הרובוטים באים

דור חדש של רובוטים אוטונומיים וחצי אוטונומיים לתעשיית הנפט והגז נמצא כבר בשלבי הפיתוח. בריאן דייויס מדווח על יוזמות חדשות שיחוללו מהפכה בבטיחות, בפיקוח ובאחזקה

Petroleum Review / פברואר 2018

אמנם תעשיית הנפט והגז השתמשה שנים רבות באמצעים המופעלים מרחוק (ROVs) לביצוע פעילויות מתחת לפני הים, מבחינת שימוש ברובוטים היא למעשה בפיגור אחרי רוב התעשיות. אבל דור חדש של מערכות רובוטיות ואוטונומיות (RAS) מתחיל להתגבש, מה שעשוי להשפיע באופן משמעותי על בטיחות, פיקוח, תחזוקה ותפעול של תשתית החיפוש וההפקה.

לפי דו”ח של ‘מרשם לוידס’ שכותרתו ‘תחזית של מערכות רובוטיות ואוטונומיות’, מערכות רובוטיות ואוטונומיות יהיו חלק בלתי נפרד ממערכות מורכבות (כגון גרעין והפקת נפט וגז), מערכות שבלעדיהן הפעילות של מערכות אלה תהיה בלתי אפשרית, גם ברמת הפיקוח, בקרה ותחזוקה שגרתית שיתנהלו באמצעות שימוש במזל”טים ובמכשירים מתנייעים המצוידים בזרועות.

בינתיים, המהנדסים האנושיים לא צפויים להתחלף ברובוטים, אלא לזכות לתמיכה פיזית והגנה מפני פגיעות ונזקים, כשהרובוטים ישמשו בתהליך הייצור או כמכשירים במהלך משימה החוזרת על עצמה.

למשל, נכסים קריטיים מבחינה בטיחותית כגון מכלי לחץ, מחייבים פיקוח קבוע וסדיר. פיקוח אנושי על מכלים אלה מצריך מתקן מנותק ואמצעים שיבטיחו עבודה בטיחותית. ניתן להשתמש ברובוטים בתהליכים קריטיים מבחינת בטיחותית כדי להפחית ולאתר תקלות וכשלים, לתקן פגמים ולהרחיב את המיומנויות האנושיות. מערכות רובוטיות ואוטונומיות ניתן לנצל לאיסוף נתונים, תוך שימוש בחיישנים לגילוי סדקים או קורוזיה. רובוטים המבוססים על בינה מלאכותית ((AI יכולים ללמוד מדפוסי הקורוזיה במבני פלדה וליישם ידע זה באמצעות ניתוח דאטה שנאסף מחיישנים שונים.

גם הבדיקות הנדרשות לאישורים ורישיונות דורשות הרבה עבודה, מסוכנות ויקרות. את נתוני הבדיקה המבוססת על RAS ניתן לאגור בבנק נתונים ובאמצעותו להפחית את הכשלים הפוטנציאליים בנכסים.

סדנת הרובוטיקה של ORCA

הדגשת הפערים

המרכז לטכנולוגיית נפט וגז (OGTC) באברדין נוסד ב-2016 על מנת לסייע למפתחי טכנולוגיות חדשות למצוא פתרונות לחברות תפעול בענף הנפט והגז. באוקטובר שעבר, ה-OGTC ערך את “שבוע הרובוטיקה”, הכולל סדנאות ומצגות של הטכנולוגיה האחרונה, בשותפות עם ‘מרכז אדינבורו לרובוטיקה’ ועם ‘מוקד הרובוטיקה הימית החדש להיתרי נכסים ((ORCA“.

ה-ORCA היא תכנית מחקר בהיקף של 36 מיליון ליש”ט, המביאה אקדמאים מ’מרכז אדינבורו לרובוטיקה’ ומאוניברסיטאות נוספות בבריטניה, יחד עם קונסורציום של שלוש שותפות מהתעשייה ובהן ‘טוטאל’, ‘שברון’, BP ו’של’. מטרת התכנית היא לאתר מה רובוטים יכולים לעשות עבור מתקני נפט וגז בים.

המטרה העיקרית של המוקד היא שימוש ברובוטיקה ובבינה מלאכותית על מנת להביא לשינוי מהפכני בניהול נכסים במגזר האנרגיה הימית לכיוון אמין יותר, ולאפשר הפקה זולה יותר, בטיחותית ויעילה יותר. היעד הוא לפתח רובוטים שיוכלו לפעול באופן בטיחותי בתוך אסדות ימיות ויסייעו אוטונומית וחצי אוטונומית לצוותים תפעוליים מרוחקים. המחקר מתמקד בארבעה תחומים עיקריים- מיפוי, סקר, פיקוח ובקרה רובוטיים של מבנים מורכבים; תכנון וביצוע תוך שימוש ברובוטים; אינטראקציה בין רובוט לבן אדם; שימוש בבינה מלאכותית על מנת לחזות ולאבחן ליקויים ולמטב את התועלת התפעולית.

