Maschine hilft Mensch: ein Roboter, der riecht, hört und sieht

Anlagensicherheit ist oberstes Ziel

Fast nichts geht mehr ohne Chemie: Ob in Sportschuhen, Biodiesel, Autolack, Haarshampoo, der gemütlichen Matratze zu Hause oder in Medikamenten – überall sind Stoffe enthalten, die in Chemieparks hergestellt werden. Für die Produktion chemischer Produkte werden hohe Sicherheitsstandards eingehalten.

Die Gewährleistung dieser Sicherheit erfolgt einerseits durch sicherheitsgerichtete Systeme, die im Fehlerfall automatisch eingreifen und die Anlage in einen sicheren Zustand bringen. Eine zusätzliche Kontrolle übernehmen Menschen, die als sogenannte Anlagenläufer täglich bei ihren Rundgängen prüfen, ob alles in Ordnung ist. Dafür benötigen Sie alle Sinne: Sie überprüfen, ob alle Geräusche so klingen, wie sie sollen, ob die Gerüche und die Konsistenz von Flüssigkeiten wie erwartet sind, ob nichts etwaige Rettungswege verstellt. Im Zuge des Fachkräftemangels wird es jedoch immer schwieriger, Menschen für diese Aufgaben zu gewinnen.

Roboter können Anlagenläufer unterstützen

Hier setzt das Projekt ISA4.0 an. Die Aufgaben dieser Anlagenläufer könnte auch ein Roboter übernehmen. Dafür benötigt er Sensoren, welche die Fähigkeiten der menschlichen Sinne beherrschen. Er muss sich autonom orientieren können und das, ohne dabei selbst eine zusätzliche Gefahr zu sein.

Der Entwicklung hat sich in ISA4.0 ein Projektteam aus fünf Partnern angenommen, die mit ihren unterschiedlichen Kompetenzen diese ambitionierte Aufgabe lösen wollen. Gemeinsam entwickeln sie einen Roboter, der als mobiles elektronisches Überwachungssystem in Produktionsanlagen der Chemischen Industrie einsetzbar ist. Das System wird die Inspekteurinnen und Inspekteure dabei nicht ersetzen, aber unterstützen: bei Rundgängen bis hin zur erstmaligen vollautonomen Durchführung dieser Tätigkeit.

Sensorsystem verbunden mit künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen

Ein elektronisches Sensorsystem mit einer Vielzahl von Sensoren soll in Verbindung mit künstlicher Intelligenz die menschlichen Sinne abbilden. Die gewonnenen Informationen sollen mit im Projekt entwickelten Methoden des maschinellen Lernens auf einer speziellen Hardwareplattform autonom ausgewertet werden. Dies erweitert die Fähigkeiten der Überwachenden über die menschlichen Sinne hinaus. Dadurch sollen drohende Ausfälle von Industrieanlagen weit effizienter und zuverlässiger vorhergesagt und möglichst vermieden werden.

Fraunhofer EMI arbeitet an funktioneller Sicherheit des Roboters

Das Fraunhofer EMI übernimmt dabei die Aufgabe der funktionellen Sicherheit des Roboters. Da im System unterschiedliche Sensoren und Komponenten miteinander interagieren, die wiederum alle teilweise neuartige Eigenentwicklungen der Partner sind, ist diese Analyse hoch komplex. Dabei geht es sowohl um die Sicherheit im Zusammenspiel der Komponenten und der Fähigkeit des Geräts, sich autonom zu bewegen, bis hin zur Frage, wie die gewonnenen Daten vom Roboter sicher übertragen werden können – auch bei Stromausfall.

Entwickelt wird das System in Zusammenarbeit mit Evonik im Chemiepark Marl. Dort ist die Aufgabenstellung zunächst begrenzt auf die Abwasseraufbereitung, die eine zentrale Funktion des Industrieparks darstellt. Denkbar sind darüber hinaus diverse andere Einsatzgebiete für den Roboter: Er könnte ebenso in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, in Kläranlagen, Kraftwerken oder Raffinerien zum Einsatz kommen.