El diseño y operación de sistemas o procesos para hacerlos lo mejor posible en algunos definen sentido. Los enfoques para la optimización de los sistemas son variados y dependen del tipo de sistema, pero el objetivo de todos los procedimientos de optimización es obtener los mejores posibles resultados (otra vez, en algún sentido definido) sujeto a las restricciones o limitaciones que se imponen. Mientras que un sistema puede ser optimizado por tratar el propio sistema, mediante el ajuste de varios parámetros del proceso en un esfuerzo para obtener mejores resultados, es generalmente más económico para desarrollar un modelo del proceso y analizar los cambios de rendimiento resultantes de los ajustes en el modelo. En muchas aplicaciones, el proceso para ser optimizado puede ser formulado como un modelo matemático; con el advenimiento de las computadoras de alta velocidad, se pueden modelar sistemas muy grandes y complejos, y optimización puede rendir beneficios substancialmente mejoradas.