Comparison of working times and productivity of some chainsaws used in wood harvesting

Abstract

This study aimed to comparatively analyze the working time and work productivity of three commonly used chainsaws (Stihl MS 361 (MS361), Husqvarna 268 (H268), and Husqvarna 365 Special (H365S)) in harvesting operations in brutian pine (Pinus brutia Ten.) stands. In the study, conducted by the same operator under similar stand and field conditions within the boundaries of the Antalya Regional Directorate of Forestry, cutting (and felling), debranching, and cross-cutting operations were examined on 90 trees using video-assisted indirect observation and time study methods. Total cycle times and work productivity were calculated as follows: 5.4 min/tree (9.51 m³/h) for MS361, 5.2 min/tree (9.58 m³/h) for H268, and 5.5 min/tree (9.51 m³/h) for H365S. For trees with the same average diameter (d_1.30 and d₀), the shortest cutting time was achieved with H365S, the shortest cross-cutting time with MS361, the shortest branch removal time with H268, and the shortest total harvest working time with H268. Although MS361 had the highest power-to-weight ratio, H268 offered the highest work efficiency in terms of total time. H268 was superior in total efficiency for small diameter trees (<30 cm), while MS 361 was superior for medium and large diameter trees (>30 cm). According to the results of the two-factor analysis of variance, the effect of diameter class alone on total operation times was statistically highly significant (p<0.001), while the effect of the difference in chainsaw model was significant only in the cutting step (p<0.001). The combined interaction of diameter class and chainsaw model was found to be statistically insignificant in all work stages (p>0.05). Accordingly, in forestry operations, in addition to purchasing power and operating costs, power-to-weight ratio, work efficiency, and the diameters of the trees to be processed should be considered when selecting an appropriate chainsaw. 

Keywords

• Productivity
• Chainsaws
• Wood harvesting
• Technology selection
• Productivity comparison

Supporting Institution

ISUBÜ-BAP

Project Number

2023-YL1-0198

Ethical Statement

Ethical approval was not required for this study.

Thanks

We thank the administrators and staff of the ISUBÜ/BAP Unit for their financial support.

Odun üretiminde kullanılan bazı motorlu testerelerin çalışma zamanı ve iş verimlerinin karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada, kızılçam (Pinus brutia Ten.) meşcerelerindeki hasat operasyonlarında yaygın olarak kullanılan üç farklı motorlu testerenin (Stihl MS 361 (MS361), Husqvarna 268 (H268) ve Husqvarna 365 Special (H365S)) çalışma zamanı ve iş verimlerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Antalya Orman Bölge Müdürlüğü sınırları içinde benzer meşcere ve arazi koşullarında, aynı operatör tarafından yürütülen çalışmada, 90 adet ağaçta kesme, dal alma ve tomruklama işlemleri video destekli dolaylı gözlem tekniği ve zaman etüdü yöntemleriyle incelenmiştir. Toplam çevrim süreleri ve iş verimleri; MS361 için 5.4 dk/ağaç (9.51 m³/sa), H268 için 5.2 dk/ağaç (9.58 m³/sa) ve H365S için 5.5 dk/ağaç (9.51 m³/sa) olarak hesaplanmıştır Aynı çap (d_1.30 ve d_dip) ortalamalarına sahip ağaçlarda; en kısa kesme süresi H365S, en kısa tomruklama süresi MS361, en kısa dal alma süresi H268 ve en kısa toplam çalışma süresi H268 ile gerçekleşmiştir. Güç/ağırlık oranı en yüksek model MS361 olmasına karşın, toplam süreye göre en yüksek iş verimliliğini H268 sunmuştur. İnce çaplı ağaçlarda (<30 cm) H268; nispeten orta ve kalın (>30 cm) çaplı ağaçlarda ise MS361 toplam verimlilikte öne çıkmıştır. İki faktörlü varyans analizi sonuçlarına göre; yalnız başına çap gruplarının toplam operasyon süreleri üzerindeki etkisi istatistiksel olarak ileri düzeyde anlamlıyken (p<0.001), motorlu testere farklılığının etkisi yalnızca kesme adımında anlamlı bulunmuştur (p<0.001). Çap grubu ve testere modelinin birlikte etkileşimi ise tüm iş aşamalarında istatistiksel olarak anlamsız bulunmuştur (p>0.05). Buna göre, ormancılık işlerinde motorlu testere seçiminde alım gücü ve işletim maliyetleri yanında; güç/ağırlık oranı, iş verimi ve işlem görecek ağaç çaplarının da dikkate alınması gerekmektedir.

Keywords

• İş verimi
• Motorlu testereler
• Odun üretimi
• Teknoloji seçimi
• Verim karşılaştırması

Supporting Institution

ISUBÜ-BAP

Project Number

2023-YL1-0198

Ethical Statement

Etik kurul onayı gerekmemektedir.

Thanks

ISUBÜ/BAP Birimi yönteicileri ve personeline finansal desteklerinden dolayı teşekkür ederiz.