בהצגת הטכנולוגיה הדגימו איך תעשיית הנפט והגז יכולה ללמוד מתעשיות אחרות כגון גרעין וביטחון, עם דוגמאות מחברות שפועלות בתחומים אלה. בקרוב יוכרזו הרעיונות שיזכו למימון על סך מיליון ליש”ט מטעם OGTC.

פרופסור דיויד ליין, מנהל המרכז לרובוטיקה אומר: “בסקטורים רבים, נצפה גידול משמעותי בשימוש ברובוטים ובמערכות אוטונומיות שעובדים עם אנשים לשיפור היצרנות והיעילות. בתעשיית הנפט והגז הימית, השימוש ברובוטיקה באזורים מסוכנים הוא תחום צמיחה מרכזי”.

“זו עדיין תחילת הדרך של הרובוטיקה, בהשוואה לסקטורים אחרים” מעירה רבקה אליסון, מנהלת סקטור פתרונות אמינים לנכסים ב-OGTC. “רוב חברות התפעול הגדולות וחלק מספקי השירותים בוחנים את הפוטנציאל של הרובוטיקה בקידוח בקרקעית הים, בפיקוח, בתקינות הנכס (היכולת של נכס לבצע ביעילות את התפקיד הנדרש ממנו ובאותו זמן להגן על החיים והסביבה- asset integrity) ובפעילויות בשלט רחוק. יש הרבה מה ללמוד מסקטורים אחרים אבל זה לא יהיה פשוט כי למגזר הנפט והגז יש אתגרים וצרכים שונים”.

מרבית היוזמות הרובוטיות מתמקדות כיום בפן של תקינות ומהימנות הנכס. ה-OGTC אוסף הצעות המיועדות לשימוש ברובוטיקה עבור בדיקת מיכל לחץ או הגבלת חלל הכניסה. פעילויות אוטונומיות בשלט רחוק עדיין רחוקות מאיתנו בכמה שנים, אך פיתוח התוכניות יצא כבר לדרך.

 

לרוץ מהר קדימה

‘ספרינט רובוטיקס’ הוא מוסד עולמי ללא מטרת רווח המספק פלטפורמה המכנסת את שרשרת הערך בתעשיית הנפט והגז לשתף פעולה ולחלוק מידע שיפתח את השוק לרובוטיקה של פיקוח ואחזקה. הוא נוסד ב-2015 וחקר היכן רובוטיקה יכולה לתמוך במשימות שאובחנו כמסוכנות לבני אדם בתעשיות עתירות נכסים, כמו נפט, גז וכרייה. “בחנו דרכים חדשניות ברובוטיקה כדי לטפל בחלל כניסה קטן ודחוס, כמו כן בהפחתת זמן הדמימה עבור פיקוח ובקרה וזמן נוסף לפעילויות צרכניות”, הסביר רודולף אסל, מתאם בינלאומי במוסד.

נמצא שספקים רבים של טכנולוגיה מחזיקים ברובוטיקה שדורשת התאמה מיוחדת למגזר האנרגיה, במיוחד במונחים של אישור של תקן ATEX (ATmosphere EXplosible) עבור מתקנים הפועלים באטמוספרות נפיצות (מתקן הפועל באטמוספרה נפיצה חייב להיות מהסוג המונע התפוצצות). הדבר הוביל למיזם ‘פטרובוט’ שהאיחוד האירופי מממן לתקופה של שלוש שנים (2013-2016) במסגרת 7SP של הנציבות האירופית. המאגד של ‘פטרובוט’ מונה עשר חברות וכולל את כל שרשרת הערך של ספקי הרובוטיקה, טכנולוגיה ופיקוח. הוא מורכב מארבע משתמשות קצה: ‘של’, ‘שברון’, ‘קסקו’ ו’וופאק’, ושלוש חברות טכנולוגיה רובוטית- ‘אלסטום רובוטיקס’, שמפתחת של רובוטים זוחלים ומטפסים; OC Robotics, שמפתחת זרועות מתפתלות. חברה נוספת היא A.Hak Industrial Services, שמתכננת רובוטים לבדיקה וניקוי מכלים וכן רובוטים הנעים בתוך צנרת ההולכה ואוספים מידע, בודקים את פנים הצנרת ומסירים פסולת שהצטברה ומבצעים מטלות נוספות ((pigging.

