半导体晶圆制造系统是公认的最复杂的制造系统之一,具有设备投入成本高、工序复杂、加工产品种类多等特点。由于重入流和设备宕机等随机因素的存在,晶圆厂的生产提前期往往是非固定的,会受到设备生产负荷和可靠性状态的影响。在传统的晶圆生产计划研究和实际工厂运营中,生产提前期被认为是一个固定的值,并且设备维护和生产计划被视为互相独立的两部分,无法达到整体最优。因此,本论文将考虑晶圆制造生产提前期非固定的特点,在重入系统的环境下进行生产批量计划与设备维护安排的联合优化。首先,针对晶圆制造提前期非固定的特点,在分析传统的非固定提前期函数——Clearing Function局限性的基础上,对不同可靠性下设备提前期的函数形式与参数回归方法进行研究。假定设备的期望产出为生产负荷与期望故障次数的函数,建立具有重入加工、多产品组合及设备基于时间劣化特性的晶圆系统仿真模型。通过对仿真数据进行线性分段拟合得到考虑了可靠性的非固定提前期函数。通过与Clearing Function的对比,证明考虑设备可靠性时的提前期函数的准确度有了显著提升。随后,建立多产品重入系统的生产计划与设备维护联合优化模型。以最小化生产和维护总成本为目标,将提前期的线性分段函数作为设备产能约束条件,并假设预防性维护使设备恢复如新,设备失效依赖于绝对时间,维护和宕机都会占用生产时间。由于原始模型的维护部分包含积分,具有复杂的非线性特性,本文增加一个辅助变量来标记上一次维护发生的周期,将非线性模型转化为混合线性规划模型,使得求解效率大大提高。最后,为了研究在不同系统复杂程度和需求模式下的计划模型的表现,本论文选择了两种传统模型作为对比——考虑非固定提前期的独立决策模型及考虑固定提前期的联合优化模型,在多种实验场景下对三个模型进行了讨论,从半导体晶圆生产的内部特性和外部环境两方面验证了本文模型的优越性。