주어진 제약조건 하에서 최고의 성능을 발휘할 수 있도록 부품이나 시스템을 설계하는 작업을 최적설계(optimum design)라고 부른다. 최적설계에는 형상 최적화(shape optimization), 물성 최적화(material optimization), 치수 최적화(dimension optimization) 그리고 위상 최적화(topology optimization)로 구분할 수 있다.
이러한 구분은 설계변수(design variable)의 유형에 따른 것으로, 형상은 물체의 외곽모양, 치수는 각 부위의 상세 치수, 재료는 구성물질의 종류 그리고 위상은 내부 구조를 각각 설계대상으로 한다. 설계변수의 유형은 다를지라도 최적화의 기본이 되는 수학적인 개념과 공식들은 거의 동일하다.
이들 중에서 치수 최적화가 가장 오래 전부터 소개되었으며 매우 광범위하게 적용되고 있다. 치수 최적설계는 전문적인 용어로 파라메터 최적설계로도 불리며, 최근 들어 위상최적화와 병행되어 사용되고 있다. 예를 들어, 구조물의 보강구조 및 보강재 설계에 있어 위상 최적화를 통해 최적의 보강 경로(혹은 보강 패턴)을 찾은 다음 보강재의 상세치수를 위해 파라메터 최적설계를 적용하고 있다.
최근 시판되고 있는 상용 유한요소해석 프로그램에는 이러한 최적설계 모듈들이 거의 대부분 탑재되어 있어 산업체 전반의 기능향상과 경량설계에 매우 유용하게 사용되고 있다.
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