穿梭车仓储系统是一种新兴的自动仓储拣选系统,由于系统中有多台穿梭车并行作业,因而系统的效率和灵活性较传统自动化仓库均有大幅提升,逐渐成为工业应用和理论研究的热点。同时,穿梭车仓储系统也是一种复杂的协同作业系统,自动化设备的调度策略及各类参数设置均会对系统性能产生影响。本文着重对系统的出库任务调度和参数配置问题进行研究,致力于得到优化的设备调度方案和系统参数设置方案,一方面为解决同类型的问题提供了理论依据,同时也能与实际应用结合,提升设备利用率和订单履行率,帮助企业降本增效。首先,剖析了穿梭车仓储系统的作业流程,对穿梭车和提升机的各类服务时间进行分类计算,为分析出库任务调度问题和参数设置问题奠定理论基础。其次,针对单指令作业模式下固定时间窗的出库任务调度问题,以总出库时间最小为优化目标,考虑任务唯一性及连续性、穿梭车和提升机协同作业等约束,利用混合整数规划方程建立了精确的出库任务调度模型。对模型的求解,在分析数学规划求解器Gurobi的求解机制及优缺点的基础上,设计了两种元启发式混合算法——融合禁忌搜索的改进蚁群算法TS-ACO和融合遗传算法的改进蚁群算法GA-ACO,同时创新性地提出启发式算法和Gurobi融合的求解方案,拓展了快速获取问题精确解的新思路。在验证模型准确性之后,通过多组算例分析了三种算法的求解瓶颈,研究了问题规模与求解方案的适配性,为任务调度问题的高效求解提供了算法选择的指导意见,有利于提升系统出库效率。最后,进一步考虑双指令作业模式下系统参数配置的问题,使用状态分析法构建了穿梭车及提升机相应的平均服务时间模型,综合考虑能量回收技术对系统真实耗能情况的影响,建立了任务的平均能量消耗及能量再生模型,结合系统运营情况,开发了考虑碳排放因素的系统总成本模型,从三个维度全面分析了系统性能,同时开发系统性能计算工具方便快速获取系统的各项性能。通过仿真实验验证了平均服务时间模型的有效性,其误差不超过7%,研究了货架配置参数和设备运行参数对设备平均服务时间、任务平均能耗及系统成本的影响,最后以系统性能获得平衡为目标,对不同货架配置下的设备运行参数进行优化,为企业合理配置系统参数提供了参考。