Drohnen und Roboter in der Inspektion: Anlagen prüfen ohne Stillstand

Drohnen und Roboter prüfen Anlagen ohne Stillstand, wenn die Prüfung bisher Gerüste, Seilzugang oder eine Abschaltung verlangt und ein Sensor die gesuchten Schäden erfasst. Die Wirtschaftlichkeit entsteht vor allem durch die vermiedenen Stillstandstage und weniger durch den Preis der Prüfung selbst. Ob sich der Einsatz für Ihre Anlagen lohnt, beantwortet ein Rechenweg mit fünf Posten, und ob er im Prüfbetrieb ankommt, entscheidet die Organisation.

Dieser Beitrag richtet sich an Betreiber von Industrieanlagen und Energienetzen, die wiederkehrende Prüfungen verantworten. Er vergleicht die Technik nach Einsatzfeldern, rechnet einen Business Case an einem Beispiel durch und beschreibt, wie ein Pilot in den regulären Prüfplan gelangt. Rechtliche Fragen des Drohnenbetriebs und der Prüfpflichten sind Sache von Fachjuristen und der zuständigen Behörden. Dieser Beitrag gibt einen Überblick und ersetzt keine Rechtsberatung.

Wann lohnen sich Drohnen und Roboter in der Anlageninspektion?

Drohnen und Roboter lohnen sich, wenn der Zugang zur Prüfstelle mehr kostet als die Prüfung selbst. Das trifft auf Schornsteine, Kesselanlagen, Tanks, Windenergieanlagen, Hochspannungsmasten, Dachflächen großer Hallen und Rohrbrücken zu. In diesen Fällen verursachen Gerüste, Seilzugangstechnik, Hubarbeitsbühnen, das Entleeren und Gasfreimessen von Behältern oder die Abschaltung der Anlage den Hauptteil der Kosten. Ein Roboter, der denselben Befund liefert, ohne dass jemand klettern muss oder die Produktion ruht, verändert diese Rechnung.

Anders liegt der Fall bei Anlagen, die ohnehin planmäßig stillstehen und gut erreichbar sind. Dort ersetzt der Roboter eine Prüfung, die kaum Zugangskosten verursacht, und der Business Case rechnet sich nur über häufigere Messungen oder eine bessere Datenlage. Als Faustregel für die Vorauswahl gilt: Wo der Zugangsaufwand mehr als die Hälfte der Gesamtkosten einer Prüfung ausmacht, lohnt sich die Rechnung, darunter selten. Die Schwelle ist eine Deutung dieses Beitrags und keine Normgröße, und sie lässt sich mit dem Rechenweg unten für jede Anlage nachprüfen.

Welche Technik passt zu welcher Prüfaufgabe?

Es gibt vier Gerätegruppen mit unterschiedlichen Stärken, und die Prüfaufgabe bestimmt die Wahl. Fluggeräte mit Kamera, Wärmebildkamera oder Laserscanner erfassen große, schwer zugängliche Außenflächen schnell und eignen sich für Fassaden und Dächer sowie für Rotorblätter, Freileitungen oder Kamine. Ihre Grenzen liegen bei Wind, bei Flugzeiten von typischerweise unter einer Stunde je Akkusatz und bei engen Räumen mit Hindernissen. Für das Innere von Behältern oder Kesseln gibt es kollisionsgeschützte Fluggeräte, die in begrenzten Räumen ohne GPS fliegen.

Kriechroboter mit Magneträdern fahren an Stahlwänden von Tanks oder Rohren entlang und tragen Ultraschallsensoren zur Wanddickenmessung. Sie liefern Messwerte, die eine Kamera nicht erreicht, etwa Korrosion unter der Oberfläche. Laufroboter auf vier Beinen, wie sie unter anderem Boston Dynamics seit 2020 im Verkauf und die Schweizer ANYbotics anbieten, begehen Anlagen auf regelmäßigen Runden und lesen dabei Anzeigen ab. Sie erkennen Wärmequellen oder Gaslecks und bewegen sich über Treppen und Gitterroste. Für Bereiche mit Explosionsgefahr benötigen alle Geräte eine passende Zulassung im Rahmen der europäischen ATEX-Regeln, die der Hersteller nachweisen muss. Schließlich gibt es Unterwasserfahrzeuge für Becken und Staumauern.

Wie rechnet man den Business Case für Inspektionsroboter?

Der Business Case besteht aus fünf Posten, die Sie je Anlage und Prüfzyklus gegenüberstellen: die Kosten des Stillstands, die Kosten des Zugangs, die Kosten der eigentlichen Prüfung, die Kosten der Auswertung und die Folgekosten übersehener Schäden. Der erste Posten ergibt sich aus den Stillstandstagen multipliziert mit dem Deckungsbeitrag eines Betriebstages. Er ist oft der größte und wird in Prüfbudgets nicht geführt, weil er in der Produktion anfällt. Genau deshalb sollten Prüfung und Produktion die Rechnung gemeinsam mit dem Controlling aufstellen.

