Чаще всего в качестве критериев эффективности ТО принимаются: вероятность безотказной работы; коэффициент готовности; коэффициент технического использования; коэффициент эффективности ТО; затраты на обслуживание.
Довольно простая и наглядная модель, в которой изменение вероятности безотказной работы представлено графически в виде пилообразной кусочно-непрерывной функции.
Среди разработанных комплексных показателей качества системы ТО ЛА с наземным оборудованием наибольшее распространение получили обобщенный показатель надежности (ОПН) и его составляющие:
где: 
— вероятность доведения поданного в случайный момент времени t = 0 сигнала на пуск ЛА за время не более 
до персонала, проводящего пуск ЛА; k ТН — вероятность нахождения ЛА в момент t c в работоспособном состоянии; 
— вероятность своевременных (за время не более 
) и безошибочных действий персонала по передаче команды о пуске на борт ЛА; 
— вероятность успешного функционирования ЛА и взаимодействующих с ним элементов комплекса при подготовке и проведении падении пуска за время не более 
вплоть до отхода JIA на безопасное расстояние от места пуска; 
— вероятность успешного функционирования ЛА в полете на интервале 
; 
— вероятность успешного функционирования ЛА при подготовке к выполнению задач на интервале 
, обеспечивающем характеристики ЛА не хуже требуемых.
Показатель имеет две составляющие:
где: 
— вероятность того, что к моменту t c элементы ЛА, функционирующие при подготовке и пуске, не имеют отказов; 
— вероятность безотказного функционирования агрегатов и систем Ь течение времени .
Аналогичные составляющие 
и 
имеет показатель .
Анализ составляющих ОПН показывает, что в них учитываются такие эксплуатационные свойства, как безотказность, ремонтопригодность, обслуживаемость, контролепригодность и ряд других. Однако параметры системы ТО прямо влияют только на некоторые составляющие ОПН, а именно: 
, и . Поэтому в качестве основного показателя качества системы ТО следует принимать составную часть ОПН:
.
К настоящему времени разработан ряд как аналитических, так и статистических моделей, позволяющих рассчитывать ОПН и его составляющие и оценивать влияние на них параметров системы ТО.
Для построения аналитических моделей использовались методы матричного исчисления и логико-вероятностные, а также байесовские и минимаксные оценки. Однако применение этих аналитических моделей для перспективных ЛА не позволяет учитывать целый ряд эксплуатационных факторов. В частности, при значениях ОПН, близких к единице, он становится нечувствителен к относительно коротким продолжительностям межрегламентных проверок, к продолжительностям восстановительных работ. В то же время эти параметры сильно влияют на стоимость и организацию ТО ЛА.
Несмотря на то, что в смысле наибольшего приближения к реальности от аналитических методов выгодно отличаются статистические, их целесообразно использовать при исследованиях для замены натурного эксперимента или при отсутствии аналитических моделей, ясно сознавая при этом трудности получения оптимальных решений.
Следовательно, для решения задач анализа и синтеза систем ТО по результатам натурных испытаний на единой теоретической основе необходимо разработать аналитические модели, позволяющие вычислять не только ОПН, но и дополняющую его совокупность показателей качества системы ТО, также подлежащую разработке.
К примеру моделью работы как отдельной системы или агрегата, так и JIA в целом совместно с системой ТО является управляемый случайный процесс.
Рассмотрим процесс функционирования отдельного агрегата JIA с элементарной системой ТО, включающей регламентированное ТО (РТО), под которым понимается тот вид ТО, который имеет максимальную периодичность проведения на этом агрегате, и непрерывный контроль его технического состояния.
Процесс функционирования удобно представить как последовательное пребывание агрегата в следующих состояниях:
1 — готовности к применению (Г);
2 — регламентированного ТО (РГ);
3 — неработоспособного состояния из-за отказов и неисправностей непрерывно контролируемых элементов (О/НК);
4 — скрытого отказа вследствие потери работоспособности элементов агрегата, контролируемых при РТО (СО/РГ),
При этом считаем, что контроль технического состояния агрегата как непрерывный, так и при РТО, требующем снятия с готовности, достоверен.
Описанная система ТО может быть изображена в виде ориентированного графа состояний (рис. 1), представляющего собой схему возможных переходов из одного состояния в другое, на которой нанесены вершины (состояния), соединенные ориентированными ребрами. В процессе эксплуатации агрегат в случайный момент времени из состояния 1 готовности к применению может перейти в состояние 4 скрытого отказа вследствие потери работоспособности элементов агрегата, контролируемых при РТО (переход 1 — 4). Эти отказы будут обнаружены при очередном РТО (переход 4 — 2). Отметим, что начало интервала пребывания в состоянии 4 случайно (момент отказа), а конец — регулярен (начало РТО). В состояние 2 агрегат
попадает также, как правило, с определенной, не случайной периодичностью проведения РТО из состояния 1 (переход 1 — 2), в ходе которого устраняются все обнаруженные отказы и проводятся профилактические работы. По его окончании (продолжительность РТО — величина случайная) агрегат возвращается в состояние 1 готовности к применению (переход 2 — 7). Из-за отказов и неисправностей непрерывно контролируемых элементов агрегат из состояния 1 в случайные моменты времени переходит в неработоспособное состояние 3 (переход 1 — 3). После их устранения агрегат приводится в состояние 1 готовности к применению (переход 3 — 1).
Заметим, что, изменяя периодичность и продолжительность РТО, совершенствуя в процессе летных испытаний организацию и технологию устранения отказов и неисправностей, можно обеспечивать различные времена пребывания агрегата в состояниях 1 … 4, а следовательно, и различные значения вероятностей P1... Р4 пребывания в этих состояниях.
Рис.1. Граф переходов агрегатов
с элементарной системой ТО
Наиболее простым и удобным с точки зрения возможностей анализа и синтеза систем ТО ЛА, не нарушающим адекватности моделей случайных процессов при некоторых необходимых допущениях, является математический аппарат теории марковских процессов.
Метод марковского приближения находит все более широкое применение в теории эксплуатации ввиду относительной простоты и хорошего соответствия опытных и теоретических результатов. И если сначала основное внимание уделялось применению марковскому приближению для моделирования внезапных отказов изделий, то в дальнейшем этот вид приближения успешно использовался и для моделирования совместных независимых и взаимозависимых внезапных и постепенных отказов, а также для моделирования процессов эксплуатации сложных систем.
Целесообразность использования математического аппарата теории марковских процессов при решении задач анализа и синтеза систем ТО на стадии летных испытаний ЛА вызвана большими возможностями и достоинствами марковских моделей, к которым можно отнести возможность учета всех существенных для решаемых задач связей, анализа сложного процесса по частям, а также его синтеза, общность моделей, т.е. возможность их простого развития без проведения всех исследований заново.