Shell Deer Park ist eine vollständig integrierte Raffinerie und Chemieanlage, die sich 32 km östlich vom Stadtzentrum Houstons, Texas, über ca. 930 Hektar Land erstreckt.
Auf dem Standort befinden sich Rohöldestillationsanlagen, Anlagen zum katalytischen Cracken, Benzin-Hydrobehandlungsanlagen und Anlagen für selektives Hydrocracking, die rund um die Uhr im Betrieb sind und Benzin, Kerosin, Dieselkraftstoff und eine Anzahl von anderen Kohlenwasserstoffen produzieren, um die amerikanische Industrie mit Energie zu versorgen.
Der Standort verfügt über ein eigenes Sicherheitsteam, eine medizinische Einrichtung, Feuerwachen, eine Eisenbahnstrecke, Verladedocks und Leitungsnetze, um seine Produkte zu erzeugen. Schornsteine und Gasfackeln dominieren die Skyline von Deer Park.
Auf den ersten Blick scheint der Standort ein gefährlicher Arbeitsplatz zu sein. Besonders für die Ingenieure mit Verantwortung für die Wartung all dieser industriellen Geräte und Ausrüstungen.
Seit Sommer 2016 setzt das Team von Shell Deer Park Drohnen ein, um die Anzahl der schwierigen und gefährlichen Aufstiege und Begehungen zu reduzieren, soweit dies möglich ist. Außerdem erhöht der Einsatz der Drohnen die Sicherheit und senkt dabei auch noch die Kosten für die Inspektionen.
Inspektionen aus der Luft und die Entstehung des Drohnenprogramms
Ein loses Geländer auf der Plattform eines 80 Meter hohen Schornsteins war vor vier Jahren der Auslöser gewesen. Zufälligerweise war das Sicherheitsteam eine Woche zuvor bei einer Vorführung für unbemannte Luftfahrzeuge (Unmanned Aerial Vehicles, UAVs), die ein Fachexperte abhielt. In dieser Vorführung wurden die Fähigkeiten der Drohnen gezeigt.
Statt einen Kran zum Schornstein zu bringen und ein Wartungsteam nach oben zu befördern, um sich den Schaden näher anzusehen, wurde das UAV-Team gebeten, bei dieser Aufgabe zu helfen.
John McClain, der Chief Drone Pilot im Shell Deer Park, erinnert sich: „Sie waren innerhalb von 15 Minuten in der Lage, ein gutes Video des betroffenen Geländers zu machen. Der Ingenieur konnte ihnen dabei die ganze Zeit zusehen und so die Inspektion durchführen.“
Der einzige Nachteil war die Höhe der Rechnung, die wir am nächsten Tag erhielten. Es war klar, dass es besser wäre, die Dinge künftig selbst anzupacken.
Im Mittelpunkt des Drohnenprogramms von Shell steht ein einfaches Ziel: die Mobilität und den Blickwinkel von Drohnen vorteilhaft zu nutzen und die Gefahren für Mitarbeiter so weit wie möglich zu minimieren.
„Das Wichtigste ist die Sicherheit. Wann immer ein Gerät statt einer Person eingesetzt werden kann, ist das ein Vorteil. So steht es auch in unseren Standardrichtlinien”, erklärt McClain.
Seit 2016 hat sich das Drohnenprogramm von Shell Deer Park von einem Zwei-Mann-Team zu einem führenden Team für Standardarbeitsanweisungen von unbemannten Luftflugzeugen entwickelt, und zwar für alle weltweiten Standorte des Unternehmens. McClain beaufsichtigt jetzt sieben qualifizierte Piloten und eine Flotte von DJI Fluggeräten und arbeitet zugleich eng mit der Luftfahrtabteilung von Shell und mit Adam Serblowski, Leiter des Robotertechnik-Teams von Shell zusammen, um neue Hardware und Anwendungen zu integrieren.
In dynamischen Industriebetrieben steht man der Drohnentechnologie gewöhnlich aufgeschlossen gegenüber. Deshalb umfassen die Einsätze, für die das Team von McClain die Verantwortung trägt, eine Kombination aus geplanten Inspektionen und Notfalleinsätzen. Fackelköpfe und Schwimmdachtanks sind zwei Beispiele der Infrastruktur in Shell Deer Park, bei denen geplante Inspektionen notwendig sind. Der Zustand und Betrieb der Fackelköpfe und der Schwimmdachtanks sind vom Boden aus schwer zu beurteilen.
Dampfsystemleckagen und andere abnormale Situationen erfordern eine Inspektion aus der Luft. Die bereits implementierten Verfahren stellen sicher, dass das Drohnenteam stets informiert ist, wenn es zu solchen Vorfällen kommt.
