„Der Mensch außerhalb der Gefahrenzone“: Ein einheitliches System für die sichere Robotisierung von Industrieanlagen

Der Kurs zur Erhöhung der Industrieroboterdichte in Russland überschneidet sich direkt mit einer grundlegenden Aufgabe des Arbeitsschutzes: dem Rückzug des Menschen aus dem Wirkungsbereich gefährlicher Produktionsfaktoren. Statistiken zeigen, dass 96 % der Vorfälle auf unsicheres Verhalten von Menschen zurückzuführen sind, und in Förderanlagen werden jährlich zwischen ein- und dreitausend Beinaheunfälle registriert, vor allem wegen des Nichttragens von PSA. Bei manueller Kontrolle hängt die Erkennungsrate von der zufälligen Anwesenheit einer Fachkraft vor Ort ab, und eine kontinuierliche Überwachung von Zehntausenden Quadratmetern eines Ölfelds durch Kontrollgänger ist unmöglich. Aleksey Mosyagin, Leiter des HSE-Dienstes bei ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga LLC, analysiert die Erfahrungen beim Aufbau eines automatisierten Sicherheitssystems auf einem Ölfeld im Autonomen Kreis der Nenzen.

Einheitliche Architektur: Videoanalytik, Inspektionsroboter und Drohnenports

Die Neuheit des umgesetzten Ansatzes liegt in der Vernetzung von stationären Kameras, Bodenplattformen und unbemannten Luftfahrzeugen zu einem gemeinsamen, KI-gesteuerten Netzwerk mit einheitlichen Detektoren und Datenanalyse-Algorithmen.

• Stationäre Videoanalytik und Zutrittskontrolle. Auf den Anlagen sind 163 Kameras im Einsatz (Abdeckung von 50 % des Geländes), die Feuer, Rauch, die Vollständigkeit und das korrekte Tragen der PSA (einschließlich eines in den Nacken geschobenen Schutzhelms) sowie den Sturz einer Person erkennen. Wird Rauch oder ein am Boden liegender Mitarbeiter erkannt, geht das Signal sofort beim diensthabenden Disponenten der zentralen Leitstelle (ZITS) ein, um die Rettungsdienste zu alarmieren. Die Integration in das Zutrittskontrollsystem (ZKS) und die Gesichtserkennung automatisiert die Disziplinarpraxis: Fehlt die Schutzausrüstung vor dem Betreten, wird das Drehkreuz sofort gesperrt; wird ein Verstoß auf dem Gelände registriert, wird der Ausweis des Mitarbeiters oder Auftragnehmers für die nächste Schicht bis zur Klärung der Ursachen gesperrt. Zusätzlich ist am Kontrollpunkt eine Temperaturmessung mit Kontrollmessung durch den Wachmann im Einsatz, um Erkrankten den Schichtantritt zu verwehren.
• Mobiler Inspektionsroboter. Eine Plattform mit LiDAR, Übersichts-Kameras, einem Laser-Methandetektor und einem Diffusionssensor für Schwefelwasserstoff patrouilliert auf der zentralen Ölsammelstelle. Der Roboter deckt weitere 10 % des Geländes außerhalb des Sichtfelds der stationären Kameras ab und überwacht die Gaskonzentration sowie die Verwendung von PSA. Ein separates Szenario ist die Erkundung einer 100-Meter-Sperrzone beim Absturz von Drohnentrümmern, deren Betreten für Menschen bis zum Eintreffen des Kampfmittelräumdienstes verboten ist. Der Roboter ermöglicht es, die Lage aus der Ferne einzuschätzen und sicher mit den Löscharbeiten zu beginnen.
• Autonome Drohnenports. Manuelle Pipeline-Überflüge einmal im Monat und Fahrten mit Kettenfahrzeugen durch die sumpfige Tundra bergen Risiken für die Besatzungen und führen zu Verzögerungen: Ein Mikroleck kann sich innerhalb eines Monats zu einer großen Leckage ausweiten. Die Einführung von zwei automatischen Drohnenports (geplant bis Februar 2027) wird eine kontinuierliche Wärmebildüberwachung von Linienobjekten zur Früherkennung von Ausfällen gewährleisten.