בתכנית נבחנו ארבעה רובוטים שאמורים לגלות שורה של פגמים פוטנציאליים במכלי לחץ ובמכלי אחסון. הם תויגו בכינויים ‘סנייק’, ‘פסט’, ‘בייק’ ו’טנק’. ל’סנייק’ הייתה זרוע גמישה לניווט בכל השטח החיצוני. ‘פסט’ השתמשה בגלגלים מגנטיים לטיפוס על קירות ותמרון בחללים הצרים עבור בדיקה ופיקוח חזותי. ‘בייק’ היה זוחל רובוטי אוטונומי לשימוש במכלי לחץ מנותקים (שאינם מחוברים למערכת המחשב). ‘טנק’ יכול היה לבדוק מכלים בזמן שהמוצר היה מאוחסן עדיין והיה חצי אוטונומי, ונשא ציוד ניסוי חזותי, מגנטי ועל קולי.

אחרי הפרויקט, ‘ספרינט רובוטיקס’ הגתה תכנית אסטרטגית שתתמקד בכמה תחומים עיקריים- קרקעית מכל אחסון, מכלי לחץ, תהליך צנרת, ומפעיל בשלט רחוק במתקן בלתי מאויש. לתוכנית יש כרגע תמיכה של ארבעים חברות, מתוכן, 13 צרכני קצה ו-27 ספקי טכנולוגיה, מחקר ושירותים.

שבוע הרובוטיקה

ה’ארגוס צ’לאנג’

אמנם שימוש ברובוטים ימיים אינו דבר חדש כלל במשימות של בדיקה ובקרה, אבל כיום הם מתקשים להבטיח תקן ATEX למבנים שקרובים לנפט ולגז. בינתיים מתחילים לצוץ רק רובוטים יבשתיים.

ב-2013, ‘טוטאל’ השיקה תחרות רובוטים, ‘ארגוס צ’לאנג’. בתחרות בונים המתחרים אבטיפוס של רובוט אוטונומי קרקעי למשימות בדיקה ובקרה באתרי נפט וגז. חמישה צוותים נבחרו מתוך שלושים הצעות מאוסטריה וגרמניה (Argonauts), ספרד ופורטוגל ((Foxiris, צרפת (ויקינגס), יפן (AIR-K) ושוויץ ((LIO.

צוות הארגונאוטס בנה רובוט שזכה באישור של תקן ATEX בעל מיקום מדויק ואלגוריתם שרמת הדיוק שלו היא בטווח סנטימטר, וסימולטור תלת ממד לשם תפעול ובקרה אמינה. חבר השופטים התרשם מאוד מהממשק המכאני אנושי, שבקלילות עבר ממצב אוטונומי להפעלה מהירה ויעילה בשלט רחוק.

כל צוות קיבל תקציב מו”פ של 600,000 אירו ומשימות הכוללות בדיקות ניווט וביצוע, ניהול אירועים פנימיים וחיצוניים, אנומליות, תקלות פנימיות והשבתות חירום; איתור של תקלות ומכשולים סטטיים ודינמיים; ניטור אקוסטי של הסביבה; הדגמות של תגובות הרובוט; ופיתוח ממשק מכאני-אנושי קל לשימוש. הרובוטים התמודדו עם משימות המשקפות תרחישים תפעוליים מציאותיים. צוות הארגונאוטס התעלה מעל הדרישות של ‘ארגוס צ’לאנג” באמצעות הצגת רובוט בעל תו תקן ATEX מאושר במלואו.

הרובוט אמור כעת להיבדק באתר ‘טוטאל’ בבריטניה במטרה לייצר רובוטים יבשתיים מסחריים עד 2022. אוסקר וון סטריק, פרופסור למדעי המחשב באוניברסיטת דרמשטדט, אומר: “הרובוט שלנו ביצע משימות בדיקה ובקרה מורכבות מאוד באטמוספרות מסוכנות באופן אוטונומי מלא, או בהפעלה מרחוק. הוא לקח מידות באמצעות חיישני ראייה ושמע, נע בעצמו מעל מדרגות וגרמים במתקן רב קומתי”.

בצוות הארגונאוטס הייתה גם שותפה מהתעשייה, חברת ‘טאורוב’, שסיפקה את החומרה של הרובוט ובכך הבטיחה את אישור תקן ATEX, בזמן שהאוניברסיטה הטכנית של דרמשטדט טיפלה בתכנון הפעולות האוטונומיות. צוות האוניברסיטה עובד כעת על תוכנית הרצה לתקופה של 18 חודשים עם ‘טאורוב’ ו’טוטאל’ להגדיל את רמת המוכנות הטכנולוגית ((TRI של הרובוט שלהם, כך שיוכל לפעול באזורים ימיים.

האם ניתן יהיה להוציא את בני אדם מהתהליך? “לאו דווקא”, אומר סטריק. “הרובוט טוב למשימות שגרתיות שחוזרות על עצמן ובעבודה בסביבה מסוכנת, למשל עריכת בדיקה ויזואלית של צינורות. בני אדם טובים יותר במצבים הדורשים הבנה וידע גבוהים. אנו מצפים מהרובוטים שינועו בין מצבי הפעלה אוטונומיים למצבי הפעלה מסייעים. זה יהיה הקו המנחה להצלחה”.