本文研究了在不确定使用场景（压力条件）下多元件系统的结构设计方案和维修方案。传统的系统设计和维修策略一般分开制定，但本文在考虑系统全寿命周期成本的情况下，将提供一种集成的决策方法进行研究。考虑到不确定使用场景下的压力水平对元件可靠性和系统可靠性的影响，本文提出了带补偿的两阶段随机规划模型解决冗余分配和维修策略优化的集成问题。在本文的模型中，系统将被暴露于不同的使用场景中。这些使用场景被定义在未来使用情况的集合中。这一集合由一系列特定的使用场景（压力水平）及其发生的概率或可能性(likelihood)组成。第一阶段的决策变量为系统中使用的不同类型元件的数量，它在不确定的使用情景被确定之前需要决定。第二阶段变量为预防性的修复策略，这一策略用来定义在不同的压力水平下对于元件替换的最优修复时间区间。该变量通过求解一个补偿问题获得。本文具体研究了2种情况下的系统冗余设计和维修问题:(1)不同使用场景下压力水平为恒定值;(2)不同使用场景下压力水平随时间变化。本文将为不确定使用场景下的系统设计和维修提供决策依据。