Tantangan tugas yang cukup berat dan kompleks menuntut TNI AL harus dapat memelihara dan meningkatkan performa alutsistanya secara berkesinambungan. Performa alutsista dalam hal ini kapal perang tidak dapat dilepaskan dari sistem propulsi. Saat ini teknologi di dunia perkapalan terus berkembang khususnya pada teknologi propulsi kapal. Perkembangan teknologi propulsi kedepannya akan mengarah kepada teknologi hybrid. Saat ini TNI AL memiliki teknologi mesin hybrid pada Kapal perang berjenis sigma freegate yang menggunakan dua jenis propulsi yaitu propulsion diesel engine (PDE) dan propulsion electric motor (PEM). Namun dengan kondisi dua propulsi tersebut, terdapat perbandingan frekwensi penggunaan yang berbeda, dimana PDE memiliki jam operasi lebih tinggi. kemudian pada penggunaan PEM pada daya besar perlu diperhatikan. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pemodelan sistem pemeliharaan yang paling efektif untuk meningkatkan availability mesin hibryd. Metode penelitian ini adalah kuantitatif dengan konsep metode overall equipment effectiveness (OEE) dan metode Markov decision process (MDP). Pada hasil penelitian, data diperoleh dari data operasional kapal dan kegiatan pemeliharaan mesin di kapal. Kemudian data diolah dengan metode OEE dengan hasil rasio PDE63,33% dan PEM 69,06%, nilai tersebut masih dibawah standar OEE dengan rasio 85%. Selanjutnya nilai rasio OEE dijadikan sebagai input analisis MDP. Pada analisis MDP tersebut dibuat empat pemodelan sistem pemeliharaan yaitu M1, M2, M3 dan M4. Output dari pemodelan tersebut adalah probabilitas jangka panjang mesin dalam keadaan baik. Berdasarkan proses penelitian, pemodelan M1 merupakan model yang paling berpengaruh terhadap availability mesin hybrid dengan melakukan penjadwalan, ketersediaan suku cadang sesuai jadwal pemeliharaan, keahlian personel dan pemeriksaan rutin. Pemodelan M1 juga merupakan model paling efektif guna meningkatkan availability mesin hibryd karena mengutamakan deteksi dini terhadap gejala kerusakan sehingga dapat dicegah.