基于企业资源计划(Enterprise Resource Plan，ERP)/制造执行系统(ManufacturingExecution System，MES)/过程控制系统(Process Control System，PCS)三层结构的计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacture System，CIMS)体系结构完全摆脱了按照物理层次划分控制系统的传统模式，并按照生产管理和控制的应用功能进行系统配置。这种模式增强了系统柔性，形成了以实现先进制造、敏捷制造为目的的企业管控一体化系统，有效地集成了工业企业的管理信息和控制信息，促进工业企业生产和管理模式的变革，提高了工业企业适应市场竞争的能力，并成为工业企业信息化建设新的发展方向。 然而，当前国内大多数的研究仅仅关注于三层结构CIMS的分层子系统，即只关注ERP、MES或PCS本身，还没有把分层子系统和数据接口、软件集成等辅助平台有机的整合起来，研究和开发适用于我国工业企业的管控一体化解决方案和应用系统。这导致企业的信息化建设各自为政，系统的各层之间缺乏数据交互，并在很大程度上制约了网络环境下的信息共享，形成管控一体化技术发展的瓶颈，进而难以在企业的管理和控制上创造新的飞跃，影响了我国工业企业信息化建设进程。 本文针对上述实际问题，通过深入了解三层结构CIMS的体系结构，分析企业需求，提出了基于三层结构CIMS的管控一体化解决方案，并对此解决方案中的若干关键技术进行了研究和应用实现。 针对系统各层之间难以高效集成的问题，提出了采用实时数据服务平台和软件集成平台的三层结构CIMS管控一体化解决方案并阐述了系统组成，有效的解决了管控一体化系统的各层分立问题，确立了CIMS系统中管理和控制一体的实现模式。 在先进制造模式下，用网络控制系统(Networked Control System，NCS)来取代传统的控制系统，以突破PCS的发展和技术瓶颈；通过对网络传输的诱导时延、拥塞和丢包的深入研究，针对性地提出了两种新的NCS控制器优化方法，并仿真验证了方法的有效性。 利用NCS的数据共享优势，研究和分析了NCS与MES之间的实时数据通信，通过NCS与MES的数据交互，构建了虚拟制造过程可视化仿真系统的体系结构，重点研究了监视与控制互动的可视化仿真技术；通过南京某企业的实际应用，真正实现了制造过程中的可视化监控。 面向利润最大化，通过对敏捷制造中供应链管理相关技术的研究，提出了考虑成本、库存和客户期望的产品动态定价方法；通过某企业在电子商务中的销售系统应用，成功地实现了企业在整个产品周期内获得最大的收益。针对CIMS管控一体化系统的安全威胁和防护现状，提出了一种新的基于“金字塔”型安全组件的系统安全管理体系架构，能够解决工业企业管控一体化系统中出现的和潜在的安全问题，使工业企业通过安全技术应用实现为生产经营的保驾护航。 最后，论文综合了以上的理论和应用研究工作，设计了基于三层结构CIMS的管控一体化软件系统的框架，重点针对制造过程可视化和产品动态定价进行了模块化开发和实际应用。