Spot, der Inspektor auf vier Beinen
Spot ist ein autonomer Inspektionsroboter, den Heidelberg Materials im Werk Leimen erprobt. Wir haben mit Shamraiz Ali darüber gesprochen, wie Inspektionen im Alltag ablaufen, welche Herausforderungen es dabei gibt und warum frühe Anomalie-Erkennung den Betrieb spürbar stabiler machen kann.
Warum sind Inspektionen im Zementwerk so wichtig?
Inspektionen gehören zum Tagesgeschäft und sind entscheidend für einen sicheren, möglichst unterbrechungsfreien Betrieb.
In Leimen arbeiten wir im Bereich der Mahlaggregate – einem Abschnitt im gesamten Zementherstellungsprozess. Schon in diesem Teil der Anlage gibt es viele Punkte, die regelmäßig geprüft werden müssen. Bediener*innen beobachten Temperaturentwicklungen an verschiedenen Aggregaten, achten auf ungewöhnliche Geräusche und prüfen z. B. Luftströme in Leitungen auf Undichtigkeiten.
Diese Kontrollen stützen sich stark auf menschliche Sinne: Sehen, Hören und zum Teil auch Tasten. Beispielsweise legen Bediener*innen die Hand an bestimmte Bauteile, um zu fühlen, ob sie überhitzt sind.
Die Schwierigkeit: All das passiert im laufenden Betrieb. Mahlwerke sind extrem laut, feine Geräuschunterschiede sind schwer zu erkennen. Für präzise Messungen braucht es zusätzliche Messgeräte. Ohne diese Technik bleiben viele Auffälligkeiten unbemerkt. Hinzu kommt: Laufende Aggregate lassen sich nicht beliebig berühren – etwa ein Motor, dessen Temperatur man nicht einfach „per Hand“ prüfen kann.
Und ein Mensch kann nicht alles gleichzeitig im Blick behalten. Aufmerksamkeit und Wahrnehmung haben Grenzen.
Kurz gesagt: Inspektionen sind zentral für Sicherheit und Verfügbarkeit, gleichzeitig komplex, zeitaufwendig und nicht immer mit voller Genauigkeit durchführbar.
Wer ist Spot – und was kann der Roboter bei einer Inspektion leisten?
Spot ist ein autonomer Roboterhund von Boston Dynamics, der im Werk Inspektionen übernimmt. Er arbeitet auf Basis vordefinierter Missionen, bewegt sich selbstständig durch die Anlage und prüft definierte Anlagenteile – das haben wir ihm „beigebracht“.
Dabei sammelt Spot Daten über verschiedene Sensoren und bewertet sie direkt. Das ist entscheidend: Spot liefert nicht nur Rohdaten, er hilft auch, sie in Echtzeit einzuordnen.
Im Vergleich zu einer Person, die durch das Werk läuft, kann Spot mehrere Parameter gleichzeitig und kontinuierlich überwachen – unabhängig von Lärm oder Umgebungseinflüssen.
Wie sieht eine typische Inspektion mit Spot aus?
Spot folgt einem festen Ablauf. Er startet seine Mission zu einem definierten Zeitpunkt, fährt mehrere Ebenen der Anlage ab und prüft dabei die hinterlegten Anlagenteile. Während der Mission sendet er Daten und Warnmeldungen live über das Netzwerk. Nach Abschluss kehrt er zu seiner Dockingstation zurück und lädt sich auf.
Aktuell deckt Spot mehr als 170 Inspektionspunkte ab. Diese Punkte wurden gemeinsam mit dem Instandhaltungsteam definiert, das die Anlage im Detail kennt.
Worin unterscheidet sich das von klassischen Inspektionen?
Klassisch läuft eine Person durch das Werk und prüft zentrale Aggregate. Der Ablauf ist dabei nicht immer vollständig standardisiert. Es gibt nicht in jedem Fall eine feste Liste von Inspektionspunkten, die immer gleich abgearbeitet wird. Menschen konzentrieren sich erfahrungsgemäß auf das, was sie aus ihrer Erfahrung heraus für besonders kritisch halten.
Mit Spot werden Inspektionen stärker strukturiert. Die Inspektionspunkte sind festgelegt, jede Mission folgt demselben Muster. So entstehen vergleichbare Datenreihen und ein vollständigeres Bild über die Zeit.
