数控机床是集成机械、电气电子、液压和计算机等多学科技术的机电一体化设备，是先进制造技术得以实现的载体，在机械制造相关产业至关重要。数控机床一旦出现意外故障，对制造型企业影响巨大。然而，由于结构复杂、退化多变、故障多样等特点，数控机床的维修维护一直是工程应用中的一大难题。为确定数控机床合理的维修策略，本文首先对数控机床的结构和故障机理进行分析，将机床按功能模块分为四个子系统，并确定其关键性能项，进行周期性跟踪检测。然后，建立基于多性能退化序列的改进隐Markov模型，揭示数控机床的多性能退化规律，并进一步实现健康状态评估的计算求解。接着，利用健康状态评估中获取的各子系统故障概率曲线，计算串联系统的可靠度函数，进一步确定其故障率函数。然后，利用故障率函数构建整机的可用度模型，实现以最大可用度为目标的整机预防维修周期优化。此外，由于不同子系统的故障概率分布相差很大，对所有子系统同时进行预防维修，可能造成维修过剩，因此提出一种在保证整机最大可用度的情况下，维修成本率最小的预防维修决策模型。该模型引入一个0-1矩阵的决策变量，其元素表示每次预防维修是否针对具体子系统。最后利用GA算法实现该基于维修成本率的非线性整数规划。然后，将所提出的方法应用于FB260数控机床的健康状态评估及维修策略决策，结果显示所提出的方法具有良好的有效性、实用性。最后，基于JAVA语言，开发了数控机床维修决策支持原型系统，并对全文进行了总结和展望。