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デジタル化実証支援ラボの紹介
2021年10月1日開設

福岡県工業技術センター
機械電子研究所

Fukuoka Industrial Technology Center背景（デジタル化の必要性）

2【ものづくり白書２０２０ （参考）】➢ 新型コロナウイルス感染症や大規模災害、米中貿易摩擦など、「不確実性の高まる世界」に対応するためには、企業変革力（ダイナミック・ケイパビリティ※1）の強化が必要である※1 ｶﾙﾌｫﾙﾆｱ大学のﾃﾞｲｳﾞｨｯﾄﾞ・J・ﾃｨｰｽ氏が提唱した戦略経営論

企業変革力
不確実性

➢ 環境や状況の激しい変化に対して、企業が柔軟に対応し、自己を変革する能力✓ 感知（センシング）
・脅威や危機を感知する能力、ダイナミック・ケイパビリティの起点✓ 捕捉（シージング）
・機会を捉え、既存資産・知識・技術を再構成して競争力を獲得する能力

・サプライチェーンへの影響
・各国の需要減✓ 変容（トランスフォーミング）
・競争力を持続的なものにするために、組織全体を刷新し、変容する能力

企業変革力を高めるには、デジタル化が有効
Fukuoka Industrial Technology Center背景（デジタル化の必要性）

3【我が国の現状】
無回答5%（n=4,364）
未活用➢ ものづくり工程・活動において22%
既に活用
デジタル技術を活用している企業は、検討中
49%
24%
約半数に留まっている （ものづくり白書2020）
デジタル技術の活用状況 （統計ﾃﾞｰﾀ）➢ 日本のデジタル化の立ち位置は、主要63ヵ国中、29位と低迷【上位】①デンマーク、②米国、③スウェーデン、④シンガポール
1➢ 評価基準※大きく3つの評価基準を点数化し、順位付け

10

知識

新技術を発見、習得、構築するノウハウ（人材、研修・教育、重点取組）（Knowledge）

技術（Technology）

将来への備え（FutureReadiness）

デジタル技術開発のための環境、技術進展、（技術・規制の枠組み、資本（資金、投資））
デジタル変革に対する国家レベルでの対応、企業の機敏性、DX活用適応力、IT統合

世界順位（国際経営開発研究所（IMD）： 世界ﾃﾞｼﾞﾀﾙ競争力ﾗﾝｷﾝｸﾞより編集）⑧韓国⑨香港 躍⑪台湾 進⑰中国

20

㉙日本
（低迷）

30

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

IMDデジタル化競争力ランキング（ https://www.imd.org/centers/world-competitiveness-center/rankings ）デジタル化の遅れ・低迷 が露呈、対策・支援 が急務
Fukuoka Industrial Technology Center背景（デジタル化の必要性）

4➢ デジタル化の遅れ （主な課題）✓ デジタル化に対する認識不足 （意思が定着していない）✓ デジタル化を推進する人材がいない、ノウハウがない✓ デジタルデータ活用・装置導入による費用対効果が不透明✓ その他、・ ・ ・ ・ ・CAE ： Computer Aided Engineering

機機械電子研究所➢ 2015年9月 「CAE支援ラボ」を開設

コンピュータシミュレーションを活用した、➜ 設計力強化（設計の効率化）
着目!!
✓ 「試作・製造・生産管理支援」 機能を継承・強化➜ 工程・機能を拡充✓ 「CAE」 設計支援の高度化

デジタル化支援設備を導入➢ 2021年10月1日「デジタル化実証支援ラボ」を開設
Fukuoka Industrial Technology Centerデジタル化実証支援ラボ（2021年10月～）

5➢ 一連のものづくり工程に対するデジタル化を支援① 設計支援【CAE支援ラボ（2015～）】③ 製造・生産管理支援

・シミュレーション と 3D計測技術（実測）の連携設計（ＣＡＥ）

試作・AI/IoT技術の活用

評価

製造 生産管理(CAE) Computer Aided Engineering② 試作・製造支援
・レーザ加工（溶接、熱処理、肉盛、表面改質など）
・金属3Dﾌﾟﾘﾝﾀｰ（AM） / 金属粉末射出成形（MIM）による3次元造形

