多重入制造系统是指在系统中工件在工艺路线的不同阶段多次访问同一加工站的制造系统。这种重入特性不同于一般制造系统的再制造或返修,它是产品加工工艺的要求,其重入的次数和数量远远高于一般制造系统,并导致处于加工过程中不同阶段的在制品竞争同一台设备,使得设备前的加工负荷随机波动增大,无法对来访在制品的到达时间做出准确预测。芯片制造系统是多重入复杂制造系统的典型代表,而Mini-Fab模型是最常用的多重入系统研究案例。首先,本文通过介绍半导体制造过程,说明了多重入制造系统生产规模庞大、高度重入特征、生产工艺复杂、造价昂贵和多品种混合生产等特点。接着,阐述了对多重入生产系统的传统数学建模方法在建模过程中的困难及其缺陷。制造系统连续模型计算速度快,且建模难度和计算时间不受系统规模影响,针对多重入系统的特点,连续建模方法有着其他建模方法无法比拟的优越性。利用连续模型对多重入系统进行建模与控制成为热点,但主要针对单产品的大规模系统。其次,本文介绍了多重入制造系统的基本连续模型及求解方法——有限差分法,通过建立相同单产品Mini-Fab系统的ExtendSim仿真模型并比较连续模型与仿真模型的结果,证明了基本连续模型对小规模多重入系统的不适用性。接着,论文引入了重入因子的概念,对一般模型进行修正,从而得到考虑重入程度因素的多重入制造系统的连续模型,并利用相同方法验证了新模型的有效性。基于修正后的连续模型,本文还分析了不同投料速率情况下,产品产出率和在制品数量的变化情况,并解释了产出率出现逆现象的原因。接着,基于修正的连续模型,本文提出了需求控制问题,即求最优的产品投料速率以得到期望的产出率,使之与已知的需求率之间的差异最小。建立的优化控制模型是一个约束条件为PDE方程的非线性优化问题,可通过伴随法先求出投料速率关于目标函数的梯度值,再利用非线性共轭梯度法求得最优投料速率。通过分别分析需求率为阶梯函数、线性递变函数和周期函数三种情况下的最优投料速率分布情况,说明了最优投料速率变化的提前期和波动变化情况。最后,针对多产品的Mini-Fab系统,建立了考虑产品优先级的多产品多重入制造系统连续模型。通过建立同一系统的ExtendSim仿真模型,并比较连续模型和仿真模型产出率结果,验证了多产品的多重入制造系统连续模型的有效性。接着,基于多产品多重入制造系统连续模型,分析了不同优先级产品投料速率的变化对系统中所有产品产出率变化的影响。