References

1. Abbak, A., Şafak, İ., Eker, M., Yılmaz, A. R., Erdem, B., Gencoğlan, F., Özalp, A., & Akbaş, A. (2018). Kızılçam ve Karaçam üretim işlerinde birim zaman analizi (Proje Sonuç Raporu, Proje No: 20.5316/2015-2018). Doğu Akdeniz Ormancılık Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Tarsus.
2. Acar, H. H. (1994). Ormancılıkta transport planları ve dağlık arazide orman transport planlarının oluşturulması (Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
3. Acar, H. H., & Eroğlu, H. (2016). Ormancılık iş bilgisi ve iş güvenliği. Trabzon: Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları.
4. Acar, H. H., & Şentürk, N. (1996). Dağlık orman alanlarındaki üretim çalışmalarında mekanizasyon. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 46(B1-2-3-4), 77-94.
5. Acar, H. H., & Üçüncü, K. (2020). İş sağlığı ve güvenliği. Ankara: Nobel Tıp Kitabevleri.
6. Akay, A. O. (2025). Determination of the weights of technical criteria influencing the performance of petrol-powered and battery powered chainsaws by means of the entropy method. European Journal of Forest Engineering, 11(1), 15-22.
7. Antonić, S., Danilović, M., Stojnić, D., & Dražić, S. (2023). Impact of chainsaw power on fuel and oil consumption. Sustainability, 15(3), 2795.
8. Behjou, F. K., Mainounian, B., Dvorak, J., Namiranian, A., Saeed, M., & Faghih, J. (2009). Productivity and cost of manual felling with a chainsaw in Caspian forests. Journal of Forest Science,, 55, 96-100.