設備機器【本館】 ※解析・計算系✓ 最適設計探索解析装置✓ 高度解析システム✓ 微粒子拡散予測解析装置✓ ディープラーニング専用計算機

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機械電子研究所

本館

実験B棟

実験A棟

【実験B棟】 ※実験・測定系✓ 3次元デジタルひずみ評価システム✓ 3次元デジタイザー✓ ファイバーレーザ溶接機✓ レーザ加工システム✓ 金属粉末製造装置【実験A棟】✓ 紫外線測定システム✓ 金属積層造形装置（金属3Dﾌﾟﾘﾝﾀｰ）✓ 金属粉末射出成形機・脱脂焼結炉

Fukuoka Industrial Technology Centerデジタル化実証支援ラボ（2021年10月～）

6➢ 一連のものづくり工程に対するデジタル化を支援
ものづくり工程の高度化技術支援✓ ものづくり現場の課題✓ 新たな取組✓ 基盤技術の蓄積

デジタル化推進
人材育成支援✓ 実践的な機器活用実習（ハンズオン形式）✓ 外部講師・職員による講義

共同研究、受託研究
設備利用、技術相談（座学）➢ デジタル技術の有用性を実感して頂き、デジタルデータ活用による技術の高度化、製品の高品質・高付加価値化、生産性向上を支援
Fukuoka Industrial Technology Center機械電子研究所

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金属系材料 及び 機械・電子関連技術
所長

庶務課

6名

技術総合支援室

2名（兼務）

航空機産業技術支援グループ

北九州市八幡西区【43名 2023.4.1】

5名（兼務）

4技術課8チーム体制【35名】【ラボ支援体制】 29名が兼務

材料技術課

生産技術課

機械技術課

電子技術課

金属プロセスチーム

精密加工チーム

材料強度評価チーム

ＥＭＣ・センシングチーム

表面プロセスチーム

生産システムチーム

熱エネルギーチーム

光・AI/IoTチーム

【11名】

【6名】

【9名】

✓ 溶接、熱処理、鋳造、 ✓ 機械加工、精密測定✓ 材料強度、熱流体、ﾚｰｻﾞ加工、表面処理 など 積層造形、射出成形 など
設計（CAE） など
Fukuoka Industrial Technology Center【9名】✓ 光学、磁気、画像、AI/IoT、EMC など

CAEを活用した「設計支援」

Fukuoka Industrial Technology CenterCAEを活用した「設計支援」

9➢ 高度なCAE解析ソフト、高精度な3D計測技術（物性、形状）を連携したｺﾝﾋﾟｭｰﾀｼﾐｭﾚｰｼｮﾝによる製品設計の高度化・デジタル化を支援
主要設備機器高度解析システム
ソフト

ANSYS

複数場の影響微粒子拡散予測解析装置
ソフト

微粒子を含む✓ 混相流解析✓ 熱流体解析

同時解析可能大規模、大変形接触、時刻履歴応答

振動解析

3次元ﾃﾞｼﾞﾀﾙひずみ評価ｼｽﾃﾑ
ARAMIS

ARGUS

材料＆製品
ひずみ・変形ソフト

scFLOW（力・熱・振動等）（物性・機能評価）

modeFRONTIER
無数の設計ﾃﾞｰﾀ群
変更

検証

自動解析短時間拡散予測

混相流解析

最適な設計データ

紫外線測定システム

3次元デジタイザー・紫外～可視の配光測定、透過率・反射率・吸収率測定

COMET5-11M
製品＆精密部品（CCDｶﾒﾗ方式）
形状評価
寸法計測

材料ひずみ測定

3次元ひずみ分布測定

最適設計探査解析装置

UV-VISｾﾝｻ
ｰｺﾞﾆｵﾒｰﾀ

Fukuoka Industrial Technology Center

3次元座標
CADデータ作成

CAEを活用した「設計支援」

10➢ 技術支援の流れ（例：プレス成形品）②設計（CAE）
プレス成型解析

シミュレーション
応答曲面の作成

最適な設計条件を自動探査

ANSYS

高度解析システム

最適設計探索解析

プレス
成形試作品

最適設計
（肉厚、ひずみの緩和）

物性値入力

①物性評価
万能試験機

実測 （デジタル評価 ）
物性値 （デジタルデータ）

引張試験

③機能評価
形状・寸法測定・弾性率・ひずみ

ARAMIS

実測 （デジタル評価 ）ひずみ測定

ARGUSなど

3次元デジタルひずみ評価システム

3次元デジタルひずみ
3次元デジタイザ
評価システムFukuoka Industrial Technology CenterCAEを活用した「設計支援」➢ その他設備機器（CAE支援ラボ～）

