Operators kunnen veilig in de controlekamer blijven met de zone 1 inspectie robot

Waarom sturen industriële bedrijven medewerkers in potentieel gevaarlijke omgevingen (ATEX zone 1 omgevingen), terwijl robots het werk deels zouden kunnen doen? Uit diverse onderzoeken blijkt dat inspectie van gevaarlijke omgevingen door robots dé oplossing is om menselijk letsel bij inspectie te voorkomen. Robots controleren nauwkeuriger, productiever en goedkoper dan mensen.

Met deze gedachte in het achterhoofd startte ExRobotics, een aantal jaar geleden met de ontwikkeling van de ATEX zone 1 gecertificeerde robot. De EXR-1 kwam in 2019 op de markt, een wereldprimeur, en ExRobotics begon samen met Shell en Dow te leren hoe deze nieuwe technologie in te zetten in dagelijkse operaties. Hoewel de eerste versie van de robot aan de veiligheidseisen op het gebied van explosiegevaar voldeed, konden industriële bedrijven deze nog maar beperkt inzetten voor inspecties. In de praktijk schoot de robot op een aantal punten tekort, zoals de visuele inspectie-mogelijkheden, het laadvermogen, lokalisatie & navigatie en detectie van trillingen en warmte.

Implementatie

In periode tussen begin 2020 tot en met april 2022 is er intensief samengewerkt met Shell en Dow om te leren hoe de inspectie die normaal door operators worden uitgevoerd, door robots kunnen worden uitgevoerd. De visie die binnen Shell parallel is ontwikkeld, is dat operators alleen nog maar in een fabriek komen als ze hun handen nodig hebben. Dus alle non-manipulation-taken worden door robots en andere technologieën overgenomen. Hieruit ontstaat de titel, Operators Rounds by Exception.

In de beginperiode werden de pilots uitgevoerd met de ExR-1, maar al snel bleek dat de inzetbaarheid te beperkt was. Met deze ervaring is de ExR-2 ontwikkeld. De grootste innovatie is dat de nieuwe robot volledig autonoom kan opereren. Er is geen afstandsbediening meer nodig, zoals bij de eerste variant het geval was.

De oplossing die op dit moment wordt gebruikt door de veel petrochemie bedrijven laten zich samenvatten in drie stappen.

In de eerste stap wordt met behulp van de robot autonoom alle gewenste data verzamelend. De route en de inspectie punten kunnen via een web interface door de klanten zelf worden vastgelegd. Na deze “teach” ronde zal de robot de inspectie elke keer netjes herhalen, “repeat”. Na de inspectieronde wordt alle data gepubliceerd in de cloud, waar stap 2 start.

In stap 2, wordt de data door verschillende algoritmes (Artificial Intelligence) omgezet in informatie. Op basis van een arbeidsstudie uitgevoerd door Shell, weten we dat er 47 algoritmes nodig zijn voor een operator inspectieronde na de bootsen. De informatie wordt samengevat in een missie rapport en als er afwijkingen zijn, wordt er een notificatie verstuurd naar de controlekamer (Stap 3). Een andere mogelijkheid is om alle “ruwe” data inclusief de interpretatie via een API te versturen aan andere systemen van klanten. Een voorbeeld hierin is een koppeling met het DCS van de fabriek. Hiervoor heeft ExRobotics een standaard API ontwikkeld met Yokogawa in Japan (leverancier van DCS systemen). Via deze interface kan data worden gekoppeld aan andere databronnen, maar kan ook de robot ook opdrachten ontvangen en op pad worden gestuurd om data te gaan verzamelen.

Next steps

ExRobotics is inmiddels druk bezig met de volgende stap: de combinatie van een digital twin, inspectie data en kunstmatige intelligentie.

De robot genereer nu zelf een digital twin voor de lokalisatie en navigatie (point cloud twin). In de volgende ontwikkeling wordt deze twin “versmolten” met de 3D modellen van klanten (asset twin) en wordt alle gecollecteerd data in een tijd serie “ge-stitched” op de digitale wereld. Omdat de robot meer kan waarnemen dan mensen (infrarood, ultrasoon, trilling, etc) en deze data voor een lange tijd wordt “onthouden” ontstaan er veel nieuwe toepassingen. Klanten kunnen in de 3D modellen ook andere gegevens opnemen, zoals fabrieksdata, IoT-data en data van drone-inspecties. De combinatie van kunstmatige intelligentie en een digital twin geeft nieuwe mogelijkheden en gaan nog een stap verder.

Wanneer de digital twin een afwijking vaststelt, maar tegelijkertijd meer data nodig heeft om het zeker te weten, stuurt hij de robot automatisch op pad. “De digital twin in combinatie met kunstmatige intelligentie kan zo uitgroeien tot de manager van de vloot van robots, drones en andere autonoom opererende apparaten”.

Het resultaat

Met de hulp van Shell en DOW, maar ook van andere klanten is de ExR-2 in gebruik bij meerdere Shell bedrijven rond de wereld (Nederland, Singapore, Canada en Duitsland), maar ook bij andere bedrijven als Equinor (Noorwegen), BP (UK), Chevron (US), INPEX (UAE), Yokogawa (Japan), PDO (Oman), Repsol (Spanje), BASF (Duitsland), Woodside (Australia) en Wood (US).

Wat opvalt is dat naast mensen uit een gevaarlijke situtie te halen er tevens elke ronde kan worden gecontroleerd met methaan emissies (kleine lekkages). Ongeveer 25% van de methaanemissies is afkomstig van de olie- en gasindustrie. Wereldwijd lekt er 70 miljoen ton gas per jaar weg en methaan heeft 30 keer meer effect op global heating dan CO2. Het goede nieuws is dat als we vandaag dit probleem oplossen, over 7 jaar we hiervan het effect kunnen meten. Methaan breek veel sneller af onder zonlicht dan CO2. De Europese Commissie stelt dan ook dat beleid methaan uitstoot een "zeer belangrijke rol" zou kunnen spelen om de EU in staat te stellen haar klimaatambities voor 2030 te halen.

Zo kunnen doelen als methaan reductie, veiligheid en kosten besparing toch samengaan!