít jak v jeho základní podobě jako nástroj manažerského rozhodování v běžné lesnické praxi, tak je možné jej dále upravovat zohledněním nových požadavků a vazeb. Nutno ale poznamenat, že rozšířené modely již vyžadují specializované řešiče.

lineární programování, systémy na podporu rozhodování, optimalizace v lesnictví

The optimization model of the logging machinery usage in forestry practice

The decision support systems commonly used in industry and economy managerial practice for optimizing the processes are based on algoritmization of the typical decision problems. In Czech forestry business, there is a lack of developed decision support systems, which could be easily used in daily practice. This stems from the fact, that the application of optimization methods is less successful in forestry decision making than in industry or economy due to inherent complexity of the forestry decision problems. There is worldwide ongoing research on optimization models applicable in forestry decision making, but the results are not globally applicable and moreover the cost of possibly arising software tools are indispensable. Especially small and medium forestry companies in Czech Republic can not afford such additional costs, although the results of optimization could positively influence not only the business itself but also the impact of forestry business on the environment. Hence there is a need for user friendly optimization models for forestry decision making in the area of Czech Republic, which could be easily solved in commonly available software, and whose results would be both, realistic and easily applicable in the daily decision making.
The aim of this paper is to develop the optimization model for the machinery use planning in Czech logging firm in such a way, that the results can be obtained using MS EXCEL. The goal is to identify the integer number of particular machines which should be outsourced for the next period, when the total cost minimization is required. The linear programming model is designed covering the typical restrictions on available machinery and total volume of trees to be cut and transported. The model offers additional result in the form of optimal employment of particular machines. The solution procedure is described in detail and the results obtained are discussed with respect to its applicability in practical forestry decision making. The possibility of extension of suggested model by including additional requirements is mentioned and the example for the wood manipulation requirement is shown.

Keywords: linear programming, optimization in forestry, decission support system
Grants and funding:

Výsledky vznikly za podpory projektu Ministerstva školství mládeže a tělovýchovy č. MSM6215648904.

Received: June 25, 2009; Published: October 7, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Janová, J., & Lindnerová, M. (2009). The optimization model of the logging machinery usage in forestry practice. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 57(6), 105-112. doi: 10.11118/actaun200957060105
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. Diaz-Balteiro, L., Romero, C, 2008: Making forestry decisions with multiple criteria: A review and an assessment, Forest Ecology and Management, 255, 8-9: 3222-3241. ISSN 0378-1127. DOI: 10.1016/j.foreco.2008.01.038 Go to original source...
    2. Eid, T., Hoen, H. F., Okseter, P., 2002: Timber production possibilities of the Norwegian forest area and measures for a sustainable forestry, Forest Policy and Economics, 4, 3: 187-200. ISSN 1389-9341. DOI: 10.1016/S1389-9341(01)00069-7 Go to original source...
    3. Flisberg, P., Liden, B., Ronnqvist, M., 2009: A hybrid method based on linear programming and tabu search for routing of logging trucks, Computers & Operations Research, 36, 4: 1122-1144. ISSN 0305-0548. DOI: 10.1016/j.cor.2007.12.012 Go to original source...
    4. Gomez, T., Hernandez, M., Leon, M. A., Caballero, R., 2006: A forest planning problem solved via a linear fractional goal programming model, Forest Ecology and Management, 227, 1-2: 79-88. ISSN 0378-1127. DOI: 10.1016/j.foreco.2006.02.012 Go to original source...
    5. Gutierrez, V. H., Zapata, M., Sierra, C., Laguado, W., Santacruz, A., 2006: Maximizing the profitability of forestry projects under the Clean Development Mechanism using a forest management optimization model, Forest Ecology and Management, 226, 1-3: 341-350. ISSN 0378-1127. DOI: 10.1016/j.foreco.2006.02.002 Go to original source...
    6. Lindnerová, M., 2009:Optimalizace využití strojního zařízení lesnicko-dřevařského podniku při těžbě dřeva. Brno. 50 s. Bakalářská práce, Provozně ekonomická fakulta Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně.
    7. Martin-Fernandez, S., Garcia-Abril, A., 2005: Optimisation of spatial allocation of forestry activities within a forest stand, Computers and Electronics in Agriculture, 49, 1: 159-174. ISSN 0168-1699. DOI: 10.1016/j.compag.2005.02.012 Go to original source...
    8. Olschewski, R., Benitez, P. C., 2009: Optimizing joint production of timber and carbon sequestration of afforestation projects, Journal of Forest Economics, In Press, ISSN 1104-6899, DOI: 10.1016/j.jfe.2009.03.002. DOI: 10.1016/j.jfe.2009.03.002 Go to original source...
    9. Spinelli, R., Ward, S. M., Owende, P. M., 2009: A harvest and transport cost model for Eucalyptus spp. fast-growing short rotation plantations, Biomass and Bioenergy, In press, ISSN 0961-9534, DOI: 10.1016/j.biombioe.2009.05.010. DOI: 10.1016/j.biombioe.2009.05.010 Go to original source...
    10. Tiernan, D., Nieuwenhuis, M., 2005: Financial optimisation of forest-level harvest scheduling in Ireland - A case study, Journal of Forest Economics, 11, 1: 21-43. ISSN 1104-6899. DOI: 10.1016/j.jfe.2005.02.001 Go to original source...
    11. Torres Rojo, J. M., Sanchez Orois, S., 2005: A decision support system for optimizing the conversion of rotation forest stands to continuous cover forest stands, Forest Ecology and Management, 207, 1-2: 109-120. ISSN 0378-1127. DOI: 10.1016/j.foreco.2004.10.021 Go to original source...
    12. Venema, H. D., Calamai, P. H., Fieguth, P., 2005: Forest structure optimization using evolutionary programming and landscape ecology metrics, European Journal of Operational Research, 164, 2: 423-439. ISSN 0377-2217. DOI: 10.1016/j.ejor.2003.11.011 Go to original source...
    13. Zhou, W., Gong, P., 2004: Economic effects of environmental concerns in forest management: an analysis of the cost of achieving environmental goals, Journal of Forest Economics, 10, 2: 97-113. ISSN 1104-6899. DOI: 10.1016/j.jfe.2004.05.003 Go to original source...

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content