基于模型的不确定性优化设计方法是工程设计的一种重要方法。可靠性优化设计和稳健设计是基于模型的不确定性优化设计的两种主要形式。可靠性优化设计是保证产品的失效概率低于可以接受的水平,从而减少重大事故发生的可能性；稳健设计是通过降低外界不确定性对产品性能的影响来提高产品的质量。随着实际工程设计的要求越来越高,目前的基于模型的不确定性优化设计方法已经不能很好地满足需要,存在着一定的局限性。本文根据工程实际需要,将传统的静态可靠性设计扩展到产品全寿命周期,建立了动态可靠性优化设计模型；提出基于主客观不确定性同时存在时的可靠性优化设计模型；建立了可靠性稳健设计的统一模型。这些模型拓展了传统的不确定性优化设计方法,使得不确定性优化设计理论体系更加完善、应用范围更加宽广本文主要研究成果如下：(1)基于维修的动态可靠性优化设计模型维修和可靠性优化设计的目的均是提高产品的可靠性,并且维修对产品的设计产生影响。本文根据现实中存在的不同的维修策略和维修程度,建立了多个基于维修的动态可靠性优化设计模型。并对每个模型进行分析,提出切实可行的算法。这些模型将传统的设计阶段的静态可靠性优化设计扩展到产品的全寿命周期的动态可靠性优化设计。(2)基于保修的动态可靠性优化设计模型保修是目前被广泛接受的一种售后服务的商业行为。从技术层面上讲,保修的主要作用也是提高产品的可靠性,并对产品的设计产生影响。本文基于一种广泛接受的保修策略,建立保修期以及保修期和保修后剩余寿命周期的动态可靠性优化设计模型。并对每个模型的求解算法进行分析。这些模型也将传统的设计阶段的静态可靠性优化设计模型扩展到产品全寿命周期的动态可靠性优化设计模型。(3)基于主客观不确定性下的可靠性优化设计模型不确定性主要分为主观不确定性和客观不确定性。在产品设计的初始阶段,用来刻划设计变量和参数的可用信息较少或者信息本身具有主观不确定性。因此,对于一些设计变量和参数除了考虑客观不确定性外,同时还应考虑主观不确定性。本文同时考虑主客观不确定性对产品性能的影响,建立了基于模糊随机变量的可靠性优化设计模型。随后,采用仿真和鞍点近似相结合的方法实现模型的求解。由于模糊随机变量同时包含主观和客观不确定性,从而用基于模糊随机变量的可靠性优化设计得到的结果更加符合工程实际。(4)可靠性稳健设计的统一模型可靠性和稳健性是不确定性优化设计的两种基本属性。在实际工程设计中,可靠性和稳健性需要同时满足。目前,虽然已经存在一些可靠性稳健设计的研究,但是还没有一个统一的模型,这将会导致不同的优化设计结果产生。因此,本文提出可靠性稳健设计的统一模型。从某种意义上讲,真正实现了可靠性优化设计和稳健设计的结合,形成了不确定性优化设计体系。