复杂布局设计问题广泛存在于卫星舱布局设计、设施布局设计、印刷电路板设计、钢铁企业板坯设计等领域。按照是否带性能约束布局设计问题可分为带性能约束布局设计问题和无性能约束布局设计问题，其中前者包括带平衡约束圆形Packing问题、加权圆Packing问题、板材组板的逆向布局问题等；后者包括圆形Packing问题、矩形Packing问题等。在理论上，由于布局设计问题属于组合优化问题和NP-hard问题。到目前为止，许多学者对其进行了深入的研究，提出了许多有效的算法，其计算结果在已有算法的基础上获得了明显的改进，但是其求解精度和计算效率都有待进一步的提高。因此，本文在国家自然科学基金项目、国家科技支撑计划子课题、湖南省自然科学基金项目、湖南省教育厅重点科学研究项目的资助下，分别对无性能约束的二维等圆Packing问题和带性能约束的钢铁企业矩形板材组板问题进行了研究，对于前者提出了一种求解等圆Packing问题的启发式算法，对于后者提出了一种求解钢铁企业余材组板的分治启发式搜索算法。主要工作和创新点如下：1.针对二维等圆Packing问题，本文提出一种求解等圆Packing问题的启发式算法。首先提出一种直接生成环的启发式定位规则，然后将拟人拟物算法和启发式定位规则结合起来用于求解本文问题。数值实验表明本文算法可以有效求解二维等圆Packing问题。2.针对钢铁企业矩形板材组板问题，本文提出一种求解钢铁企业矩形板材组板问题的分治启发式搜索算法。首先根据问题特征建立对应的数学模型，并且进行相应的转化，其次从问题本身和现行MES人机交互组板经验中提炼出相应的组板约束规则和可用于指导快速组板的知识，进而根据约束规则对板材和合同进行分组，然后对分组后产生的每组合同采用本文算法构造出候选组板方案集以及按成材率高低对候选组板方案集进行排序，最后利用质检工序产生最优组板方案。实验表明本文算法提高板材的利用率和提高组板效率。对于二维等圆Packing问题，首先利用直接生成环启发式定位规则产生干涉量比较小的初始解，然后利用拟人拟物算法进行优化得到最优解，既提高了求解精度又加快了收敛速度，取得了比较好的效果。对于钢铁企业矩形板材组板问题，由于在分组时按照组板约束规则进行过滤和对产生的候选组板方案集按成材率高低进行了排序，最大程度上避免了无效计算，提高了计算效率。与MES人工组板技术相比本文算法不但提高了板材利用率，而且最大限度地提高了组板效率。最后，希望本文算法能够推广到其他布局设计问题中，能够有助于这些问题的求解。