近年来，随着科学技术的进步、社会经济的发展以及市场的全球化，钢铁企业面临的市场竞争环境发生了巨大的改变，动态性和不确定性因素迅速增加，传统的生产管理方式已经很难适应这种动态变化的市场环境，企业的发展面临前所未有的挑战。为此，大多数钢铁企业为了在激烈的市场竞争中赢得竞争优势，在制造信息化和全球化趋势的推动下，开始采用先进的生产与经营理念和管理模式，全面推进企业信息化建设。因此，企业信息化已经成为我国钢铁企业管理和技术创新的重要课题。然而，我国钢铁企业过去往往只注重管理信息系统和过程控制系统的建设，却忽视了这两个系统的有机结合，致使经营管理决策和实际生产过程不能有效地衔接，成为企业实行信息化、发挥生产经营信息系统整体效能的瓶颈。制造执行系统正是实现管理信息系统和过程控制系统有机结合有效手段。 本文研究内容以国家863高技术领域重大课题——《冶金工业MES架构和关键技术研究与示范应用》为背景，主要研究了钢铁企业MES的总体结构和一体化计划系统若干优化问题的建模与优化，为一体化计划系统的研究与开发提供相应的理论支持和研究平台。 论文对钢铁企业按合同生产的组织过程、合同计划的相关功能及关键技术进行了分析，提出了一体化计划下合同月计划模型及优化算法。研究了炼钢—连铸生产中浇次计划的编制目标及约束条件，提出了炼钢—连铸生产批量计划的总体结构，提出了浇次计划问题的模型及求解算法。论文重点研究了热轧轧制计划的编制问题，在现有热轧轧制单元生产计划编制TSP(TravelingSalesmanProblem)模型和热轧生产批量计划VRP(VehicleRoutingProblem)模型的基础之上，根据热轧生产工艺的实际约束，提出了更贴近生产实际的轧制单元计划PCTSP(PrizeCollectingTravelingSalesmanProblem)模型和轧制批量计划PCVRP(PrizeCollectingVehicleRoutingProblem)模型，并设计了ACO(AntColonyOptimization，蚁群优化)算法进行求解，利用实际生产数据对模型和算法进行了验证，得到了令人满意的效果。同时，本文利用ACO算法求解了现有文献中的热轧轧制计划TSP模型和VRP模型，结果显示利用ACO算法编制的热轧轧制计划明显优于文献中报告的其它方式获得的计划方案。论文最后进行了一体化计划系统的功能模块设计，并对系统的整体结构设计提出改进的方案。