“Con người ngoài vùng rủi ro”: Hệ thống thống nhất nhằm robot hóa an toàn các cơ sở sản xuất công nghiệp

Định hướng nâng cao mật độ robot hóa công nghiệp tại Nga giao thoa trực tiếp với nhiệm vụ cốt lõi của công tác an toàn vệ sinh lao động — đưa con người ra khỏi vùng tác động của các yếu tố sản xuất nguy hiểm. Thống kê cho thấy 96% sự cố bắt nguồn từ hành vi không an toàn của con người, và tại các cơ sở khai thác mỗi năm ghi nhận từ một đến ba nghìn nguy cơ tiềm ẩn dẫn đến sự cố, chủ yếu do không sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân (PPE). Khi kiểm soát thủ công, khả năng phát hiện phụ thuộc vào sự có mặt ngẫu nhiên của chuyên gia tại hiện trường, trong khi đội ngũ nhân viên tuần tra không thể giám sát liên tục hàng chục nghìn mét vuông của mỏ khai thác. Ông Aleksey Mosyagin, Trưởng bộ phận An toàn, Sức khỏe và Môi trường (HSE) của ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga LLC, phân tích kinh nghiệm xây dựng hệ thống an toàn tự động hóa tại một mỏ dầu ở Khu tự trị Nenets.

Kiến trúc thống nhất: phân tích video, robot tuần tra và trạm drone

Điểm mới của phương pháp đã triển khai nằm ở việc kết hợp các camera cố định, nền tảng robot mặt đất và thiết bị bay không người lái (UAV) vào một mạng lưới chung dưới sự điều khiển của trí tuệ nhân tạo với các bộ phát hiện và thuật toán phân tích dữ liệu đồng nhất.

• Phân tích video cố định và kiểm soát ra vào. Tại các cơ sở đã lắp đặt 163 camera (bao phủ 50% diện tích), có khả năng nhận diện lửa, khói, tính đầy đủ và cách đeo PPE đúng quy chuẩn (bao gồm cả mũ bảo hộ bị đẩy lệch ra sau gáy), cũng như tình huống người bị ngã. Khi phát hiện có khói hoặc nhân viên nằm trên mặt đất, tín hiệu sẽ lập tức được truyền đến trưởng ca trực vận hành tại Trung tâm Quản lý Kỹ thuật và Công nghệ (CITS) để gọi lực lượng ứng cứu khẩn cấp. Việc tích hợp với hệ thống kiểm soát ra vào (ACS) và nhận diện khuôn mặt giúp tự động hóa quy trình xử lý kỷ luật: nếu thiếu trang bị bảo hộ trước khi vào cổng, cửa xoay sẽ bị khóa ngay lập tức; còn nếu ghi nhận vi phạm bên trong khuôn viên, thẻ ra vào của nhân viên hoặc nhà thầu sẽ bị khóa vào ca làm việc tiếp theo cho đến khi làm rõ nguyên nhân. Ngoài ra, tại trạm kiểm soát còn áp dụng đo thân nhiệt kết hợp với bước kiểm tra đối chứng của nhân viên bảo vệ nhằm ngăn chặn người bị bệnh vào làm việc theo ca.
• Robot tuần tra di động. Nền tảng được trang bị cảm biến LiDAR, camera toàn cảnh, máy dò khí mê-tan bằng laser và cảm biến khuếch tán khí hydro sunfua thực hiện tuần tra tại trạm thu gom dầu trung tâm. Robot bao quát thêm 10% diện tích nằm ngoài tầm nhìn của các camera cố định, giám sát nồng độ khí độc và việc sử dụng PPE. Một kịch bản ứng dụng riêng biệt là trinh sát vùng phong tỏa bán kính 100 mét khi có mảnh vỡ UAV rơi xuống — nơi con người bị cấm tiếp cận cho đến khi đội rà phá bom mìn có mặt. Robot cho phép đánh giá tình hình từ xa và tiến hành chữa cháy một cách an toàn.
• Trạm drone tự hành. Việc bay kiểm tra đường ống thủ công mỗi tháng một lần và di chuyển bằng phương tiện bánh xích qua vùng lãnh nguyên đầm lầy tiềm ẩn nhiều rủi ro cho đội ngũ vận hành cũng như gây chậm trễ: một điểm rò rỉ siêu nhỏ sau một tháng có thể phát triển thành sự cố tràn dầu lớn. Việc đưa vào sử dụng hai trạm drone tự động (theo kế hoạch đến tháng 2 năm 2027) sẽ đảm bảo giám sát nhiệt liên tục đối với các công trình tuyến tính nhằm phát hiện sớm các hư hỏng.

