半导体制造业是信息时代的基石产业,近年来一直是学者和工程师的研究重点。通过研究半导体生产系统的建模与产能优化问题,合理化利用加工设备,可以提高半导体生产企业的经济效益。半导体生产系统与其他制造业生产系统相比,生产工序更为复杂,且具有批处理过程和多重入工序流,这些复杂特征使得半导体生产系统难以直接用数学模型进行表达,而构建半导体生产系统仿真模型,能直观地对生产系统进行分析和调整。本文基于此,对实际半导体生产系统进行建模仿真,优化生产系统产能,工作内容主要分为以下几个方面:首先,以实际半导体生产流程和Intel Mini-Fab模型为例,分析了半导体生产系统特性,并使用工序设备模型对半导体生产系统的可重入特征进行表达。将真实半导体生产系统分解为多个具有不同功能的子系统,设计出整体组件框架,并使用Modelica建模语言和有限状态自动机构建了一套半导体生产系统组件模型,用于对实际半导体生产系统进行建模仿真和方案验证。通过对生产系统案例进行仿真对比分析,验证了本文所构建组件模型的有效性和正确性。然后,以实际半导体扩散区生产车间案例为研究对象,使用组件模型搭建该生产案例系统模型,针对批加工过程提出批加工站综合利用率的概念。分别从最小批量法策略和基础调度规则的角度,对平均生产周期、平均产出率、瓶颈综合利用率、瓶颈设备利用率等性能指标进行仿真分析比较,数据结果表明:相较于瓶颈设备利用率,瓶颈综合利用率更适合作为批处理生产系统的性能指标;当选定的最小组批值从小到大时,生产系统产能先变大然后变小,当最小组批值为4时瓶颈综合利用率最高且产能最大。总体而言,使用最小批量法时,生产系统的产能损失较大,存在产能优化的空间。最后,以提高生产线产能为优化目标,对该半导体扩散区生产系统案例的工艺流程进行分析,提出一种瓶颈批加工站产能损失最小化的批调度策略,同时详细分析了批加工站产能损失值的计算过程。在生产系统案例中分别应用该批调度策略与实际半导体生产线中使用的最小批量法进行对比仿真,结果表明本文提出的批调度策略能有效提高平均产出率和瓶颈批加工站综合利用率,降低平均生产周期,减少瓶颈设备的产能浪费,能更充分地利用该生产系统的产能,提高企业收益。