L'optimisation est une approche mathématique pour la recherche de la "meilleure décision/action" à partir d'un "ensemble d'alternatives". Dans la pratique, on part d'un problème concret, on le modélise et on le résout mathématiquement.
Dans le secteur industriel, l'optimisation intervient dans la maximisation du bénéfice de production, la minimisation des coûts du transport, la minimisation du temps de production, l'écart par rapport à une valeur cible...
Mathématiquement, l'optimisation se traduit par la recherche des points du domaine (valeurs des variables de décision) en lequel la fonction étudiée prend la valeur maximale ou minimale. En ces points, la fonction admet un extremum, appelé aussi : optimum. Le plus souvent dans la pratique, les variables de la fonction à optimiser sont soumises à certaines conditions appelées "contraintes". Ces dernières peuvent être exprimées par des égalités ou bien des inégalités.