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ＣＡＥ解析ソフト◆ 熱流体解析／SCRYU/Tetra，STREAM➜ 電子部品等の放熱特性やファンの送風特性等の評価◆ 構造解析／SOLIDWORKS Simulation➜ 構造物の強度、落下･衝撃特性等の評価

熱流体解析◆ プレス成形解析／JSTAMP/NV➜ プレス成形時のシワやワレ、スプリングバック等の評価◆ 光学設計解析／LightTools➜ 照明機器の光源やレンズ、リフレクタ等の評価◆ X線ＣＴシステム

プレス成形解析◆ 振動試験システム ◆ フラッシュ法熱物性 ◆ LED照明特性評価
測定システムシステム

Fukuoka Industrial Technology Centerレーザを活用した「試作・製造支援」

Fukuoka Industrial Technology Centerレーザを活用した「試作・製造支援」

13➢ レーザを活用した溶接・熱処理・肉盛における基盤技術の蓄積、加工技術の数値化による金属製品加工の高度化・デジタル化支援
主要設備機器

レーザ加工システム （溶接・熱処理・肉盛）

ファイバーレーザ溶接機【レーザ発振器】
・IPGﾌｫﾄﾆｸｽ製：YLR-500MM
・出力： 70～500W 連続発振

【レーザ発振器】 : YAGレーザ
・トルンプ製：TruDisk 5000
・出力： 100～5000W
連続・パルス発振【主な仕様】
・最小スポット径0.15mm
・CCDカメラ・XYステージ
・最大加工速度200mm/s
・最大溶接長さ180mm
・Arガスシールド（噴射）・入射角調整70～90°【主な仕様】
・6軸ロボットアーム
・2軸ポジショナー （250kg）
・溶接：最小スポット径0.05mm
・スキャナー溶接対応
・熱処理： 8×1mmラインビーム
・肉盛：スポット径1～4mm➢ 6軸ロボットアームに取り付けたレーザ加工ヘッドと2軸ポジショナーが連動し、デジタルデータをもとに人手では困難な（3次元）の高度な金属加工が可能➢ ビーム品質が高い（集光性に優れる）ため、レーザ光のスポット径を小さくでき、高速で精密な溶接が可能➢ 高出力・高ビーム品質で幅広い用途に対応し、自動化による高い生産性を実現➢ 瞬時な溶融＆Arガスシールド機構により、高品質な溶接外観を実現

Fukuoka Industrial Technology Centerレーザを活用した「試作・製造支援」

14【レーザ技術】➢ レーザ光を熱源とし、瞬時な局所加熱や溶融が得意であることから、従来からの溶接や熱処理の課題である熱影響（歪み、酸化等）の抑制、異材接合への適用等、金属製品の高品質・高付加価値技術として期待➢ 基盤技術の蓄積 （基礎データ、ノウハウ）、試作開発支援
分野

イメージ （二次利用禁止）
https://www.trumpf.com/ja_JP
トルンプ㈱HPより引用➢ 同材、異材金属の接合✓ 薄物（板）の低歪み溶接✓ 溶接欠陥（空孔・減肉・ｽﾊﾟｯﾀ）の低減 など

https://dhf.co.jp/products/
第一高周波工業㈱HPより引用➢ 局所加熱による表面改質✓ 微小部材の局所焼入れ、硬化改質✓ 組織制御による耐食性改善 など

https://www.aichisangyo.co.jp
愛知産業㈱HPより引用➢ 高品質・高機能皮膜の創製✓ 低歪み、高密着な硬質皮膜✓ 金属製品の補修技術 など①レーザ溶接②レーザ熱処理③レーザ肉盛実施・支援内容