9. Câmpu, R. V., & Ciubotaru, A. (2017). Time consumption and productivity in manual tree felling with a chainsaw–a case study of resinous stands from mountainous areas. Silva Fennica, 51(2), 1-19.
10. Colantoni, A., Mazzocchi, F., Cossio, F., Cecchini, M., Bedini, R., & Monarca, D. (2016). Comparisons between battery chainsaws and internal combustion engine chainsaws: performance and safety. Contemporary Engineering Sciences, 9(27), 1315-1337.
11. Dingil, S. (1991). Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ve sedir (Cedrus libani A. Richard) ağaç türlerinde yapacak ve yakacak odun elde edilmesinde iş ve zaman analizleri. Ormancılık Araştırma Enstitüsü, Teknik Bülten Serisi, No: 213, Ankara.
12. Eker, M. (2004). Ormancılıkta odun hammaddesi üretiminde operasyonel planlama modelinin geliştirilmesi (Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
13. Eker, M. (2024). Ormancılıkta zaman etütlerinde kullanılan gözlem düzeyleri ve zaman girdileri. In Ormancılık uygulamaları ve eğitiminde güncel konular ve yeni yaklaşımlar (p. 104-127). Ankara: Bidge Yayınları.
14. Eker, M., Acar, H. H., Özçelik, R., Alkan, H., Gürlevik, N., Çoban, H. O., Korkmaz, M., & Yılmaztürk, A. (2013). Ormancılıkta hasat artıklarının tedarik edilebilirliğinin araştırılması (Proje Sonuç Raporu, Proje No: 110O435). TÜBİTAK, Ankara.
15. Eker, M., & Kurt, Y. (2019). Ormancılık işlerine yönelik bir zaman ölçme ve kaydetme aracının geliştirilmesi. Turkish Journal of Forestry, 20(3), 157-167. https://doi.org/10.18182/tjf.604796
16. Eker, M., Tunca, Z., Sütçü, A., Alkan, H., & Uysal, S. (2008). Odun hammaddesi tedarik zincirinde lojistik sistemlerin Türkiye ormancılığındaki mevcut yapıya uygulanabilirliğinin araştırılması ve örnek bir transport lojistik modelinin geliştirilmesi (Araştırma Projesi Sonuç Raporu, Proje No: 1087-M-05). Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta.
17. Engür, M. O. (1996). Orman ürünlerinin hasadında teknoloji seçimi ve mekanizasyon olanakları (Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
18. Engür, M. O. (2014). Odun üretiminde çalışanların eğitimi, ağaç kesme ve boylama operatörü. Ankara: Orman Genel Müdürlüğü.
19. Erdaş, O., Acar, H. H., & Eker, M. (2014). Orman ürünleri transport teknikleri. Trabzon: Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları.
20. Grünberg, J., Ghaffariyan, M. R., Jourgholami, M., Labelle, E. R., Kaakkurivaara, N., Robert, R. C. G., & Kühmaier, M. (2023). Criteria for assessing the sustainability of logging operations—a systematic review. Current Forestry Reports, 9(5), 350-369.
21. Gülci, N., Akay, A. E., & Erdaş, O. (2016). Investigation of timber harvesting operations using chainsaw considering productivity and residual stand damage: the case of bahçe forest enterprise chief. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 66(2), 357-368.
22. Gülci, N., Yüksel, K., Gülci, S., Serin, H., Bilici, E., & Akay, A. E. (2021). Analysis of a feller-buncher productivity: a case study of whole-tree harvesting from Marmara region, Turkey. Annals of Forest Research, 64(1), 99–110.
23. İlter, E., Çakır, M., & Yüksel, S. (1986). Büyükdüz Araştırma Ormanı serisinde yapacak ve yakacak odun üretiminden satışına değin gerekli tüm süreçlere ilişkin iş analizlerinin ve bunlara dayalı birim maliyetlerin saptanması. Ankara: Ormancılık Araştırma Enstitüsü.
24. Laschi, A., Neri, F., Marra, E., Fabiano, F., Frassinelli, N., Marchi, E., & Foderi, C. (2023). Comparing the productivity of the latest models of li-ion battery and petrol chainsaws in a conifer clear-cut site. Forests, 14(3), 585.
25. MacDonald, L. (2023). Battery-powered chainsaw productivity in New Zealand thin-to-waste operations (Bachelor's thesis, University of Canterbury, School of Forestry). https://ir.canterbury.ac.nz/handle/10092/105122
26. Magagnotti, N., & Spinelli, R. (2012). Good practice guidelines for biomass production studies. Italy: CNR IVALSA.
27. Montorselli, N. B., Lombardini, C., Magagnotti, N., Marchi, E., Neri, F., Picchi, G., & Spinelli, R. (2010). Relating safety, productivity and company type for motor-manual logging operations in the Italian Alps. Accident Analysis & Prevention, 42(6), 2013-2017.
28. Mujetahid, A., Gautama, I., Dalya, N., & Atik, N. F. (2020). Using a types of chainsaw efficiently. In The 2nd International Conference on Global Issue for Infrastructure, Environment & Socio-Economic Development (12-13 September, South Sulawesi, Indonesia, pp. 1-10).
29. Neri, F., Laschi, A., Foderi, C., Fabiano, F., Bertuzzi, L., & Marchi, E. (2018). Determining noise and vibration exposure in conifer cross-cutting operations by using Li-Ion batteries and electric chainsaws. Forests, 9(8), 501.
30. Neri, F., Laschi, A., Frassinelli, N., Fabiano, F., Foderi, C., Marchi, E., & Marra, E. (2023). Battery- and petrol-powered chainsaws: An investigation of productivity in conifer thinning. Forests, 14, 183.
31. Orman Genel Müdürlüğü (2019). Oduna dayalı orman ürünlerinin üretim işlerine ait 310 sayılı tebliğ. Ankara, Türkiye. https://www.ogm.gov.tr/tr/e-kutuphane-sitesi/mevzuat-sitesi/Tebligler/310 _
32. Orman Genel Müdürlüğü (2026). Resmi istatistikler, 2025 yılı ormancılık istatistikleri. Ankara, Türkiye. https://www.ogm.gov.tr
33. Önal, Y. E. (2013). Odun hammaddesi üretim operasyonlarında kullanılan teknolojinin enerji tüketimi emisyon ve gürültü etkilerinin incelenmesi (Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
34. Öztürk, T., Yer, B. M., & İnan, M. (2024). Karaçam (Pinus nigra Arnold.) plantasyon alanlarında motorlu testere ile kesimde zaman tüketimi, verimlilik ve maliyet analizi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 26(3), 196-210.
35. Poje, A., Linužić, B., Bilobrk, I., & Pandur, Z. (2024). Time composition, efficiency, workload, and noise exposure during tree felling and processing with petrol and battery-powered chainsaws in mixed high forest stands. Forests, 15, 798.
36. Rukat, W., Jakubek, B., Barczewski, R., & Grochalski, K. (2022). Identification of operating mode of a petrol chainsaw based on short-time parametrization and analysis of vibro-acoustic signals. Applied Acoustics, 192, 108704.
37. Segerström, G. (1982). General introduction to appropriate technology in forestry (FAO-Forestry Paper No: 31). FAO, Rome.
38. Seyis, Ç. A. (2020). Geniş yapraklı bazı ağaçların kesim sürecinde çalışma verimi ve çalışanların fizyolojik iş yükünün belirlenmesi (Yüksek Lisans Tezi, Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
39. Staněk, L., Nevrkla, P., Jankovský, L., & Zemánek, T. (2023). Rate of chainsaw vibrations in laboratory conditions and level of chainsaw noise at different distances. Baltic Forestry, 29(2), 1-9.
40. Şafak, İ., Eker, M., Erdem, M., & Turan, İ. (2019). İbreli tomrukların traktörle kablo çekimi ile bölmeden çıkarılmasında birim zaman analizi. Ormancılık Araştırma Dergisi, 6(1), 47-58.
41. Türk Standartları Enstitüsü (1974). TS 1214: Ağaç kesme ve kesmede güvenlik kuralları. Ankara: TSE.
42. Tunay, M., & Melemez, K. (2005). Motorlu testere ile yapılan üretim çalışmaları üzerine bir araştırma. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 55(2), 31-41. https://doi.org/10.17099/jffiu.40496
43. Yıldırım, M. (1989). Hasat işlerinde sınırlayıcı faktörler. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, B39(4), 100-116.