该文结合实际工程项目和国家863/CIMS主题过程自动化专题的研究课题,对冷轧行业的综合自动化系统展开了从体系结构、系统集成方法、优化计算与调度体系及相关优化方法等方面的研究工作.在论述了流程工业综合自动化系统与离散工业CIMS的主要区别和体系结构研究现状与发展趋势的基础上,结合冶金冷轧薄板企业的生产运作特点、行业共性需求和面临的主要问题,提出了具有冶金行业特点的综合自动化系统体系结构参考模型.优化和集成是综合自动化系统的核心技术.钢铁企业的产品和生产特点决定了钢铁企业的生产计划和调度问题具有其自身的特点,通过对冷轧薄板行业生产管理主要流程及存在问题的分析,提出了符合现代企业管理思想的新型生产组织动作模式,进而在系统体系结构框架下提出了多级协同生产计划和调度系统结构,并对不同层次的优化计划与调度问题进行了系统的分类.随着钢铁企业生产过程的连续化和设备自动化程度的提高,系统集成技术成为消除自动化孤岛、实现制造过程的可视性和可控性以及与上层管理系统有效整合的关键.该文提出了以生产计划与调度系统为主线的信息集成、横向过程集成和纵向反馈闭环的企业应用系统集成方法,并用Petri网建立了生产线的动态过程控制模型,为综合自动化系统的有效集成提供了手段.在不同层次优化计划与调度问题分类的基础上,研究了ERP层产品结构优化方法和相关生产计划的编制方法.在MES层,针对中间缓存、并行机组、跳跃和逆向工艺、半连续性等特征的多阶段串行冷轧生产线,为有效地解决生产线的优化控制和均衡生产问题,该文提出了基于负荷平衡的有质量差别和无质量差别的生产任务分配方法、后道工序在制品库存最佳保有量和投料混合比的优化控制方法,有效地实现了前后工序的衔接和生产线的均衡生产.最后,以实际工程应用案例方式,介绍了本文主要研究内容在鞍钢冷轧薄板厂CIMS工程中的实际应用情况,该项目获辽宁省科技进步二等奖.设计开发了面向冶金冷轧行业的生产计划与调度软件系统对系统的主要功能给予了说明.