„Wir erhalten einen Telefonanruf oder werden in der Lagebesprechung am morgen informiert“, erklärt McClain. „Ich erfahre aus erster Hand, was die Ingenieure brauchen, und wir können schnell einen Einsatzplan erstellen, die Risikobewertung durchführen und eine Drohne innerhalb von 20 bis 30 Minuten in starten.“
Ob der Einsatz vorher geplant wurde oder nicht, die Ingenieure von Shell stehen immer zur Verfügung, den Flug zu leiten und die Dinge in Echtzeit zu beurteilen. „Ich möchte, dass die Person, die die Inspektion beantragt auch an der Inspektion teilnimmt,“ sagt McClain.
Die ersten Eindrücke von der neuen DJI M300 RTK
Die DJI M300 RTK und die Zenmuse H20-Multisensor-Nutzlast haben für die Zusammenarbeit und betriebliche Leistung bei Shell Deer Park neue Maßstäbe gesetzt.
Die Drohnenflotte am Standort hat sich von den Freizeitdrohnen DJI P4 und DJI Inspire 1 im Jahre 2016 zu den aktuellen professionellen Modellen weiterentwickelt, zu denen auch die DJI Matrice 200 Serie gehört. Die Umwelt- und betrieblichen Herausforderungen, mit denen sich das Team von McClain konfrontiert sieht, bedeuten, dass es bisher für die meisten Einsätze keine ausgereifte Lösung gab.
Aus einer Reihe von Gründen ist wahrscheinlich die räumliche Nähe die allergrößte Herausforderung für das Drohnenteam von Shell Deer Park.
Die Inspektion von Anlagen und die Navigation von Dampfleitungssystemen ist normalerweise ein Balanceakt. Die Piloten müssen nahe genug heranfliegen, um sich ein klares Bild machen zu können, und zugleich einen Sicherheitsabstand einhalten. Das ist ein zentraler Punkt in den implementierten Standardarbeitsanweisungen des Teams. Diese Regeln für die räumliche Nähe minimieren elektromagnetische Störungen und verringern die Möglichkeit, dass das Hinderniserkennungssystem der Drohne die Flugroute stört.
Die M300 und die H20-Nutzlast bieten drei Lösungen für diese spezielle Herausforderung. Zuerst kommt der Laser-Entfernungsmesser der H20, bei dem die Präzision bis zu einer Entfernung von 1.200 m gewährleistet ist.
„Wir fliegen nicht näher als 15 m an eine Anlage heran. Bevor wir die M300 hatten, mussten wir die Entfernung immer abschätzen. Jetzt haben wir den Laser-Entfernungsmesser, der uns anzeigt, wenn wir nicht näher heranfliegen können“, erklärt McClain.
Zweitens hat die H20 jetzt eine 20MP-Zoomkamera mit einem 23-fachen optischen Zoom. Diese neue Funktion ermöglicht dem Team, aus einer bestimmten Entfernung eine Nahansicht zu erhalten, ohne dass dies auf Kosten der Bildqualität geht.
„Der größte Vorteil der M300 ist die H20, da bin ich mir ganz sicher“, erklärt McClain.
„Selbst bei vollem Digitalzoom erhält man immer noch ein klares Bild von dem, was man sehen möchte. Man sieht wirklich alle erdenklichen Details.“
DJI Zenmuse H20
Die dritte Lösung im Zusammenhang mit der räumlichen Nähe, mit der sich das Team auseinandersetzen muss, ist das neue omnidirektionale Hindernisvermeidungssystem der M300. Der neue duale Sichtsensor und der neue TOF-Sensor lassen sich problemlos in schwierigen Umgebungen einsetzen.
McClain führt als Beispiel die Inspektion von Rohrgerüsten auf. „Die Drohne ist in der Lage, sich selbst zu korrigieren und zwischen Objekten zu fliegen, bevor sie auf die Flughöhe sinkt, auf der sie sein sollte. Wir müssen uns nicht länger Sorgen darüber machen, dass die Drohne nach einer Hinderniserkennung einfach stoppt und den Piloten in eine schwierige Lage bringt.“
Das Zusammenspiel mehrerer Details zu einer umfassenden Lösung
McClain hat schon unzählige Flugstunden mit der DJI M200 Serie verbracht, weshalb ihm besonders die kleinen Änderungen gefallen, die bei den täglichen Einsätzen und beim reibungslosen Betrieb des Drohnenprogramms von Shell Deer Park einen großen Unterschied machen.
Die längere Flugzeit der M300 ist für herausfordernde Einsätze ideal. Sie kann jeweils 45 Minuten lang in der Luft bleiben, wenn sie mit der H20 fliegt. Aber für McClain und sein Team ist eine weitere Tatsache genauso wertvoll: die TB60-Akkus können im Betrieb schnell ausgetauscht werden, ohne dass der Einsatz unterbrochen werden muss. Das Risiko einer unerwarteten und lästigen Firmware-Aktualisierung ist auch nicht gegeben.