Welche Daten erfasst Spot?
Das hängt von den eingesetzten Sensoren ab:
- Thermografie
Mit der Wärmebildkamera erstellt Spot thermische Bilder und Heatmaps von Anlagenteilen. So lässt sich erkennen, wie sich Temperaturen verteilen und wo Auffälligkeiten entstehen. - Akustik
In einer lauten Umgebung spielen akustische Sensoren ihre Stärke aus. Sie filtern Hintergrundgeräusche heraus und können Luft-, Gas- oder Dampfleckagen aufspüren – inklusive genauer Lokalisierung. - Schwingungsanalyse
Spots Sensorik erfasst Vibrationen und hilft zu bewerten, ob Maschinen innerhalb ihrer gewohnten Parameter laufen. - Bilddaten
Über hochauflösende Kameras dokumentiert Spot den Zustand von Anlagenteilen. Diese Bilder lassen sich später vergleichen und für Berichte oder Analysen nutzen.
Was kann Spot nicht – und wo gibt es Missverständnisse?
Ein häufiges Missverständnis: Roboter wie Spot würden Menschen ersetzen. Das trifft hier nicht zu. Spot unterstützt die Mannschaft im Werk. Er liefert zusätzliche Daten, schafft mehr Transparenz und hilft dabei, Probleme früher zu erkennen.
Die Expertise der Mitarbeitenden bleibt zentral – für die Bewertung der Ergebnisse, Entscheidungen und die eigentliche Instandsetzung.
Welche Herausforderungen haben zu robotergestützten Inspektionen geführt?
Ein wesentlicher Treiber ist die zustandsorientierte Instandhaltung: Auffälligkeiten erkennen, bevor sie zu Störungen führen.
Früherkennung ist wichtig, weil sie ungeplante Stillstände vermeidet. In jedem Werk gilt: Die Anlage soll möglichst durchlaufen. Ein unerwarteter Ausfall kann die Produktion stoppen. Wenn Auffälligkeiten früh sichtbar werden, kann das Team rechtzeitig eingreifen.
Ein weiterer Punkt ist die Konstanz. Manuelle Inspektionen unterscheiden sich von Person zu Person – in der Herangehensweise, den Schwerpunkten und der Dokumentation. Spot bringt hier mehr Standardisierung: gleiche Routen, gleiche Prüfpunkte, gleichbleibende Datenerfassung.
Ein konkretes Beispiel: Wo hat Spot frühzeitig gewarnt?
Kürzlich hat Spot eine Blockade in einem Zyklon der Mahlanlage mehrere Tage vor einer kritischen Störung erkannt. Für diesen Bereich hatte das Team zwei Messpunkte definiert, die Spot per Wärmebild überwacht. Normalerweise erscheinen diese Bauteile als „heiß“, also rot in der Anzeige. In diesem Fall wurde einer der Messpunkte zunehmend blau – ein Zeichen für fallende Temperatur.
Spot löste mehrere Warnungen aus. Das Team prüfte die Ursache und konnte das Problem beheben, bevor es zu einem Stillstand kam.
Was war die größte Hürde bei der Einführung?
Die größte Herausforderung war die Konnektivität. Spot ist ein IoT-Gerät, das auf eine stabile Netzwerkverbindung angewiesen ist. Zementwerke sind nicht automatisch hoch digitalisierte Umgebungen – die entsprechende Infrastruktur musste zuerst aufgebaut werden.
Parallel dazu spielte Cybersecurity eine wichtige Rolle. Jedes neue System wird sorgfältig darauf geprüft, ob und wie es sicher in die bestehende IT-Landschaft integriert werden kann.
Welchen geschäftlichen Mehrwert bietet Spot?
Der wichtigste Mehrwert ist die frühzeitige Erkennung von Auffälligkeiten. Ein Beispiel sind Luftleckagen, die in Werken häufig auftreten und zu Energieverlusten führen. Wenn Spot solche Leckagen früh meldet, lässt sich schnell reagieren – das senkt direkt die Energiekosten.
