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BIMS的结构是由一系列具有协调和自治功能的有机制造单元（BIMC）组成的。有机制造单元的基本结构有一个具有自组织功能的自主体，由控制器、感知器、决策器组成，能针对内外部环境的变化进行自我调节，能应对各种复杂因素。感知器能够迅速感知环境变化，促使决策器快速做出反应。当决策器做出决定后，控制器将给相应的有机制造单元发送指令。
有机制造单元是可以独立执行任务并取得一定目标的自治实体，在面对制造环境中的不确定变化时具有自我调节功能。一个基本的有机制造单元包含一组可以代表体系结构层次中任何一个等级的属性。换句话说，一个有机制造单元可以代表最高等级的整个制造车间、中间等级的制造单元，也可以代表低等级的机床实体。因此，这种体系结构有明确的递归特性。不同层次的有机制造单元虽然有较为相似的功能，但是在制造系统中扮演着不同的角色。本书将以调度计算过程为例，逐一阐述各层次有机制造单元在制造系统调度过程中所扮演的角色。
车间层有机制造单元扮演监督者的角色，并为在其监控下的有机制造单元提供优化和协调服务。车间层有机制造单元具备非常强大的计算能力和优化能力，所以它可以处理非常复杂的调度问题，并且可以制订调度计划。虽然制订一个调度计划需要花费大量的时间和精力，但是该调度计划是一个全局最优计划，因为车间层的有机制造单元处在车间体系结构的最高层，并且具有全局的视野。
单元层有机制造单元在自身单元内扮演监督者的角色，并为在其监控下的有机制造单元提供优化和命令执行服务，对其他有机制造单元提供协调服务。相对于车间层，单元层有机制造单元的计算能力和优化能力较弱，但是它仍然可以胜任其自身单元内的调度问题。相对于车间层，单元内调度问题的复杂程度较低，调度计划的计算和优化过程耗时也更短。但由于缺乏全局性的视野，单元层有机制造单元制订的调度计划只是单元层的最优计划，并不是全局的最优计划。
设备层有机制造单元扮演执行者的角色，并提供任务执行服务。相比于车间层和单元层，设备层的有机制造单元的计算和优化能力最弱，但是它可以根据自身的知识胜任局部的简单调度问题。
为应对内外界环境变化产生的刺激，BIMS结构中不同层次有机制造单元通过相互刺激和协调来确保系统的平衡和稳定。本节将用动态调度模型对这种刺激和协调过程进行详细阐述。对动态调度在操作层面的调度约束做如下假设。
（1）每个机床在同一时刻只能完成一个操作。
（2）工序的加工不可抢占，即若一道工序在一台机器上加工，必须加工完成后，才能加工另一道工序。
（3）工件的一道工序必须在其前一道工序完成后方可开始加工。
（4）一个具有加工能力集 S i 的有机制造单元，有能力执行一项任务 T j ={ T lj }的条件是：TYPE j ⊆ S i ⇔TYPE lj ⊆ S i 。其中，TYPE j ={TYPE lj }是任务 T j ={ T lj }的工序类型集； i 是有机制造单元编号； j 是工件编号； l 是工序编号。
BIMS动态调度模型如图3.1所示，分为三个阶段。第一阶段为系统正常运行阶段（无意外扰动事件），BIMS通过神经调节保证系统的正常运作。神经调节是中枢神经系统维持和调整机体内部各器官系统动态平衡的过程。相应地，BIMS中各个层次的有机制造单元被组织成阶层体系结构，车间层有机制造单元（中枢神经系统）制订全局最优调度计划，并将其发送至底层的有机制造单元（器官）；底层的有机制造单元接到计划并执行其自身的固定操作。
BIMS针对车间层不确定扰动的反应可以分为两个阶段，即响应干扰阶段和干扰之后的恢复阶段。在第一阶段，即系统应对干扰的响应阶段：当意外扰动（如机床故障）出现时，BIMS通过内分泌调节维持系统的稳定。内分泌调节是通过控制激素的分泌来保证血液中生物化学环境平衡的。例如，当人体受到寒冷的刺激，下丘脑刺激垂体和甲状腺分泌甲状腺激素促进身体的新陈代谢来维持体温稳定。而在生产过程中，由于内外界的扰动导致某些有机制造单元的任务和资源与原计划存在偏差，这些偏差可以视作激素浓度的震荡；同时，这些偏差刺激单元层有机制造单元与其他有机制造单元相互协调合作，来维持制造系统相对稳定。协作过程中，在没有车间层有机制造单元干预的情况下，通过相关的单元层有机制造单元进行从设备层到单元层的计划调整，使受到扰动的单元层有机制造单元可以获得一个可替代的调度计划，以确保产品的及时交货，同时保证了较低的在制品水平。如图3.1（b）所示，故障机床的两个任务通过内分泌调节，被分配到其他具有相似加工能力的机床，以确保制造系统正常运行。
在第二阶段，即系统在干扰之后的恢复阶段：在执行完一个基于事件的动态调度之后的一段时间内，故障的机床恢复正常。此时，在第一阶段参与协调的有机制造单元中可能会产生交货期的偏差。将这些偏差视作激素的震荡，BIMS再次利用神经内分泌调节机制调整系统，使系统保持平衡。当车间层的有机制造单元接收到下层的偏差信息后，首先从产生偏差的任务中选择出具有较大偏差的一组瓶颈任务，然后通过各个层次间有机制造单元的相互协调，将瓶颈任务重新分配。如果延迟的任务进行重新分配，这意味着延迟被解决或者弱化；如果延迟的任务不能被重新分配，则相关的有机制造单元必须接受延迟。如图3.1（c）所示，一台机床存在交货期偏差的任务，按照内分泌调节机制，可以被分配到另外一台具有相似加工能力的机床上，从而解决了任务延迟的问题。
图3.1 BIMS动态调度模型
BIMS在车间层有机制造单元没有直接地处理干扰，仅仅是接收相关有机制造单元间的交互信息反馈，然后继续优化全局计划以恢复系统。