Fukuoka Industrial Technology Centerレーザを活用した「試作・製造支援」「トルンプ株式会社HP」掲載動画
https://www.trumpf.com/ja_JP/products/machines-systems/【対決】アーク溶接（MAG溶接） × レーザ溶接 を比較
レーザ溶接：溶接時間4秒、低歪み、高品質

MAG溶接：溶接時間60秒

長さ600mm、厚さ1mmの鋼板
Fukuoka Industrial Technology Center

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レーザを活用した「試作・製造支援」「トルンプ株式会社HP」掲載動画
https://www.trumpf.com/ja_JP/products/machines-systems/【対決】アーク溶接（MAG溶接） × レーザ溶接 を比較

レーザ：高品質で生産性に優れた金属加工の実現
長さ600mm、厚さ1mmの鋼板
Fukuoka Industrial Technology Center

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金属AM/MIMを活用した「試作・製造支援」➢ AM：Additive Manufacturing（付加製造、積層造形）➢ MIM：Metal Injection Molding（金属粉末射出成形）

Fukuoka Industrial Technology Center

金属AM /MIMを活用した「試作・製造支援」

18➢ 積層造形（金属AM）と金属粉末射出成形（MIM）を活用した部品造形における基盤技術の蓄積、従来法で製造困難な部品試作を支援
主要設備機器

金属積層造形装置

射出成形機

真空脱脂焼結炉【メーカ/型式】
・㈱ニコン
・lasermeister 100A

【メーカ/型式】
・㈱Sodick・TR20EHV【メーカ/型式】
・島津産機ｼｽﾃﾑｽﾞ㈱・VESTA【主な仕様】
・200W 半導体レーザ
・LMD方式・最大加工寸法（mm）【主な仕様】
・型締め力： 20ton【主な仕様】
・有効寸法
Φ85×85mm

W297×D210×H200

・造形用粉体SUS316L、SKH51
Inconel718・窒素、アルゴン雰囲気➢ ベースプレート上への造形、既存部品への造形が可能➜ 金型等の部品補修に活用

・最大射出容量：14cc
・タイバー間隔
300×260mm

・最大射出速度400ｍｍ/sec➢ 耐摩耗性に優れるMIM専用シリンダーにより、金属粉末射出成形が可能
Fukuoka Industrial Technology Center・最高使用温度
2200℃
・使用圧力
真空～0.9MPa
・窒素、アルゴン、真空雰囲気➢ 脱脂～焼結まで連続処理可能➢ 不活性・真空雰囲気での処理可能

金属AM /MIMを活用した「試作・製造支援」

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【MIM】

【金属AM】➢ レーザ又は電子ビームにより ➢ 金属粉末とﾊﾞｲﾝﾀﾞの混合材料を金型内に射出し、成形品を脱脂、金属粉末を溶解・凝固させて、焼結して金属部品を製造する技術
金属部品を製造する技術➢ 基盤技術の蓄積 （基礎データ、ノウハウ）、試作開発支援
分野

①金属AM
（金属積層造形）【金属3Dﾌﾟﾘﾝﾀｰ】②MIM（金属粉末射出成形）【射出成形機】【脱脂焼結炉】イメージ

実施・支援内容➢ 高付加価値部品の試作造形✓ 難加工材の造形➢ 金型等の部品補修✓ 異種金属肉盛による高機能化➢ 高精度小型金属部品の量産✓ 高精度成形条件の探査✓ 品質向上（成形品品質の焼結品品質への影響）✓ 難加工材の造形
Fukuoka Industrial Technology Center

金属AM /MIMを活用した「試作・製造支援」

20【技術支援の流れ】
Step2

Step3

開発アドバイス（基礎技術データの提供）

Step1➢ 相談内容の確認
・設備利用対応
・技術開発支援➢ 課題を明確化し、課題解決に向けた支援方法を検討

開発予算獲得を支援（公募事業提案を支援）

研究開発（共同研究の実施）➢ まずは、電話又はメールでご相談ください。

Step2

Step3

➢ 造形ﾃﾞｰﾀ、金型
金属粉、ガス等※使用設備により異なります。

➢ 金属粉末造形技術研究会（期間：2022年11月 ～ 2028年3月）

Step4

Step5

➢ 測定評価➢ 初回利用時※当所装置を使用➜使用料が発生【目的】 基礎実験等を通じて、会員企業での実用化を目指す。
【内容】 装置の利用講習会、意見交換会、テスト造形 など

