为了提高设备的有效利用率、降低设备维修成本,制定科学合理的设备维修计划,本文针对退化分布未知的设备系统,将故障预测技术引入到设备维修管理的实践中,利用故障预测结果,结合现代设备管理理论,构建了基于故障预测的预防性维修优化模型和备件订购决策优化模型,以及故障预测、预防性维修策略和备件管理三者联合优化的优化模型。采用人群搜索算法对模型进行优化求解,以达到在满足设备可用度、可靠度的要求下,降低设备维修成本的目的。本文首先介绍了故障预测技术、剩余使用寿命和维修策略优化及其优化求解算法等相关技术基础。在此基础上,分别建立了基于故障预测的预防性维修优化模型和基于故障预测的备件订购决策优化模型,模型均以设备可用度为约束条件,以总费用率为优化目标,运用人群搜索算法对所建模型进行优化求解,分别得到设备的最佳预防性维修周期、预防性维修阈值和最佳故障预测间隔周期、备件订购阈值。在以上模型的基础上,将故障预测、预防性维修和备件管理三者进行联合优化研究,构建了基于故障预测的预防性维修和备件管理的联合优化模型,运用人群搜索算法进行优化求解,得到设备最优的预测间隔期、最佳预防性维修阈值和备件订购阈值,从而实现了科学合理的预防性维修和备件库存的优化配置。本研究分别为每个模型引入了相应的具体算例,采用人群搜索算法,借助MATLAB软件进行编程优化求解,验证了每个模型的可行性和有效性,可以为企业设备管理提供一定的理论指导。