随着科学技术的不断创新，21世纪的地球不再是球形，而是平的，人与人之间、人与物之间、物与物之间的联系将触手可及，遍及世界各地；而港口作为世界贸易的中心点，以其经济便捷性将成为21世纪货物运输的主流，届时，各大港口的集装箱吞吐量也将随之增加，造成堆场集装箱的密集度增加，必然导致堆场集装箱翻箱操作的增加，而集装箱翻箱作业对船舶服务效率有着重要影响，因此各大港口为提升自身的船舶装卸效率，必然要减少集装箱翻箱次数。本文以某港口堆场的集装箱信息为研究对象，以减少集装箱翻箱次数、提高船舶装卸效率、获得堆场集装箱最优翻箱方案为主要目的，开展了以下主要内容的研究：首先，通过堆场集装箱翻箱作业的研究，概括的给出集装箱翻箱操作的概念，并选取不同的因素对集装箱翻箱作业进行分类，结合装船集装箱的作业流程，分析获得集装箱翻箱作业的特征，通过选取集装箱翻箱作业的求解目标，确定本文的研究对象。其次，分析集装箱翻箱作业的建模方法，研究多目标规划、动态规划等相关理论，建立基于多目标优化的集装箱翻箱作业的数学模型。然后，研究集装箱翻箱作业的求解方法，给出集装箱落箱位置的选择规则，应用基于动态规划算法的启发式算法对集装箱翻箱作业进行优化求解，设计单次仿真与多次仿真实验验证算法的可行性。最后，应用Arena仿真软件、以及VB与MATLAB编程软件，设计并开发基于多目标优化的集装箱翻箱调度系统。将基于多目标优化的集装箱翻箱调度系统应用于实际港口作业，通过其友好的人机交互界面，操作员能够快速的获得堆场集装箱翻箱作业的最优方案，从而降低翻箱次数、提高船舶装卸效率，所以，本文的研究具有一定的实际意义与应用价值。