半導体工場におけるMESの役割

import time
import datetime
import uuid

# — 1. データモデル層 (Data Models) —

class Lot:
“””製造される製品（ウェーハのロット）を表すクラス”””
def __init__(self, product_type):
self.lot_id = str(uuid.uuid4())[:8] # ユニークなIDを生成
self.product_type = product_type
self.status = “CREATED” # 現在の状態
self.current_step = 0 # 現在の工程番号
self.history = [] # 加工履歴

def update_status(self, status, note=””):
timestamp = datetime.datetime.now().strftime(“%H:%M:%S”)
self.status = status
log_entry = f”[{timestamp}] Status: {status} | {note}”
self.history.append(log_entry)
print(f” -> [Lot: {self.lot_id}] {status}”)

class Equipment:
“””製造装置を表すクラス”””
def __init__(self, eq_id, name, capability):
self.eq_id = eq_id
self.name = name
self.capability = capability # この装置ができる処理（例: ‘ETCH’, ‘CLEAN’）
self.state = “IDLE” # IDLE, BUSY, DOWN

def start_process(self):
self.state = “BUSY”
print(f” -> [EQ: {self.name}] 稼働開始 (BUSY)”)

def finish_process(self):
self.state = “IDLE”
print(f” -> [EQ: {self.name}] 処理完了 (IDLE)”)

# — 2. ロジック層 (Business Logic / MES Core) —

class SimpleMES:
“””工場の司令塔となるMESクラス”””
def __init__(self):
self.lots = {} # 全ロットのデータベース
self.equipment_list = {} # 全装置のデータベース
# 簡易的な製造フロー（レシピ）
self.flow = [“CLEAN”, “ETCH”, “CLEAN”, “INSPECT”]

# — マスタデータ登録 —
def add_equipment(self, eq_id, name, capability):
eq = Equipment(eq_id, name, capability)
self.equipment_list[eq_id] = eq
print(f”[MES] 装置登録: {name} ({capability})”)

# — 製造指示 (Order Creation) —
def create_order(self, product_type, quantity):
print(f”\n[MES] 製造指図受信: {product_type} を {quantity}ロット作成”)
for _ in range(quantity):
new_lot = Lot(product_type)
self.lots[new_lot.lot_id] = new_lot
new_lot.update_status(“WAITING”, “ロット生成完了”)

# — ディスパッチ機能 (Dispatching) —
# 非常に重要な機能：空いている装置を見つけてロットを割り当てる
def dispatch(self):
print(“\n[MES] — ディスパッチ処理開始 (割り当て計算) —“)

for lot_id, lot in self.lots.items():
# 処理待ちのロットを探す
if lot.status == “WAITING” and lot.current_step < len(self.flow):
required_process = self.flow[lot.current_step]

# その工程ができる、かつ空いている(IDLE)装置を探す
target_eq = None
for eq in self.equipment_list.values():
if eq.capability == required_process and eq.state == “IDLE”:
target_eq = eq
break

if target_eq:
self.execute_process(lot, target_eq)
else:
print(f” [保留] Lot:{lot_id} (工程:{required_process}) -> 空き装置なし”)

elif lot.status == “COMPLETED”:
pass # 完了済みは何もしない

# — 実行処理 (Execution) —
def execute_process(self, lot, equipment):
process_name = self.flow[lot.current_step]

# 1. トラックイン (Track-In): 装置への搬入・開始記録
print(f” [割当] Lot:{lot.lot_id} -> Eq:{equipment.name}”)
lot.update_status(“PROCESSING”, f”装置:{equipment.eq_id}で{process_name}開始”)
equipment.start_process()

# — ここで実際の加工時間（シミュレーション） —
time.sleep(1) # 擬似的に1秒待機
# —————————————–

# 2. トラックアウト (Track-Out): 処理完了記録
equipment.finish_process()
lot.current_step += 1

if lot.current_step >= len(self.flow):
lot.update_status(“COMPLETED”, “全工程完了”)
else:
next_step = self.flow[lot.current_step]
lot.update_status(“WAITING”, f”次は {next_step}”)

# — レポート機能 —
def show_wip_status(self):
print(“\n[MES] — 現在の工場ステータス (WIP) —“)
print(f”{‘LOT ID’:<10} | {‘PRODUCT’:<8} | {‘STATUS’:<10} | {‘CURRENT STEP’}”)
print(“-” * 50)
for lot in self.lots.values():
step_name = self.flow[lot.current_step] if lot.current_step < len(self.flow) else “DONE”
print(f”{lot.lot_id:<10} | {lot.product_type:<8} | {lot.status:<10} | {step_name}”)
print(“-” * 50)

# — 3. メイン実行部 (Simulation) —

if __name__ == “__main__”:
# MESシステムの起動
my_mes = SimpleMES()

# 1. 工場に装置を設置（登録）
my_mes.add_equipment(“EQ01”, “洗浄機A”, “CLEAN”)
my_mes.add_equipment(“EQ02”, “洗浄機B”, “CLEAN”)
my_mes.add_equipment(“EQ03”, “エッチャーA”, “ETCH”)
my_mes.add_equipment(“EQ04”, “検査機A”, “INSPECT”)

# 2. 注文が入る
my_mes.create_order(“NAND_FLASH”, 2) # 2つのロットを作成

# 3. 工場の稼働シミュレーション
# ループを回して、MESが常に監視・指示を出している様子を再現
for cycle in range(6):
print(f”\n=== サイクル {cycle+1} ===”)
my_mes.dispatch()
time.sleep(0.5)

# 4. 最終結果確認
my_mes.show_wip_status()

# 履歴の確認（例：最初のロット）
first_lot = list(my_mes.lots.values())[0]
print(f”\n[Log] Lot {first_lot.lot_id} History:”)
for h in first_lot.history:
print(h)