Fukuoka Industrial Technology Center

金属AM /MIMを活用した「試作・製造支援」

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金属粉末造形技術研究会
会 員 企 業（11社）

機械電子研究所

・金属粉末造形技術に関する疑問
・金属粉末造形技術を活用する上での課題

大学等研究機関装置メーカー

研究会活動
１．技術講演会 ２．設備利用講習会
３．意見交換会 ４．テスト造形

・金属粉末造形技術を活用した新技術・新製品の開発
・技術講演会・設備利用講習会
・意見交換機・テスト造形意見交換会
Fukuoka Industrial Technology Center

2回/年
個別対応
6回/年
AM・MIM部会で実施

AI/IoTを活用した「製造・生産管理支援」

Fukuoka Industrial Technology Center

AI/IoTを活用した「製造・生産管理支援」

23➢ IoT技術を活用した「生産現場の見える化」や、AI技術を活用した「製造の品質管理」、「生産設備の予知保全」などを支援
主要設備機器ディープラーニング専用計算機

IoT導入支援キット （機械電子研究所が開発）
センサ値

トリガ設定

振動のスペクトログラム

カメラ

小型PC＋各種センサ

センサ値のリアルタイムグラフ（ラズベリーパイ）➢ 簡単手順＆操作で生産現場の見える化※既存設備に後付け設置、 《汎用センサ》 温度、振動、音、距離、カメラなど➢ IoT導入に向けた「費用対効果」や「有用性」の事前検証➢ グラフ機能により簡易分析➢ タブレット、スマホ、PCで簡単操作＆遠隔監視➢ ソフトウェア、マニュアルは、HPより無償ダウンロード➢ IoT導入支援キット等で取得したデータを分析し、AIモデルを開発【仕様】
CPU：Intel Xeon Gold 6226R ×2
GPU：NVIDIA Tesla V100 32GB ×4
RAM：192GB【支援方法】

技術相談、共同研究、受託研究

Fukuoka Industrial Technology Center

AI/IoTを活用した「製造・生産管理支援」

24【技術支援の流れ （ハンズオン支援）】➢ 生産現場において、IoT導入支援キットを用いた各種データ収集
生産設備（製造・生産工程）の見える化➢ ディープラーニング専用計算機を活用して課題解決に向けたAIモデル開発から現場実装までを支援
生産現場（センシング）
射出成形

見える化

データ収集
振動、音、温度、
電流、画像 etc.

エッジ
コンピュータ

データ確認
PC／タブレット

生産設備

AIエンジン実装

現場実装
IoT導入支援キット
・品質管理・予知保全 etc.

Fukuoka Industrial Technology Center

データ分析
課題解決に向けたAIモデル開発
ﾃﾞｨｰﾌﾟﾗｰﾆﾝｸﾞ専用計算機

AI/IoTを活用した「製造・生産管理支援」【支援事例】

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IoT導入支援キットを用いた各種データ収集＜東洋ステンレス研磨工業㈱ 様＞
・距離センサでローラコンベアの搬送物の有無を検知し、サイクルタイムを計測
サイクルタイム
測
定距
離＜㈱エコウッド 様＞
・温度センサで装置温度を監視し、設定温度でリレーを駆動させ、警告ランプを点灯
・GPIO（電流ON/OFFセンサ接続）
で通電状態を監視
GPIO（電流ON/OFFセンサ）
リレー時間

ローラコンベアの隙間から上向きに距離センサを設置＜㈱勝山工作所 様＞
・距離センサで液面までの距離を計測し、切削油残量を監視

時間測定
距
離温度
センサ
切削油残量

加工機（門型5軸MC）の切削油液面を距離センサで上から計測

機械設備（製造・生産工程）の見える化が可能
Fukuoka Industrial Technology Center

配電盤

AI/IoTを活用した「製造・生産管理支援」【支援事例】

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大型プレス機「異常判定AI開発」 ＜㈱山本工作所 様＞（ドラム缶の製造装置）①プレス音取得・周波数解析 （データ収集・分析）③実証試験 （現場実装）【監視結果】

