随着“中国制造2025”计划的推行实施,越来越多的企业开始在仓储环节使用自动化立体仓库系统。鉴于企业存储需求的多样性,市场对自动化立体仓库系统的柔性提出了越来越高的要求。本文所研究的四向穿梭车系统便是在这一背景下诞生的。得益于四向穿梭车系统使用的可以前后左右四个方向运动的穿梭车,使得系统可以灵活配置穿梭车的数量,因此系统拥有较强的柔性。与此同时,如何在不同系统参数下配置合理的穿梭车数量便成为了企业急需解决的问题。另一方面,四向穿梭车系统中的穿梭车可以跨巷道执行存取任务,穿梭车运动路径更加灵活,系统任务调度的合理性便成为了影响系统作业效率的重大因素。因此,本文以四向穿梭车系统为研究对象,对系统的配置优化问题和调度优化问题进行了研究。首先,对四向穿梭车系统的配置优化问题进行研究。通过对系统出库任务的作业流程进行分析,得到了出库任务的平均作业时间模型。考虑到系统实际运行中穿梭车和任务之间的相互等待队列,本文建立了半开环排队网络模型来描述四向穿梭车系统运行过程,并依据出库任务的平均作业时间模型得出了排队网络中的节点服务率。接下来本文运用矩阵几何法对排队网络进行了求解。通过与系统仿真程序运行结果进行对比,验证了模型的正确性和所使用的矩阵几何法求解结果的准确性。为了对系统最优配置进行求解,本文对影响穿梭车数量因素中的订单达到率、仓储货架的层数、仓储货架的列数等系统参数分别进行了实验。得出了在不同系统参数下系统性能随穿梭车数量变化的数据,所得到的实验数据可用于指导企业仓储系统的选择规划和运行过程中的灵活调整。接下来对四向穿梭车系统的调度优化问题进行了研究。系统任务调度的目的为优化批次订单的执行顺序和方式,以最小化批次订单的出库作业总时间。通过对出库作业时间的构成进行分析,本文构建了以提升机作业时间轴为基础的系统任务调度模型。对系统任务调度过程中可能出现的穿梭车冲突问题,提出了基于路径时间窗的冲突类型判断和冲突消除方案。本文运用基于遗传算法的离散粒子群算法对任务调度模型进行了求解,设计了对各提升机任务分别进行编码的个体编码方案,并对算法的速度和位置更新方式做出了适应性的改变。最后通过实例分析证明了算法的有效性,并将结果与采用离散粒子群算法和遗传算法的求解结果进行了对比。结果表明本文所提出的基于遗传算法的离散粒子群算法在收敛速度、全局搜索能力、算法稳定性方面都有着很大的提升。