El método de optimización basado en el modelo de sustitución ha sido ampliamente utilizado en el proceso de simulación y cálculo de modelos de ingeniería complejos. Sin embargo, en este proceso, la baja precisión y eficiencia computacional del modelo de sustitución siempre ha sido un problema urgente que necesita ser resuelto. Con el objetivo de abordar este problema, combinado con las dos características de búsqueda global y detección local, se propone en primer lugar un criterio de llenado con múltiples puntos denominado máximo de mejora esperada y minimización de la función objetivo predicha y máximo del error cuadrático medio (EI&MP&RMSE) en este documento. Además, se resume el procedimiento de optimización del modelo de sustitución basado en EI&MP&RMSE. Mientras tanto, se aplican funciones clásicas unidimensionales y bidimensionales para verificar la precisión del método propuesto. Se analizan las diferencias en la precisión y error cuadrático medio del modelo de sustitución bajo diferentes criterios de puntos de llenado. Como se esperaba, se muestra que este método puede mejorar efectivamente la precisión del modelo de sustitución y reducir el número de iteraciones. Tiene una amplia practicidad y utilidad para la optimización de estructuras de ingeniería complejas.