随着现代制造技术的日臻成熟,生产系统的自动化与集成化程度等日益提高,制造装备功能的复杂性与专用性特征等也日渐突显,设备和生产系统的可靠性和维护越来越得到学界和业界的关注。生产制造的过程中常常会出现多元退化模式共存的情况,而不同类型的退化模式又会以不同的影响机制作用于设备和生产系统,产生竞争失效现象,使得相关的可靠性和维护决策研究难度大为提升。目前考虑竞争失效的多元退化问题研究尚不完善,主要存在以下三方面的不足:(1)在针对设备退化问题的研究中,绝大多数文献主要针对某单一退化过程开展讨论,未能充分考虑复杂系统或设备中竞争失效现象所造成的影响。(2)在针对多元退化问题的研究中,大部分研究者的工作都围绕着自然退化与冲击失效的二元退化过程展开,且多以设备故障率等传统的可靠性指标描述自然退化,所关注的竞争失效问题局限性大。(3)现有研究中,常以系统和设备的维护工作作为考虑竞争失效的多元退化问题的落脚点,大量研究都集中于生产过程中的维护阶段,故对制造阶段、销售阶段中譬如产品制造质量、加工时间等关系到质量及产量的指标关注甚少,应开展更为广泛的研究。针对现有研究的欠缺,本文的主要研究工作包括:首先建立了考虑竞争失效现象的退化模型。针对设备的退化过程,先以Gamma过程进行建模,通过累积分布函数推导具体退化现象发生失效的时刻点。然后通过退化变迁拓扑图推导退化变迁模型,并根据实际情况转化为失效时刻序列求解,最后通过两个参数已知的符合Gamma分布的退化过程进行了实证。其次完成了考虑多元退化的单设备维护决策及优化建模。在所建立的竞争失效模型基础上,综合考虑制造质量退化带来的质量损失和加工时间退化造成的产量变化,结合故障限制策略,构建更为符合实际生产情况的平均利润模型,并通过一组实际的加工中心铣削实验数据对所提出的决策模型进行了验证。最后进一步拓展了考虑多元退化的多设备维护决策及优化建模。针对多设备系统引入机会维护策略,构建了决策模型,在第三章和第四章已完成工作的基础上,具体以一条由三台设备组成的串行系统为例,进行了验证。本文的研究将考虑多元退化的竞争失效现象引入了更为实际的工程问题,基于生产管理的视角出发,结合了设备管理、品质管理、效率管理的多关注点,提出了能覆盖“制造-维护-产出”多生产阶段的研究思路,具有理论和实践指导的双重意义。