Einjährige Roboter-Tests in der Arktis: Analyse technischer Probleme

In dem Vortrag werden neun Problemblöcke detailliert betrachtet, die während des einjährigen Pilotbetriebs des Inspektionsroboters identifiziert wurden und deren Berücksichtigung bei der Erstellung des Lastenhefts für den Lieferanten entscheidend ist:

• Navigations- und Kommunikationsausfälle. Der Verlust des WLAN- und GPS-Signals führte dazu, dass der Roboter bis zu 30 Minuten lang mitten auf der Straße stehen blieb, was den Verkehr von Spezialfahrzeugen behinderte, während Positionierungsfehler ein Abkommen von der Route zur Folge haben konnten. Darüber hinaus verursachte ein mechanischer Rechtsdrall des Fahrgestells ständige Gegenlenkbewegungen und eine beschleunigte Batterieentladung.
• Fehler beim maschinellen Sehen. Auf sauberem Schnee bei sonnigem Wetter wurde die Optik durch Blendung beeinträchtigt, und bei Dunkelheit erkannte das System Phantomhindernisse. Die Basisalgorithmen erkannten weder Absperrbänder noch provisorische Elektrowerkzeugkabel auf Stativen, was das Risiko birgt, in einen Gefahrenbereich zu fahren oder ein Kabel aufzuwickeln.
• Witterungsbedingte Ausfälle. Bei Temperaturen unter −30 °C kam es zu Startabbrüchen an der Außenladestation (ein Aufwärmen in einer beheizten Box war erforderlich), zu Messfehlern des Methansensors sowie zu Geschwindigkeitsverlusten auf geraden Strecken bei erhöhtem mechanischem Verschleiß. Die tatsächliche Schneegängigkeit lag bei 10 cm statt der angegebenen 20 cm.

Fünf Etappen der sicheren Roboterintegration und die Wirtschaftlichkeit des Projekts

Da Roboter selbst technogene Risiken für den Menschen darstellen, analysierte das Unternehmen die Schutzlösungen von Branchenkollegen aus der Öl- und Gasindustrie (Magnetverriegelungen, Laser-Zonenscanner, RFID-Tags sowie die Anforderungen der neuen Branchennorm GOST R 60.1.8-2026) und entwickelte einen fünfstufigen Implementierungsalgorithmus. Dieser umfasst: eine Analyse der Störfallhäufigkeit von Prozessen zur Auswahl des Bereichs mit der maximalen Risikominimierung; die Bewertung von Tragfähigkeit, Schutzart, Softwarekompatibilität und Genauigkeit bei der Rückkehr des Roboters zur Basisstation; die Gestaltung einer sicheren Arbeitsumgebung mit physischen Barrieren und Signalabgrenzungen; die Ausarbeitung interner Richtlinien, Betriebsanweisungen für den Arbeitsschutz und die praktische Schulung der Bediener gemäß Verordnung Nr. 2464; sowie die Durchführung des Pilotbetriebs.

Die Einführung des Inspektionsroboters erfolgte ohne Personalabbau und setzte 2,37 Vollzeitäquivalente (FTE) von routinemäßigen Kontrollgängen zugunsten analytischer Aufgaben frei. Die auf die Lohn- und Gehaltssumme umgerechnete Einsparung belief sich auf 7,7 Mio. Rubel pro Jahr bei einer Amortisationszeit von 2 bis 2,5 Jahren und null Vorfällen mit Roboterbeteiligung. Bis 2030 sollen gemäß der Roadmap 12 weitere Industriekomplexe eingeführt werden, darunter Roboter für die Tank- und Rohrleitungsdiagnostik sowie für Lagerarbeiten.

Was Sie aus diesem Vortrag mitnehmen

• Wie lassen sich stationäre Videoanalytik, Zutrittskontrollsysteme (ZKS), Bodenroboter und Drohnen zu einem einheitlichen System der automatischen Sicherheitsüberwachung verbinden?
• Mit welchen Navigations-, Optik- und Mechanikausfällen ist ein Inspektionsroboter bei Frost bis −32 °C konfrontiert und was muss von Anfang an in das Lastenheft für den Lieferanten aufgenommen werden?
• Wie lässt sich die automatische Ausweissperrung für Mitarbeiter und Auftragnehmer bei Nichttragen von PSA rechtlich und technisch umsetzen?
• Welche technischen Barrieren und Richtlinien schützen das Personal vor Verletzungen durch die Industrieroboter selbst?
• Wie berechnet man den wirtschaftlichen Nutzen und die Amortisationszeit der Robotisierung durch die Freisetzung von Arbeitszeit der Fachkräfte?