Một năm thử nghiệm robot tại Bắc Cực: phân tích các sự cố kỹ thuật

Bài trình bày phân tích chi tiết chín nhóm vấn đề được phát hiện sau một năm vận hành thử nghiệm công nghiệp đối với robot tuần tra — những yếu tố tối quan trọng cần lưu ý khi xây dựng yêu cầu kỹ thuật (TOR) cho nhà cung cấp:

• Sự cố định vị và kết nối. Việc mất tín hiệu Wi-Fi và GPS từng khiến robot dừng lại giữa đường tới 30 phút, gây cản trở giao thông của các phương tiện chuyên dụng, còn lỗi định vị làm phát sinh nguy cơ đi chệch khỏi lộ trình. Bên cạnh đó, hiện tượng khung gầm bị lệch cơ học sang phải gây ra tình trạng phải liên tục đánh lái điều chỉnh và làm pin nhanh cạn kiệt hơn.
• Lỗi thị giác máy tính. Trên nền tuyết trắng dưới trời nắng, hệ thống quang học bị lóa bởi ánh sáng phản xạ, còn trong bóng tối hệ thống lại nhận diện nhầm các chướng ngại vật ảo. Các thuật toán cơ bản không nhận diện được băng cảnh báo và dây cáp điện tạm thời của dụng cụ cầm tay treo trên giá ba chân, tạo ra nguy cơ robot đi vào vùng nguy hiểm hoặc làm cuốn dây cáp.
• Sự cố do điều kiện khí hậu. Ở nhiệt độ dưới −30 °C, hệ thống ghi nhận các lần khởi động thất bại từ trạm sạc ngoài trời (phải đưa vào buồng ấm để làm nóng lại), sai số của cảm biến khí mê-tan và sự sụt giảm tốc độ trên các đoạn đường thẳng kèm theo hao mòn cơ khí gia tăng. Khả năng di chuyển thực tế trên tuyết chỉ đạt 10 cm thay vì mức 20 cm như công bố.

Năm giai đoạn tích hợp robot an toàn và hiệu quả kinh tế của dự án

Do bản thân robot cũng tạo ra các rủi ro công nghệ đối với con người, công ty đã phân tích các giải pháp bảo vệ từ những đơn vị đồng nghiệp trong ngành dầu khí (khóa liên động từ, máy quét laser phân vùng, thẻ vô tuyến RFID, cũng như các yêu cầu của tiêu chuẩn ngành mới GOST R 60.1.8-2026) và xây dựng quy trình triển khai gồm năm giai đoạn. Quy trình này bao gồm: phân tích tỷ lệ sự cố của các quy trình để lựa chọn khu vực có mức giảm thiểu rủi ro tối đa; đánh giá tải trọng, cấp độ bảo vệ, khả năng tương thích phần mềm và độ chính xác khi robot quay về trạm sạc; thiết kế môi trường làm việc an toàn với các rào chắn vật lý và rào chắn tín hiệu; xây dựng quy định nội bộ, hướng dẫn an toàn lao động và đào tạo thực hành cho người vận hành theo Nghị định số 2464; tiến hành vận hành thử nghiệm công nghiệp.

Việc triển khai robot tuần tra diễn ra mà không cần cắt giảm biên chế và đã giải phóng 2,37 định biên nhân sự toàn thời gian (FTE) khỏi các công việc tuần tra lặp đi lặp lại để chuyển sang các nhiệm vụ phân tích. Khoản tiết kiệm tính theo quỹ lương đạt 7,7 triệu rúp mỗi năm với thời gian hoàn vốn từ 2 đến 2,5 năm và không có bất kỳ sự cố nào liên quan đến robot. Theo lộ trình đến năm 2030, công ty dự kiến triển khai thêm 12 tổ hợp công nghiệp, bao gồm các robot phục vụ chẩn đoán bồn chứa, đường ống và làm việc trong kho bãi.

Những nội dung bạn sẽ nắm được từ bài trình bày này

• Làm thế nào để kết hợp hệ thống phân tích video cố định, hệ thống kiểm soát ra vào (ACS), robot mặt đất và drone thành một hệ thống giám sát an toàn tự động thống nhất?
• Robot tuần tra phải đối mặt với những sự cố nào về định vị, quang học và cơ khí trong điều kiện giá lạnh lên tới −32 °C, và cần đưa ngay những điều khoản nào vào yêu cầu kỹ thuật (TOR) cho nhà cung cấp?
• Làm thế nào để thiết lập quy trình khóa thẻ ra vào tự động về mặt pháp lý và kỹ thuật đối với nhân viên và nhà thầu khi không sử dụng PPE?
• Những rào chắn kỹ thuật và quy định nào giúp bảo vệ nhân sự khỏi chấn thương do chính các robot công nghiệp gây ra?
• Làm thế nào để tính toán hiệu quả kinh tế và thời gian hoàn vốn của quá trình robot hóa thông qua việc giải phóng thời gian làm việc của đội ngũ chuyên gia?