随着系统复杂性的增加,系统功能要求的变化、运行环境的变化、任务的变化等不确定性因素给静态情形下的系统可靠性建模提出了严峻的挑战。另一方面,动态环境下退化系统的普遍性、广泛性与现实性及其可靠性分析的重要性与必要性,使得动态环境下退化系统的可靠性研究,特别是系统可靠性建模的研究具有重要的理论与现实意义。本文从实际问题出发,聚焦于几类典型的动态环境下的退化可修系统,采用机制转换模型和随机过程理论建立了相应的退化模型和维修性模型,对系统的可靠性进行了分析和研究,并为寻找最优的维修策略提供了方法。本论文的研究工作主要有以下几个方面:第一,构建了周期环境下单部件退化可修系统的可靠性模型,推导了系统首次故障时间的分布函数并将结论进一步扩展到马氏环境下状态是连续的退化可修系统上。构建了系统在连续检测条件下的维修性模型,并针对环境变化与系统状态相关和独立两种不同的情形,给出了系统瞬时可用度的计算公式。第二,构建了马氏环境下离散多状态退化可修系统的可靠性模型,推导了系统首次故障时间的分布函数,提出了系统故障时间的数值模拟算法,通过与理论推导结果的比较验证了所得公式的正确性。建立了连续检测和周期检测条件下的维修性模型,给出了系统在这两种条件下瞬时可用度和极限平均可用度的计算公式。在建模和分析的过程中,根据聚合随机理论对具有相同退化率的系统状态进行了聚合,降低了计算的复杂程度。第三,构建了不同冲击环境下退化相依的多部件系统的可靠性模型,引入了相依矩阵描述部件间的相依关系,定义了随机冲击对部件的三类影响,即直接影响、间接影响和无影响,推导了具有相依部件的串联系统和并联系统可靠度的递归公式,并给出了每个递归公式终止点的搜索算法。为了验证推导结果的正确性并提高计算效率,给出了并联系统失效时间的数值模拟算法。第四,构建了动态环境下退化可修系统在不完全维修存在的情形下的维修性模型,推导了一系列用于描述系统性能的可靠性指标,包括系统经历一个不完全维修周期和一个更新周期所需时间的分布函数、系统在连续检测条件下的瞬时可用度和极限平均可用度等。构建了以平均工作时间和可用度为约束的维修策略优化问题,证明了最优解的存在性并给出了最优解的搜索算法。第五,开展了工程应用案例研究。以某提供挖掘机租赁和维修服务的公司为例,用动态环境下退化可修系统的可靠性建模方法对不同工作环境下的挖掘机斗齿系统的磨损退化过程进行建模,得到了一系列用于描述斗齿性能的可靠性指标。另外,从管理者的角度出发,在保证平均工作时间和可用度的条件下提出了维修策略优化问题,并根据相关的算法得到了优化问题的最优解,实现了长期单位时间平均维修成本的最小化。本研究具有重要的理论与实践意义。相关结论可用于解决周期环境下和马氏环境下单部件退化可修系统以及不同冲击环境下退化相依多部件系统等相关复杂系统的可靠性和维修性的建模难题,完善了动态环境下系统退化过程模型体系,为可靠性分析、维修策略优化和管理者进行决策提供了方法和依据,具有较强的工程应用价值和广阔的推广前景。