工业4.0对工业现场自动化和智能化水平提出了更高的要求,在工业物流场景中,为了实现物料的高效运输、分拣、加工和保管,需要建立全自动化的车间仓储方案,这些车间中,除了进行加工和分拣设施,还存在大量的搬运设施和仓储设施,其协同运转决定了整个车间的运转效率,如何布局这些设施便成了一个重要问题。现有的设施布局问题一般只考虑加工设施的位置,而引入传输和仓储的车间需要同时对关键设施和输送设施进行布局,而由于两类设施在布局过程上存在差异,无法使用单一的布局方法实现两类设施的混合布局,同时两类设施的混合布局也导致了约束条件更为复杂,优化方案需得到进一步提升。针对上述问题,本文通过对现有设施布局方法的深入调研,提出了一种结合多目标元启发式优化算法和布线算法的混合布局方法;并实现了基于GPU的并行混合布局算法提升了方法的实时性,最后开发了一个针对工业物流场景进行交互式和自动化布局的软件工具。具体研究工作如下:（1）提出了一种结合了多目标元启发式优化算法和布线算法的混合布局方法,对关键设施和输送设施进行布局。元启发式算法负责对关键设施进行布局、实现解的迭代更新;布线算法负责对输送设施进行布局,在布线算法中对传统路径搜索算法中的路径点矩阵构造策略、路径点选择评估函数等进行了改进。实验结果证明混合布局方法对解决工业物流场景中关键设施和输送设施的混合布局问题有着良好的效果。（2）通过对混合布局算法进行并行性分析,指出输送设施布局过程和约束目标优化计算过程对于性能的影响,在每轮迭代中对所有个体进行并行更新,结合CUDA编程模型实现了并行版本的混合布局方法。实验结果表明在不同种群规模下,时间性能至多可以提升5倍以上。（3）针对工业物流场景的车间设计问题,设计并实现了一个工业物流场景布局系统。该系统包含自动化布局和交互式布局两种方法。自动化布局应用了了本文自动化布局算法,交互式布局为车间方案设计人员提供了以智能二维输入为手段的便捷布局界面,同时给出了两种方法在应用中的实例与优劣分析。