以费用为独立变量(Cost as an Independent Variable,CAIV)方法是美国国防部提出的一种最新的武器系统采办策略,同时也是一种综合控制武器装备开发过程以降低寿命周期费用的管理技术。它要求用户、采办、测试、后勤及项目管理办公室等采办相关者通力合作,在采办过程的一开始就对武器装备型号的性能、RMS、寿命周期费用和风险进行综合的权衡,在满足未来作战需求的前提下尽量降低寿命周期费用并明确采办各阶段的费用目标。CAIV方法在提出军事需求时,以对武器装备能力的需求替代了过去的对指标参数的需求,使得设计指标在一定范围内是可变的,从而使得性能、可靠性维修性保障性(RMS)可以与费用进行权衡,这样就给装备的设计方、生产方足够的灵活性来设计生产装备,以全方位地降低装备的寿命周期费用。在研究中,常以总拥有费用(TOC)代替寿命周期费用作为研究对象。本文主要以CAIV方法为基础,研究武器装备的费用、性能与RMS的优化设计问题。借鉴国内外现有的研究成果,结合我国国防项目的实际,针对国内外研究中存在的不足,论文主要进行了以下一些研究工作:首先,提出了一套基于CAIV思想的费用、性能与RMS优化设计的管理流程,包括优化设计的组织机构和各阶段的主要任务。通过分析我国现行的武器装备开发流程,指出现有流程可能会导致设计迭代过多、费用管理效率较低等问题,从而用CAIV思想和并行工程方法对该过程进行改进。同时还分析了在这一优化设计流程中需要解决的关键技术。其次,提出了考虑研制进度和风险的性能、RMS与费用的权衡模型。初步研究了将研制进度的完成时间模型作为一个约束条件:又提出了将开发过程中的风险和费用估算的不确定性处理为随机变量,将这些随机变量代入权衡中,建立了不确定规划模型,包括期望值模型和机会约束规划模型,并进行了示例研究。再次,提出了一种利用权衡进行备选方案决策和指标决策的方法。研究了具有多个系统备选方案,且系统的经济可承受性目标不明确的情况下,通过权衡的计算来比较备选方案的优劣;提出了一种改进的费用效能分析方法,通过权衡研究可求出最优的指标方案和费用目标。论文对该方法还进行了示例研究。最后,提出将CAIV方法与多学科优化设计方法(MDO)结合起来,建立了基于CAIV的多学科优化设计模型,从性能设计、RMS设计和费用设计三个方面进行方案的权衡。该模型主要用于在方案阶段对武器装备型号系统进行底层功能、RMS的分配和优化,形成全系统的研制方案。最后,以XX型导弹设计的应用示例来验证了该模型的可用性,并通过CSD算法进行了权衡计算,给出了研制方案的优化设计结果。