Работы лаборатории ведутся в двух направлениях.

     Первое направление охватывает проблемы анализа надёжности, живучести, эффективности и техногенной безопасности систем сложной структуры. Эти проблемы объединяет общность методологии построения расчётных моделей и используемого математического аппарата, включая теорию вероятностей, алгебру логики, комбинаторный анализ, математическую статистику.

Сотрудниками лаборатории, работающими по первому направлению, получены следующие теоретические результаты:

• создан специальный метод расчета показателей надежности и эффективности резервированных систем с восстановлением на основе аппарата марковских процессов с доходами
• предложена процедура ускоренного статистического моделирования состояний работоспособности систем сложной структуры
• разработан подход к расчету показателей безотказности и производительности систем на монотонных и немонотонных логико-вероятностных моделях
• создана модель двухпараметрических марковских процессов для исследования готовности и производительности многофазных технологических систем с накопителями
• проведено исследование нового класса вероятностных распределений и обобщение графо-аналитического метода оценки параметров распределений для наработок объектов до отказа
• исследованы стратегии технического обслуживания и осуществлена оптимизация параметров стратегий по критерию минимума эксплуатационных затрат
• разработан подход к моделированию и оценке показателей контролепригодности авиационной техники на основе методологии анализа видов и последствий отказов
• исследованы и разработаны модели и методы надежностного анализа систем сложной структуры с учетом характеристик контроля работоспособности и технического обслуживания элементов и системы в целом
• разработан статистический и детерминированный подход к получению количественных оценок живучести технических систем, учитывающий внешние неблагоприятные воздействия и взаимное расположение элементов системы
• получены важные результаты в области теории принятия решений, в частности, решена задача оценки, сравнения и выбора многокритериальных альтернатив
• разработан подход к агрегированию логико-вероятностных и марковских моделей надежности и способ алгоритмизации агрегированной модели на основе диаграмм двоичных решений

       Второе направление работ лаборатории включает разработку методов и средств имитационного моделирования организационных систем сложной структуры. При создании моделей может учитываться взаимодействие систем, в том числе и в конфликтных ситуациях. В этом случае система моделирования дополняется игровыми моделями, определяющими потери и выигрыши сторон конфликта. Разработанные имитационные модели могут быть использованы для выработки алгоритмов наилучшего поведения, а также поиска сбалансированных значений показателей, определяющих свойства исследуемых систем. В наиболее сложных игровых моделях (например,  модель двустороннего конфликта) при разыгрывании ситуаций конфликта решения принимает человек – оператор. В этих случаях система моделирования снабжается системой поддержки принятия решений (СППР), в которую включается имитационная модель ситуации. Имитационная модель позволяет проиграть различные варианты решений и рассчитать показатели векторного критерия эффективности каждого решения, по которым ЛПР, пользуясь алгоритмами СППР, определяет вариант решения, наиболее полно отвечающего его предпочтениям.

     Сотрудниками лаборатории, работающими по второму направлению, получены следующие теоретические результаты:

• разработана методология построения имитационных моделей функционирования боевых систем оперативно-тактического и оперативного назначения с использованием теории военной системологии
• обоснована методика разделения имитационных моделей военных действий на модели с полной и неполной информацией в зависимости от целей моделирования (нанесение обстановки и выработки замысла командующего, развертывание сил и прогнозирование обстановки, моделирование двухстороннего боя с участием двух обучаемых ЛПР и руководителя учения)
• разработана функциональная структура игровой имитационной системы
• разработаны математические модели функционирования боевых систем на основе полумарковских процессов (ПМП) с дискретным и непрерывным временем
• разработана структура системы поддержки принятия решений
• азработана модель оценки боевых потерь противоборствующих сторон  на основе аппарата ПМП для ситуаций развертывания сил и нанесения ударов
• разработана модель оценки боевых потерь противоборствующих сторон  при длительном вооруженном конфликте на основе уравнений Ланчестера, в которых учтено непрерывное пополнение резервов
• исследована концепция сетецентрической войны и выявлены факторы динамики потерь сторон
• редложен новый подход к определению элементов движения цели (ЭДЦ) при прямолинейном и равномерном движении наблюдателя
• разработан алгоритм определения маневра цели, включающий в себя алгоритм 

     За время своего существования лаборатория вела множество прикладных работ, качество выполнения которых неизменно высоко оценивалось заказчиками: 

Под руководством Буянова Бориса Борисовича выполнен анализ вариантов навигационно-пилотажного комплекса самолёта ИЛ-62м для получения международного сертификата на полёты над Северной Атлантикой (70-е годы) и проведены исследования надежности систем числового программного управления станками. 

Начиная с 80-х годов, работы лаборатории по проектному анализу надежности судовых энергетических установок, систем жизнеобеспечения атомных подводных лодок, подсистем АСУ ТП АЭС возглавлял Лубков Николай Васильевич. В комплексной теме по разработке автоматизированных систем управления городским хозяйством он отвечал за направление, связанное с оценкой технического состояния объектов энергоснабжения.

В 90-х годах в лаборатории проводились исследования и разработки моделей надежности бортовых отказо-сбоеустойчивых вычислительных комплексов, проектируемых в НИИ НЦ г. Зеленоград. В 2000-х годах лаборатория участвовала в Российско-Американском проекте по RAM анализу объектов уничтожения химического оружия. Руководил этими работами Степанянц Армен Суренович.

C середины 2000-х годов, в лаборатории под руководством Антонова Александра Владимировича ведутся разработки по испытаниям,  верификации и сертификации комплексов технико-программных средств повышенной надежности.

 С 2006 года сотрудники лаборатории начинают развивать новое научное направление – исследование контролепригодности авиационных систем и оказываются вовлечены в крупномасштабные проекты, выполняемые ведущими авиастроительными организациями страны - ЗАО «ГСС», корпорация «ИРКУТ», ФГУП «ГосНИИАС». В настоящее время лаборатория выполняет следующие хоздоговорные работы: “Разработка моделей, методов, алгоритмического обеспечения автоматизированного анализа контролепригодности самолетов семейства МС-21”, “Исследование моделей контролепригодности и технического обслуживания бортового авиационного оборудования  и влияния указанных факторов на показатели надежности”.

Проектами по анализу и автоматизации контролепригодности авиационных систем руководит Викторова Валентина Сергеевна. С июля 2013 года она является заведующим 5 лаборатории.

С начала 2000-х годов под руководством Поляка Григория Львовича осуществлялось внедрение теоретических  результатов, полученных в рамках второго направления. Эти проекты вошли в перечень важнейших работ РАН, выполняемых в  интересах обороны и безопасности страны, и были внедрены в учебный процесс Военной Академии Генерального Штаба.

 Работы второго направления не могли быть реализованы без работ физика-акустика Украинской Аллы Ивановны (1937-1998г.г.) по моделированию распространения звуковых сигналов в морской среде и шумовых полей.

В работах, как первого, так и второго направления практически с начала основания лаборатории принимает активное участие Лубкова Ольга Михайловна. Она внесла большой вклад в программирование математических моделей распространения сигналов.

Сотрудники лаборатории являются признанными специалистами в области анализа свойств систем сложной структуры, они ведут обширную преподавательскую и консультационную деятельность, поддерживают международные связи.

   Работы лаборатории представлены журнальными статьями, авторскими свидетельствами, монографиями, основными из которых являются “Методы анализа и синтеза структур управляющих систем”, М.: Энергоатомиздат, 1988; “Модели и методы расчета надежности технических систем”, М.: URSS, 2014. Многие работы выполнялись по решениям правительства, отмечены дипломами как лучшие работы Института и правительственными наградами.

    .