正常

ドラム缶製造時「プレス音」波形

異常度

正規化

STFT

平常時

スペクトログラム画像
正常

異常

異常度

②教師なし機械学習によるAI構築 （AIモデル開発）
学習結果（正常データ）
入力

学習結果（異常データ）出力

入出力差分二値化
異常算出

異常発生時
（ボルトのゆるみ）

機械設備の異常検知・予知保全が可能
Fukuoka Industrial Technology Centerデジタル化推進人材育成（R4年度）➢ 設計支援（CAE）
主な講座

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【R3実績】420名
開催期間（実績）

内 容①構造解析ｿﾌﾄｳｪｱ個別体験セミナー

4～12月（6回）

高度解析システムを用いたハンズオン型実習②熱流体解析ｿﾌﾄｳｪｱ個別体験セミナー

6～2月（2回）

微粒子拡散予測解析装置を用いたハンズオン型実習③紫外線関連機器開発セミナー

6～2月（4回）

紫外線関連機器設計・解析セミナー、導入システム紹介④磁界解析入門セミナー

9～2月（10/5）

有限要素法による解析ソフトウェア『Femtet』による実習⑤デジタイザー体験セミナー

10/20

3次元デジタイザを用いたハンズオン型実習⑥流れの見える化による設計改善

12/7

熱流体に関する解析と可視化測定に関する講座⑦材料強度セミナー

1/19

残留応力予測とX線回折法による計測・評価⑧フラッシュ法熱物性測定セミナー

3/9

熱物性（比熱、熱伝導率等）の測定に関する講座、装置見学➢ 試作・製造支援（レーザ、金属AM/MIM）
主な講座①レーザ技術活用セミナー②レーザ技術実習講座③金属粉末造形技術セミナー

開催期間（実績）

内 容

7/6、1/24

レーザ技術の基礎と応用、装置見学、個別相談会

10～3月（3回）

レーザ溶接・熱処理・肉盛のハンズオン型実習

11/22

積層造形・射出成形に関する講座、装置見学➢ 製造・生産管理支援（AI/IoT）
主な講座

開催期間（実績）

内 容①IoT関連技術実習セミナー

7～2月（5回）

IoT導入支援キットの体験、作製実習②アンテナ測定実習

10～2月（3回）

アンテナ測定・設計の基礎、測定実習③ノイズ対策実践セミナー

11/29

グランディング・シールド対策の基礎、対策事例④EMC対策基礎セミナー

12/9

ノイズ発生・ノイズフィルタの原理、対策事例

Fukuoka Industrial Technology Centerお問い合わせ（機械電子研究所）➢ 設計支援（CAE）
代表窓口
活用例

機械技術課

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【電話】093-691-0231
吉村 賢二

E-mail：yoshimur@fitc.pref.fukuoka.jp
各種製品の材料物性評価（デジタル測定）、最適設計（CAE）、機能評価（3次元測定） など➢ 試作・製造支援（レーザ）
代表窓口
活用例

材料技術課

南 守

E-mail：mminami@fitc.pref.fukuoka.jp
高速・高品質溶接、異材接合、局所焼入れ、高機能被膜、部品補修 など➢ 試作・製造支援（金属AM/MIM）
代表窓口

生産技術課 谷川 義博
E-mail：tanigawa@fitc.pref.fukuoka.jp

活用例

金属材料の３D造形・部品の補修、MIMによる部品の試作、造形品の精度評価➢ 製造・生産管理支援（AI/IoT）
代表窓口

電子技術課

川畑 将人

E-mail：kawabata@fitc.pref.fukuoka.jp

活用例

生産工程の見える化、機械設備の管理・故障予知、製品の外観検査 など
Fukuoka Industrial Technology Centerなど

「デジタル化実証支援ラボ」のご活用をお待ちしております。
お気軽にご相談下さい。