考虑不确定性参数的武器多体系统鲁棒性设计存在多体系统动力学建模、分析和鲁棒性设计优化求解效率较低的难题。为此，基于概率论数理统计方法进行武器多体系统不确定性建模和表征，包括随机参数快速识别和表征以及载荷随机过程的高效模拟。以某舰载火炮为例，利用多体系统传递矩阵法进行炮口振动品质的快速求解，并与ADAMS仿真结果对比。基于PCE-Kriging(PCK)代理模型、多目标子集模拟优化方法和单循环鲁棒性求解策略，将原始双循环鲁棒性设计优化问题转化为单循环优化问题并进行高效求解。基于不确定性输入、某舰炮的多体系统传递矩阵法动力学模型及相应的PCK代理模型，分别采用双循环及单循环鲁棒性设计优化方法进行该舰炮模型的鲁棒性设计，对比优化结果验证了所提快速鲁棒性设计方法的性能。