Hinzu kommt die Präzision. Wenn Spot eine Anomalie erkennt, zeigt er sehr genau, wo die Abweichung liegt. Instandhaltungsteams finden die Ursache schneller, und Maßnahmen lassen sich gezielter einplanen. Über die Zeit ermöglichen die Daten zudem Trendanalysen – eine wichtige Grundlage für vorausschauende Wartung.
Welche Verbesserungen sind bereits sichtbar?
Ein spürbarer Effekt ist der höhere Digitalisierungsgrad. Damit Spot arbeiten kann, mussten wir Infrastruktur aufbauen – diese lässt sich nun auch für weitere Anwendungen nutzen, etwa für zusätzliche WLAN-Kameras.
Außerdem ist die Dokumentation deutlich besser. Daten werden systematisch erfasst, gespeichert und können ausgewertet werden. Früher wurden Informationen teilweise handschriftlich festgehalten, aber nicht in Systeme überführt.
Ein weiterer Fortschritt ist die Standardisierung von Inspektionen – sowohl im Ablauf als auch in der Dokumentation.
Was sind die nächsten Schritte?
Aktuell arbeiten Teams an mehreren Richtungen:
- Digitaler Zwilling
Spot könnte mit zusätzlichen Sensoren räumliche Daten erfassen und so ein 3D-Modell der Anlage aufbauen – einen digitalen Zwilling, der sich laufend aktualisieren lässt. So ließen sich Anlagenzustände detaillierter dokumentieren, Veränderungen über die Zeit vergleichen und Prüfergebnisse eindeutig Orten zuordnen. Langfristig unterstützt das die Instandhaltungsplanung, Remote-Analysen und die Anbindung weiterer Systeme. - Erweiterte Inspektionsbereiche
Perspektivisch könnten Inspektionen zum Beispiel auf Öfen und feuerfeste Zustellungen ausgeweitet werden. - Remote-Bedienung
Künftig könnten Bediener*innen Spot aus der Leitwarte heraus steuern und Störungen prüfen, ohne die Anlage betreten zu müssen. - Weitere Robotertypen
In Zementwerken ist Staub allgegenwärtig, Reinigung bleibt eine Daueraufgabe. Denkbar sind Roboter, die Reinigungsarbeiten übernehmen oder Logistik unterstützen – etwa Transportroboter für Ersatzteile und Werkzeuge.
Wichtiger als viele einzelne Geräte ist jedoch das Zusammenspiel. Die Frage lautet: Wie lassen sich verschiedene Systeme so orchestrieren, dass sie gemeinsam Mehrwert schaffen?
Wie passt das Thema Drohnen dazu?
Drohnen sind Teil dieser Idee einer „physischen KI-Orchestrierung“. Dahinter steht das Bild verschiedener Geräte – Roboter und Drohnen –, die nicht isoliert arbeiten, sondern miteinander kommunizieren und koordiniert agieren.
Aktuell läuft ein Proof of Concept mit Drohnen. Ein Anwendungsfall ist die Sicherheits- und Zaunüberwachung bei Nacht. Statt Personal auf Streife zu schicken, liefert eine Drohne Livebilder in die Leitwarte. Bei Auffälligkeiten kann das Team reagieren, ohne Mitarbeitende zu gefährden.
Drohnen eignen sich außerdem für Inspektionen schwer zugänglicher Bereiche, etwa hoher Bauwerke. Sie lassen sich mit Sensoren wie Infrarot ausrüsten und auch für volumetrische Analysen nutzen – etwa zur Vermessung von Materialhalden.
Wie wird Robotik den Anlagenbetrieb verändern?
Robotik ist, ähnlich wie KI, ein großer Trend – und wir stehen erst am Anfang.
Mit Blick nach vorn wird Robotik vor allem in den Bereichen Arbeitssicherheit und Gesundheit einen Unterschied machen, weil Menschen seltener gefährlichen Situationen ausgesetzt sind. Autonome Inspektionen werden leistungsfähiger, und wir werden wahrscheinlich eine größere Bandbreite industriefähiger Roboter im Einsatz sehen.
In Summe wird Robotik ein fester Bestandteil des Anlagenbetriebs werden. Sie schafft Freiräume für höherwertige Aufgaben, unterstützt effizienteres Arbeiten und trägt zu einem sichereren Arbeitsumfeld bei.
