自工业革命以来，人类生产的规模变得越来越大，生产系统的复杂程度也越来越高，在这样的前提之下，为了使得现代生产业健康发展，那么通过对生产系统进行优化管理，进而提高其产出水平并降低成本也就是不可或缺的了。我国目前经济高速发展阶段，各类物资吞吐量世界第一，被誉为“世界工厂”，如此大的生产量意味着如果能够在我国进行有效的生产系统的优化管理，其带来的成果将会是非常喜人的。由此，用于优化生产、提高效率、增加可靠性的各类生产技术将会是我国生产行业进行产业升级与健康良性发展的必备技能。
　　而多态系统可靠性的研究是系统优化管理研究领域的一大热点研究问题，多态系统是指具有有限多个工作水平的系统，一般来讲，组成多状态系统的
　　元件往往也是多状态的。自该问题被提出以来，已有大量的学者对其进行了相关研究，提出了许多的研究与建模的方法论并建立了大量的基于现实生产系统的相关模型。但这些研究都大多集中于对某一特定种类的问题，在研究广度上有所不足，而在实际生产中，虽然我们能够将许多复杂的实际生产系统抽象为较为简单而具有代表性的数学模型，但是如果要使得抽象出的系统模型对实际生产系统的还原程度较为可观，单一类型的模型显然是无法支持的。
　　本文在对系统工程研究领域的诸多相关理论的学习基础上，选择了串联系统、串并联系统、滑动窗口系统三种最具有代表性的多态系统的基础形态，并结合了性能共享总线（common bus）、联合冗余问题（joint redundancy）、共因失效问题（common supply failures）、系统维护策略问题以及元件分配问题等多个多态系统领域的重点、热点研究问题进行联合研究，并基于通用生成方程（universal generating function, UGF）技术对引入以上问题的多种复杂系统进行建模，提出了多种系统的可靠性计算方法。此外，还基于遗传算法（Genetic algorithm，GA）对复杂串并联系统和复杂滑动窗口系统进行了可靠性与系统成本的双维度联合优化实验。
　　本文旨在将多种系统工程领域的热点问题与具有代表性的系统模型进行组合研究以对已有研究的未曾涉及到的板块进行一定程度的补充，并为进行的相关研究提供一定参考。