由于自动化立体仓库的建造成本高、投资大、回报年限长，同时面对着快速增长的不确定性需求和有限的资源(人力、物力、财力、时间、空间等)，以及建造自动化立体仓库时考虑的经济原则，深入研究仓库组成参数，合理配置立体仓库的资源，优化立体仓库的布局，使得立体仓库很好地适应现代物流、现代工业及现代流通业的发展要求，从而提升产品的市场竞争力就具有了十分重要的意义。 本文以与德国汉诺威大学PSLT实验室合作项目--立体仓库优化算法研究为研究支撑点，以提高立体仓库的出入库能力、相关设备使用能力、设备之间的衔接能力(总体上称为立体仓库的能力)为出发点，利用最优化理论研究立体仓库货架的优化设计，货格的鲁棒优化设计以及采用优化仿真方法研究立体仓库整体优化布局问题。具体研究的主要内容包括以下三个方面： 1、基于出入库能力的立体仓库货架优化设计。在已知仓库建造面积、堆垛机使用参数等条件，建立多目标非线性规划模型对高架自动化立体仓库的货架大小及巷道、堆垛机数量的进行了优化设计，较好地实现了立体仓库能力优化。在探讨立体仓库出入库能力的衡量标准的基础上研究考虑输送系统时立体仓库货架优化设计问题，不同的投资年限条件下，以吞吐量的最大化和成本的最小化为目标，对自动化立体仓库的货架大小及巷道、堆垛机数量建模并进行数值仿真以得出最优货架尺寸。 2、基于出入库能力的立体仓库货格优化设计。根据机场立体仓库的特殊性，利用近似精确法对堆垛机平均周期进行计算，进一步根据货架大小(长、高)的不同组合对货格大小进行鲁棒性设计，该方法能够减小机场货物存储需求不确定性带来的风险，提高立体仓库的吞吐量。首先，研究在存储需求确定条件下立体仓库货格的大小优化设计问题；其次，研究在存储需求不确定条件下立体仓库货格鲁棒优化设计；最后，分别在两种条件下进行数值仿真。 3、基于能力的立体仓库整体布局仿真优化。在对立体仓库布局方式进行研究的基础上，利用仿真软件对不同布局的立体仓库进行实时仿真，研究需求和堆垛机参数对立体仓库能力的影响，进一步比较了不同布局下立体仓库能力大小，为投资建造立体仓库的布局设计提供了很好的参考意义。 本文内容的研究对于减小立体仓库投资风险，降低立体仓库建造成本，提高立体仓库能力具有重要意义，为我国立体仓库的进一步研究提供理论价值，进一步推动了我国物流业的发展。