工程数字化仿真优化包括工程设计仿真优化和工程管理仿真优化。

工程设计仿真优化主要包括工程结构性能仿真优化、工程建造仿真优化和工程环境影响仿真优化。

结构仿真是使用计算机通过建模对结构进行分析和计算。工程结构性能仿真优化在给定约束条件下，按某种目标（如重量最轻、成本最低、刚度最大等）求出最好的设计方案，相对于结构分析而言，又称结构综合。工程结构性能仿真优化方法可分为拓扑结构、尺寸和形状优化等。工程结构性能仿真优化已经应用在航天航空、土木建筑、交通运输、装备制造等各个工程领域，主流商用软件如Ansys、Abaqus、Nastran、Hyperworks等都具备了非常完善的结构优化设计模块，极大地促进了结构设计技术的发展。

在设计阶段对建筑实际生产、运输、现场施工等环节进行虚拟模拟，提前发现在实际施工过程中可能碰到的问题，避免返工，减少资源浪费。通过建筑信息模型建立建筑物的几何模型和施工过程模型，可以实现对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化和完善，逐步替代传统的施工方案编制方式和方案操作流程。随着建筑设计与建造的一体化发展，建筑机器人建造等过程可以借助FURobot等建造模拟工具在参数化设计平台上进行仿真模拟，分析建造过程中可能存在的机器人碰撞、限位等问题，实现设计与建造过程的交互式优化。

在建筑产品生产和使用的全生命周期过程中，建筑施工是集中产生环境污染的重要阶段。工程环境影响仿真优化是一种建筑施工环境影响计量、优化和决策方法，旨在为环境友好型的施工提供全面而系统的决策支持。工程环境影响仿真优化包括数字地形图、无人机倾斜摄影建模、声场仿真模拟优化、交通人流仿真优化、气候仿真等。

工程管理仿真优化主要包括工程数据的动态、可视化浏览，工程进度计划仿真优化，工程质量、安全仿真优化。

数据的动态、可视化浏览利用人眼感知与人脑智能的特性，获取、分析工业数据并合成视觉图像，以帮助管理者和操作者理解数据变化趋势，感知数据潜在联系，通过借助高精度三维可视化模型，实现对工程整体效果和性能的全面了解。将各种仿真数据在同一场景下进行可视化分析，可以减少各专业工程师之间的沟通成本，决策者可以根据数据分布特征和变化趋势推测用户偏好，调整方案，实现效益最大化。

工程进度计划的编制工作直接关系到工程的成本、工期和质量，将BIM模型与工程进度计划相结合，对工程进度实现虚拟仿真，有助于实现整个工程进度的合理推进，最大限度地节约成本。仿真模型可以基于对项目任务的风险影响权重进行合理的量化并进行实时更新，同时采用三维可视化的手段来描述实际与计划施工进度的具体偏差，便于设计和管理人员做出决策，实现科学的进度安排。

工程安全仿真可以将施工过程中可能出现的众多安全问题通过数字软件等手段实现可视化再现，用以检测很多传统模式下无法发现的隐患。通过模拟施工场地规划、设备运输及吊装模拟、施工过程安全模拟，真实预测建造过程中的环境，突出各种安全隐患的位置并模拟安全事故发生的后果（包括人员伤亡及财产损失等统计显示），以便提前训练现场工作人员的自救能力、逃生路线的抉择以及应急行动的实施。