随着物流行业对于仓储配送的柔性和鲁棒性要求的提高,一种新型的自动化立体仓库——多层穿梭车仓储系统逐渐得到重视和应用。多层穿梭车仓储系统是由多层货架内的穿梭车与该巷道的提升机组成,出入库作业时用穿梭车与提升机的组合来替代传统自动化立体仓库中的堆垛机,提高了系统的柔性和鲁棒性。该新型仓储系统根据穿梭车能否跨层运动分为单层作业和跨层作业两种类型。本文以单层作业的多层穿梭车仓储系统为研究对象,分析其出库任务作业的运动过程和交接次序,建立出库作业任务完成的时间模型,综合运用开环排队网络、蚁群聚类算法和基于Pareto最优解的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),从储位优化和任务调度两个方面对多层穿梭车仓储系统进行优化研究。本文的主要研究内容和成果如下：(1)分析多层穿梭车仓储系统的作业流程,在考虑各个设备运动特性的基础上,建立了基于并行取货、串行出库的作业时序数学模型,分析了作业时序数学模型的主要影响因素,并对其分别进行详细阐述说明。(2)建立开环排队网络模型分析多层穿梭车仓储系统,利用分解法分析设备配合作业的空闲时间和系统表现,利用品项间相关性和蚁群聚类算法形成初始储区。再设计相应存储原则,在二维平面内排列组合相应储区。最后将该算法应用到某配送中心的多层穿梭车仓储系统的货位分配问题中。(3)基于并行取货、串行出库的作业时序数学模型,分别对提升机和穿梭车进行分析,从而建立起以出库时间、提升机空闲时间和穿梭车等待时间最小为目标的任务调度模型,运用基于Pareto最优解的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行模型求解。最后,为验证模型及算法的有效性,本章以某省电力公司电力仪表仓库实际出库单据为实验对象,确定最优的任务调度方案。最后,本文在单层作业的多层穿梭车仓储系统建模与优化基础上,对跨层作业的多层穿梭车仓储系统进行了分析和展望。