Eine andere willkommene Ergänzung ist das neue Status- und Managementsystem von DJI. Das System vereinfacht die Wartung der Flotte und kontrolliert regelmäßig die Flugdaten des Fluggeräts. Das bedeutet, dass das Team von Shell Deer Park die Leistung der Flotte besser verstehen und zur Wartung und Instandhaltung datengestützte Entscheidungen treffen kann.
„Die M300 wird mit einem Wartungsprogramm und einer Software zur Überwachung der Motoren und verschiedener Fluggerätefunktionen geliefert. Ich weiß genau, wie viele Stunden jeder Motor in Betrieb war und welche Leistung er geliefert hat“, erklärt McClain.
Intelligentere Inspektionen unter schwierigen Bedingungen
Einsätze mit Präzision wiederholen zu können ist sowohl bei routinemäßigen Inspektionen als auch in Notfällen unbezahlbar. Menschliche Fehler ebenso wie geringe Veränderungen der Flugbedingungen können zu inkonsistenten Ergebnissen führen.
Die neue mit künstlicher Intelligenz unterstützte KI-Stellenüberprüfung der M300 RTK wurde zur Lösung dieses Problems entwickelt. Durch das Kombinieren der visuellen Machine-Learning-Algorithmen mit der zentimetergenauen Präzision des integrierten Echtzeitkinematik-Systems, auf Englisch „Real-Time Kinematic“ (kurz RTK) können die Teams routinemäßige Inspektionen automatisieren. Dabei sind sich die Teams sicher, dass immer wieder die richtigen Datenpunkte gesammelt werden.
McClain glaubt, dass die Funktion bei den verschiedensten Szenarien hilfreich sein wird. „Nach einem Hurrikan vor einigen Jahren hatten wir eine große Dampfleckage. Die Ingenieure hatten nur eine Möglichkeit, um die Leckage genau zu verfolgen, und das war der Einsatz der Drohne und die Aufnahme eines Bildes in Abständen von je 30 Minuten. Wir verwendeten das GPS und versuchten manuell die gleichen Kameranickwinkel aufrechtzuerhalten.
Mit der auf künstlicher Intelligenz gestützten KI-Stellenüberprüfung können wir jetzt die Bilder beim ersten Mal aufnehmen, auf die Taste drücken und das Fluggerät erneut zurückfliegen lassen, um die gleichen Daten direkt und genau zu sammeln.
Die KI-Stellenüberprüfung von DJI führte bereits zu einer Einsparung von Zeit und Geld, die zur Durchführung von manuellen Inspektionen gebraucht werden. Das sie scheint in der Lage zu sein, die manuellen Schritte dieses Prozesses zu eliminieren.
Bei den wöchentlichen Inspektionen der 47 Schwimmdachtanks müssen jetzt nur noch die Winkel eingestellt werden, die für jeden Tank gewünscht werden.
„Das Raten hat ein Ende. Wir können jede Woche dasselbe Bild desselben Tanks erhalten, wodurch alle Probleme viel einfacher miteinander verglichen werden können. Daraufhin können wir auch intelligentere Wartungsentscheidungen treffen”, meint McClain.
Die letzte Funktion, die McClain kurz erwähnt, ist eine andere kleine aber äußerst wichtige Weiterentwicklung. Die M300 RTK ist mit der Schutzart IP45 ausgestattet. Das bedeutet, sie funktioniert sicher bei leichtem und mittlerem Regen. Hier klicken, um mehr über die DJI M300 RTK zu erfahren.
„Die erhöhte Schutzart hilft uns in Notsituationen“, erklärt McClain. „Weil wir wissen, dass wir einen Vorfall unter den meisten Wetterbedingungen beurteilen können, sind wir beruhigt. Beim letzten Sturm, Hurrikan Harvey, mussten wir warten, bis der Regen und der Wind fast aufgehört hatten, bevor wir den Flug starten konnten. Beim nächsten Mal werden wir dieses Problem nicht mehr haben.“
Die Zukunft von Drohnen bei industriellen Inspektionen
Alle Zeichen deuten darauf hin, dass sich Drohnen an Standorten wie Shell Deer Park immer mehr durchsetzen werden. Die Vorteile hinsichtlich Sicherheit und Kosten sind klar und sie leuchten auch ein. Und die Qualität der erfassten Daten wird mit der Einführung von Plattformen wie der M300 noch besser.
Es ist nur eine Frage der Zeit, bis diese fliegenden Roboter außerhalb der Sichtlinie (BVLOS) und ohne notwendige direkte Aufsicht betrieben werden können.
