بهینه سازی چیست؟

مهندسی متشکل از فعالیت های مشخص همچون تحلیل، طراحی، ساخت، فروش، پژوهش و توسعه سیستم هاست.
می توان گفت طراحی به عنوان اصلی ترین موضوع  در علوم مهندسی مطرح می شود. فرایند طراحی و ساخت سیستم ها چندین قرن است که توسعه یافته است. اگرچه روند تکاملی طراحی و ساخت این سیستم ها به کندی صورت گرفت اما وجود تعداد بی شماری از سازه ها هم چون ساختمان ها، پل ها، بزرگ راه ها، اتومبیل ها، هواپیما ها گواهی بر وجود این مطلب است. روند طراحی فرایندی زمان برو پرهزینه است که نیازمند منابع انسانی ، مواد و مصالح زیادی است. بنا براین این فرایند به صورت طراحی، ساخت و استفاده از آن سیستم بدون در نظر گرفتن این مسئله که آیا سیستم طراحی شده بهترین سیستم برای پوشش اهداف آن سازه است یا خیر؟
طراحی سیستم های پیشرفته تنها پس از سرمایه گذاری های زیادی انجام می شده است که این سیستم ها همراه با هزینه کمتر و بازدهی بیشتر عملکرد یکسانی داشتند.

این مسئله نشانگر آن است که سیستم های متعددی می توانند وظیفه وعملکرد یکسانی داشته باشند که برخی از آنان بهتر از سایر سیستم ها باشند. به طور مثال، مطابق شکل زیر هدف از ساخت یک پل فراهم سازی دسترسی وسائل نقلیه از یک سمت به سمت دیگراست که برای دستیابی به این هدف می توان پل های متعددی را طراحی کرد. با توجه به اینکه  تحلیل و طراحی تمامی حالات ممکن می تواند فرایندی زمان برو پرهزینه باشد، معمولا به این صورت عمل می شود که یک مکانیزم بر اساس تحلیل های اولیه انتخاب شده و سپس با جزییات طراحی می شود.

طراحی سیستم های پیچیده نیازمند تحلیل اطلاعات و تعداد زیادی ازمحاسبات است. در دهه گذشته، انقلابی در صنعت کامپیوتر و محاسبات عددی شکل گرفته است. کامپیوترهای امرزوی قادر به انجام محاسبات پیچیده و تحلیل تعداد بی شماری از داده ها در مدت زمان کم هستند. فرایند تحلیل و طراحی در علوم مهندسی می تواند به صورت چشمگیری از ارتقا این صنعت استفاده کند به این علت که نیازمند انجام تعداد زیادی از محاسبات هستند. سیستم های بهتری می تواند با تحلیل، طراحی وبهینه سازی سیستم های مختلف در مدت زمان کوتاهی، طراحی شوند. این مسئله بسیار حائز اهمیت است زیرا که سیستم های طراحی شده بهینه تر، دارای هزینه کمتر، توانایی بیشتر و در ارتباط با اموری همچون نگاهداری و بهره برداری آسان تر هستند.
یک مسئله طراحی می تواند یه صورت یک مسئله بهینه سازی فرمول بندی شود، که در آن معیاری برای بهینه شدن همراه با اغنا تمامی قید ها وجود دارد.