在可靠性工程中，串并混联系统是常用的一类混联系统，由若干个并联子系统串联而成或若干个串联子系统并联而成，即为串并联系统和并串联系统。串并混联可修系统是工程中应用非常广泛的一类系统，在发电站中的电力传输系统和燃煤供给机械系统、污水处理系统、供暖系统、生产线系统和计算机网络传输系统等方面都有大量的应用。串并混联不可修系统的可靠性理论已经比较成熟，与其相比，串并混联可修系统的可靠性建模和分析相对比较复杂。近年来串并混联可修系统可靠性在理论研究和工程应用中取得了一定的进展，但还存在一些尚未完善的理论和亟待解决的问题。本文针对工程实际中系统设计者改进串并混联可修系统可用度方法的多样性以及系统所表现出的组成单元各异、状态繁多、相关性复杂和数据稀缺等特征，在串并混联可修系统的可用度分析、设计及应用上进行研究，给出切实可行的分析方法和设计方案，进而为相关工程应用问题提供一定的参考依据。首先，在部件失效独立下，对常规二态和流量传输型多状态串并混联可修系统的可用度改进及等效设计问题进行了分析。利用因子改进法和冗余改进法改进系统设计，比较不同方法改进系统的可用度，提出了可用度等效因子概念，引入两种类型的可用度等效因子，对系统可用度进行了等效设计分析，解决了部件的失效率减小到什么程度或修复率增加到什么程度才能获得与利用冗余改进方法改进系统所得可用度等效的问题。其次，在部件失效相关下，对串并混联系统中的串并联可修系统可用度进行了分析。利用与工作部件个数有关的失效相关函数以及提出的改进失效相关函数，定量地分析了系统部件的冗余失效相关性及确定失效相关强度等级。根据Markov过程理论和矩阵分析方法对并联子系统的稳态概率进行了详细分析，给出了冗余失效相关下的系统可用度，分析了失效相关性对系统可用度的影响，并且对系统可用度进行了等效设计分析。然后，在部件参数模糊下，对串并混联多状态可修系统的模糊状态概率和模糊可用度进行了分析。基于传统可修多状态部件的Markov模型和模糊数学理论，建立了可修多状态部件的模糊Markov模型。利用模糊数集的截集法、参数规划技术和模糊通用发生函数法分析了系统模糊状态性能水平、模糊状态概率和模糊可用度的截集区间，提出了改进的简便算法来评估系统的模糊可用度，并通过数值算例与已有方法进行了比较分析。最后，在串并混联可修系统可用度研究基础上，分析了系统优化设计问题和相关应用问题。基于提高系统可用度的因子改进法和冗余改进法，给出了系统可用度改进方法的优化设计方案。针对系统部件的冗余失效相关性，提出了冗余部件和修理设备的最优分配模型，分析冗余失效相关性对系统构建成本的影响。基于串并混联可修系统可用度改进及等效设计的理论研究成果，开展了多状态串并混联可修系统可靠性模型在生产线系统中的应用研究。以汽车发动机缸盖加工串并联生产线为例，分析了原始生产线的可用度和改进后生产线的可用度，利用可用度等效因子对不同方法改进后生产线的可用度进行了等效设计研究。