صنایع بزرگ نیاز به مقدار زیادی بخار آب، الکتریسیته، توان مکانیکی و آب سرد دارند. در چنین صنایعی معمولا قسمتی وجود دارد که با مصرف سوخت و آب، این نیازها را برطرف می کند. این بخش از سیستم شامل یک شبکه بخار است که می تواند دارای سطوح مختلفی از فشار و دما و همچنین جریان بخار با دبی مختلف باشد. در نتیجه این سیستم ها شامل پارامتر های مختلف می شوند و درجه آزادی های زیادی برای بهبود عملکردشان وجود دارد. در این پایان نامه به مدل سازی، بهینه سازی و بررسی قابلیت اطمینان در یک سیستم تولید همزمان توان و حرارت که دارای شبکه بخار با 4 سطح فشار است، می پردازیم. بیان عملکرد هر سیستم نیازمند شبیه سازی آن است. لذا در این پروژه با استفاده از مدل های ریاضیاتی و اقتصادی، اجزای سیستم شبیه سازی شده و سپس کل سیستم مدل می شود. با به کارگیری یک مدل هدف گذاری کار محوری، پتانسیل تولید همزمان تخمین زده می شود و دمای هریک از سطوح فشار تعیین می شود. مدل هدف گذاری به کار رفته در این پروژه دارای بالاترین دقت در میان مدل های موجود است، بنابراین نیازی به بهینه سازی دمای سطوح نیست. در مرحله بهینه سازی، ابتدا بهترین چیدمان برای توربین های بخار در نظر گرفته شده است و سپس با ترکیب مدل هدف گذاری و تابع هدف و استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب ، فشار های بهینه ی سیستم تعیین می شود. اگرچه سیستم طراحی شده دارای بهترین عملکرد و کمترین هزینه است اما بخش قابل توجهی از هزینه ها به دلیل از کار افتادگی ناگهانی سیستم یا بخشی از آن است. به همین دلیل قابلیت اطمینان ساختار بهینه شده با به کارگیری روش مارکوف بدست می آید و با افزایش تعداد تجهیزات در سیستم بهینه، چگونگی بهبود قابلیت اطمینان نشان دادهمی شود. در نهایت، مجموع میزان سود و کاهش هزینه در سیستم بهینه برابر 6 میلیون دلار در سال بدست آمد و قابلیت اطمینان سیستم از 97 درصد به 9/99 درصد ارتقا یافت.