向家坝水电站地下厂房系统由于单机容量大，洞室布置集中、跨度大、边墙高，施工工序多，相互干扰大，施工过程中需要考虑的因素众多，复杂程度很高，仅依靠设计人员采用传统的方法分析计算，难以得到优选的施工机械设备配套，难以制定合理的施工进度计划和施工组织设计方案。本文采用全新的动态可视化仿真思想，融面向对象的仿真建模技术、循环网络仿真技术、动态仿真技术、网络计划分析与优化技术、基于GIS的三维可视化技术于一体，进行向家坝地下厂房系统施工仿真与优化研究。主要研究工作和研究成果如下：（1）对向家坝地下厂房施工系统进行分解与协调，从层次化、模块化的建模思路出发，全面描述了向家坝地下厂房系统施工仿真建模过程，给出了模型参数的划分原则与确定方法，保证了模型参数的有效性。（2）深入研究了向家坝地下厂房系统施工仿真与进度优化，实现了施工机械设备配套方案的自动寻优，探讨了考虑工序间依赖关系的资源优化方法，获得了合理的施工工期、优化的施工进度、施工强度以及施工关键路线等重要参数。（3）提出了基于仿真的柔性网络计划分析方法，突破了传统的PERT对工序持续时间的一些假定，进行了向家坝地下厂房系统施工完工概率分析，较好的描述了施工进度计划的不确定性，为施工工期的论证分析提供更好的依据。（4）利用GIS强大的图形图像处理技术，把复杂的地下厂房系统施工过程用动态的画面形象地描绘出来，实现了基于GIS的向家坝地下厂房系统施工过程三维动态可视化，为全面、快速掌握整个施工过程提供了一个有效手段。（5）针对向家坝地下厂房系统施工特性，紧密配合其工程施工组织设计，研制开发了向家坝地下厂房系统施工仿真与优化软件ESAS-XJB，为进行复杂的地下厂房系统施工研究提供了强有力的分析工具。