多阶段任务系统是任务含有多个时间连续且不重叠阶段的系统。本论文研究是各阶段系统结构与阶段成功标准均为k-out-of-n多阶段任务系统。这类k-out-of-n多阶段任务系统广泛存在于如航空航天、核电厂、高性能计算系统和无线传感器网络等众多关键领域中,高效准确分析其可靠性对于判断系统是否满足预期的可靠性需求,确定最优化的设计以及操作模式,并对成本和可靠性等系统参数进行权衡至关重要。由于k-out-of-n多阶段任务系统在不同的任务阶段有不同的任务需求和可靠性要求,各阶段系统的结构可能不同,系统运行环境与承受的应力也可能不同,使得系统组件失效行为存在阶段差异,同时,系统各阶段组件失效之间存在统计相关,这些特点都加大了对k-out-of-n多阶段任务系统的分析难度。现有分析方法存在精度不够或分析效率低的问题,不适用于大型关键系统的可靠性分析。本论文针对k-out-of-n多阶段任务系统提出了高效多值决策图(MDD)可靠性分析方法。首先,提出了根结点自顶向下一步生成MDD的高效可靠性分析步骤;其次,制定了非汇聚结点标签的添加规则,由父结点的标签以及所连接的边可以确定子结点的标签;再次,制定了根据父结点标签,为父结点各边添加子结点的规则,由根结点自顶向下,根据结点生成规则,逐步添加子结点,直到汇聚结点,形成完整MDD;将提出的高效MDD可靠性分析方法应用到案例系统的可靠性分析中;最后,将高效MDD分析方法与基于故障树的MDD分析方法进行了方法正确性的验证和分析效率的比较。通过对案例系统的可靠性分析,证明提出的高效MDD可靠性分析方法可以分析组件失效时间服从任意分布的系统,与现有的基于故障树的MDD分析方法相比,提出的方法在保证准确性的同时能够更加高效地分析大型k-out-of-n多阶段任务系统的可靠性。