在智能制造不断发展与应用的大背景下,传统制造业面临着生产转型的挑战,而厂房设施布局对于制造业优化转型至关重要,也影响着企业各方面成本与效率。多层厂房设施布局规划（MFLP）问题始终是制造领域的研究热点,鉴于行业类别和生产模式的差异性,目前针对该问题尚未有普适性的解决方案。本文以散热器类制造企业多栋多层厂房为研究对象,基于设施布局相关理论,结合企业实际现状和需求,综合考虑各方面影响因素,采用两阶段MFLP方法,构建适用于多栋多层厂房设施布局两阶段数学规划模型,并设计GA-SA混合求解算法,为多栋多层厂房设施布局问题提供科学解决方案。首先,结合国内外多层厂房设施布局研究成果,明晰布局要素及其之间关联性,提出从功能域、形位域以及结构域等方面综合分析布局功能作业单元及其之间关联性;设计两层次布局功能作业单元,即:整体功能作业单元（OFU）与局部功能作业单元（LFU）;并计算相关功能作业单元的需求面积。其次,针对散热器类制造企业多栋多层厂房设施布局问题,提出一种两阶段MFLP解决方法。第一阶段构建一种适用于多栋多层厂房布局的多目标混合整数线性规划（MILP）模型（即改进版FAF模型）,以解决整体功能作业单元的楼层分配问题;第二阶段构建一种适用于3D物流路径布局和考虑不同搬运方式的非线性规划（NLP）模型（即改进版FID模型）,以解决局部功能作业单元在楼层内部的布局规划设计问题。再次,基于GA算法和SA算法,提出一种适用于求解两阶段多栋多层厂房设施布局模型的改进版GA-SA智能混合算法;通过优化初始种群质量,针对特殊布局要求改进混合算法的交叉操作,从而获取整体最优布局方案。最后,以D公司多栋多层厂房设施布局为例,应用两阶段MFLP规划模型和GA-SA混合算法、PSO算法,综合评估分析并验证了本文提出的两阶段MFLP规划模型与GA-SA混合求解算法的有效性和实用性。本文研究亦可推广应用于相似类型的制造企业设施布局问题。