近年来,随着物流业的发展,现代仓储物流企业对立体仓库的效率提出了越来越高的要求。立体仓库作为自动化程度较高的一种仓库管理方式,由堆垛机来承担货物的搬运任务,立体仓库管理系统通过发出指令指挥堆垛机进行任务调度,堆垛机的调度问题对仓库的管理效率起决定性作用。目前,仓库的堆垛机调度路径往往采用直接指派的方式,导致堆垛机的运行效率低、时间和能耗较高。良好的堆垛机存取路径可以降低仓储成本,增加立体仓库利用率,能够对仓库管理过程做出指导性建议,有利于效率的提升。为了优化堆垛机调度策略,本文进行了以下几方面的研究:(1)通过分析堆垛机的工作方式和运动特性,提出了基于运行时间、能耗和批作业效率的多目标优化模型。(2)对常用多目标优化算法进行了学习,发现在低维解空间问题的多目标优化中,NSGA-II中表现出一定的优势,但仍存在早敛导致的解集收敛至局部最优、搜索能力欠佳的现象。(3)基于NSGA-II针对堆垛机调度问题进行优化设计,考虑到实际调度情况,提出了基于任务类型和货位次序的双层编码序列和优秀基因段保留策略。(4)在优秀基因段保留策略的基础上,改进了交叉变异操作,使得堆垛机调度编码序列中的优秀基因段得以保留给下一代;同时改进了种群处于不同阶段时个体发生交叉变异的概率,使用自适应交叉变异概率取代传统的固定概率,以便适应遗传过程每一阶段的交叉变异频率需求。(5)针对NSGA-II陷入局部最优和搜索能力不足的问题,提出了基于模拟退火的思想的局部随机搜索策略。(6)比较改进后的算法(IMOGA)和NSGA-II算法,发现IMOGA得到的解集质量更高,收敛速度更快,针对堆垛机调度问题具有更高的适用性。采用IMOGA得到堆垛机调度的pareto解集后,分析设计了调度策略,提出基于堆垛机任务等待队列长度的动态决策方式,决策方式用于从解集中选取适当的可行解作为最后的执行解。(7)为方便仓库管理者使用,将算法和调度策略嵌入系统中,设计实现了堆垛机作业调度系统,用于展示作业信息和调整堆垛机调度策略,并进行了仿真与实例分析。