带重入多阶段系统是一类复杂的生产系统,某个阶段的产品生产量依赖于下一阶段的物料需求量,且工件会多次访问同一加工设备,半导体晶圆制造是典型的带重入多阶段系统。半导体晶圆制造系统竞争激烈,厂商必须充分利用设备产能,缩短生产提前期,降低成本。然而传统的生产计划模型不考虑负荷影响,使用固定提前期,这使得求解的生产计划在执行时往往缺乏可行性。此外,半导体晶圆制造的设备昂贵,且高负荷运转,因此,合理的预防性维护对半导体晶圆制造十分重要,它可以减少设备产能损失。然而,目前预防性维护和生产计划在企业是两项独立的生产活动,设备维护计划忽略了生产任务引起的设备负荷的改变,导致或过度维护、或维护不足,反而增加了生产和维护的总成本。因此,需要考虑生产计划和维护计划的相互制约关系,从全局优化角度建立带重入多阶段系统的联合优化模型。本文以带重入多阶段系统为研究对象,在现有生产计划模型基础上,放宽固定提前期这一假设条件。为了捕捉负荷对提前期的影响,通过仿真模型和回归拟合得到考虑预防性维护的非固定提前期函数。基于此函数,构建了生产计划和预防性维护的联合优化模型。小规模情况下,本文提出了精确算法求解。大规模情况下,提出启发式算法进行求解。通过实例探究了算法的求解效果,并将联合优化模型与现有的模型进行对比分析。结果表明,联合优化决策模型明显优于现有的分开决策方法,实现了生产计划和维护计划整体最优,有助于企业充分利用设备产能,节省企业生产和维护的总成本,提高市场竞争力。