生产系统在现代社会制造业中占有重要地位。对生产系统的性能进行科学分析、合理评价和持续改善,对增强生产系统性能、提升企业经济效益有着积极的影响。实际中的生产系统具有各式各样的特点和需求,其中在很多特征条件下的系统特性还没有得到深入研究。另一方面,生产系统的绩效评价体系的合理性有待更系统的研究,各指标之间的内在关系尚未得到充分探索。因此,本文分别从生产系统的性能分析、优化控制和绩效评价体系出发,对系统性能建立理论分析模型,并提出绩效经济体系设计框架。本文首先关注生产系统的性能分析和优化控制,研究了三个带随机特性的典型生产系统情景,分别为:加工时间为一般分布的多产品生产系统、含几何可靠性机器的多产品生产系统和存在停留时间限制的生产系统。针对这三个典型生产系统,本文分别利用马尔可夫链方法建立了理论分析模型,对系统性能建立起解析表达式,并结合实际应用提出高精确度的简化近似解法。根据相应的模型,本文还针对各系统的内在性质进行了理论分析,并对后两个系统提出了最优生产控制策略。结果表明,本文提出的各理论模型可以精准地估计生产系统各性能指标,具有较高的实际应用价值。本文的另一研究点是关于生产系统绩效评价体系中,各关键绩效指标(Key Performance Indicator,KPI)及其支持参数的分类和相互关系。与以往的统计类分析方法不同,本研究从KPI的定义出发,寻找其内在联系。实际案例应用表明,该研究中提出的系统绩效评价体系框架可以有效指导企业进行持续改善。本文通过以上的研究,不仅对生产系统相关理论研究做出了一些有意义的补充,而且也对企业如何分析、控制和考核生产系统的性能提供了有价值的启示和参考。