Das folgende Beispiel dient der Veranschaulichung der Rechenlogik. Die Werte sind angenommen und ersetzen keine Marktangabe: Eine Anlage mit einem Deckungsbeitrag von 40.000 Euro je Betriebstag wird heute alle zwei Jahre in einem dreitägigen Stillstand geprüft. Der Stillstand kostet 120.000 Euro. Gerüst und Reinigung schlagen mit 40.000 Euro zu Buche, die Prüfer mit 10.000 Euro, zusammen sind das 170.000 Euro je Zyklus. Mit einem Robotereinsatz im laufenden Betrieb entfallen der Stillstand sowie Gerüst und Reinigung. Es verbleiben ein Dienstleister oder Gerätekosten von 30.000 Euro, stichprobenartige Nachprüfungen durch Fachpersonal von 10.000 Euro und die Datenauswertung von 8.000 Euro, zusammen 48.000 Euro. Die Ersparnis von 122.000 Euro je Zyklus lässt sich mit dem Anschaffungsaufwand oder der Dienstleistungsgebühr verrechnen.

Der fünfte Posten wird häufig vernachlässigt. Wenn der Robotereinsatz die Prüfung billiger macht, lässt sie sich öfter durchführen, und Schäden werden früher erkannt, bevor sie eine Reparatur im Stillstand erzwingen. Dieser Effekt ist schwer vorab zu beziffern. Eine vorsichtige Rechnung setzt ihn mit null an und behandelt ihn als Reserve.

Welche Rolle behält die Prüfperson?

Roboter erweitern die Reichweite der qualifizierten Prüfperson, und das Urteil bleibt bei ihr. In der zerstörungsfreien Prüfung regelt die Norm DIN EN ISO 9712 die Qualifizierung und Zertifizierung des Personals, und die Bewertung eines Befunds bleibt eine Aufgabe dieser Fachleute. Der Roboter liefert Bilder und Messwerte mit Positionsangabe. Die Prüfperson wertet sie aus und entscheidet über die Freigabe. Dadurch verschiebt sich die Arbeit vom Klettern und Messen zum Auswerten und Entscheiden, und das ist eine Veränderung der Rolle mit Folgen für Schulung und Prüfplan.

Die größten Reibungsverluste entstehen an der Schnittstelle zwischen den Abteilungen: Die Instandhaltung betreibt den Piloten, die Ergebnisse gehen an die Betriebsleitung, und niemand hat einen Auftrag zur Auswertung vergeben. Datenmengen aus Flügen und Rundgängen wachsen schnell, und ohne definierte Auswertung und Übergabe an die Maßnahmenplanung bleibt der Gewinn in einem Ordner liegen.

Wie führt man Inspektionsrobotik im Prüfbetrieb ein?

Die Einführung gelingt in vier Schritten, die jeweils eine Entscheidung am Ende haben. Im ersten Schritt wählen Sie zwei bis drei Anlagen mit dem höchsten Zugangsaufwand aus und erheben den Ausgangswert: Kosten und Dauer der letzten Prüfung sowie die Stillstandstage. Im zweiten Schritt läuft ein Pilot parallel zur bisherigen Prüfung, sodass beide Verfahren denselben Zustand bewerten. Die Übereinstimmung der Befunde zeigt, ob der Roboter die gesuchten Schäden findet. Im dritten Schritt wird der Prüfplan angepasst, mit Rollen für den Betrieb des Geräts und die Auswertung. Im vierten Schritt erfolgt der Regelbetrieb mit einer Kennzahl für das Management, etwa den eingesparten Stillstandstagen je Quartal.

Wie sich solche Vorhaben in die Frage nach Investition und Amortisation einordnen, zeigt der Beitrag zu Roboterzellen in der Planung. Für den Nutzen im Betrieb mit den Beschäftigten ist der Beitrag zur Mensch-Roboter-Kollaboration die passende Ergänzung, und die Frage, ob mieten oder kaufen den Einstieg erleichtert, behandelt der Beitrag zu Robotics as a Service.

Inspektionsrobotik mit Niehues Consulting

Niehues Consulting ist eine Beratung für KI-Management und Organisationsdesign aus der Lieferperspektive mit Sitz in Düsseldorf. Gründer Marin Niehues bringt neue Technik in den Betrieb, in Projekten von VC-finanzierten Scaleups bis zu DAX-40-Konzernen und in über 20 Ländern auf sechs Kontinenten. Niehues Consulting liefert keine Roboter und integriert keine Geräte. Die Arbeit liegt davor und danach: im Business Case, in den Anforderungen an Hersteller und Dienstleister, in der Einführung und in den Rollen und Entscheidungswegen des Prüfbetriebs.

Das Vorgehen folgt dem Niehues Delivery Model. Für Inspektionsrobotik zählen drei Prüffragen: Was ist der Ausgangswert, und woran messen wir den Erfolg? Ist der Business Case mit realen Werten bestätigt? Wer verantwortet den Betrieb ab dem ersten Tag? Den Einstieg bildet eine kostenfreie Erstberatung von 30 Minuten, die Sie über den Kontakt vereinbaren. Umfang und Konditionen eines Vorhabens werden dort besprochen.