Оптимизацией, например, в соответствии с /12/, называется целенаправленная деятельность, заключающаяся в получении наилучших результатов при соответствующих условиях.
Исторически, сама проблема оптимизации возникла с техническим прогрессом и появлением конкуренции, т.е. производители одинаковых товаров стали искать условия выпуска продукции, позволяющие выпускать один и тот же товар с минимальными издержками. Поиски оптимальных решений привели к созданию специальных математических методов и уже в 18 веке были заложены математические основы оптимизации (вариационное исчисление, численные методы и др). Однако до второй половины 20 века методы оптимизации во многих областях науки и техники применялись очень редко, поскольку практическое использование математических методов оптимизации требовало огромной вычислительной работы, которую без ЭВМ реализовать было крайне трудно, а в ряде случаев – невозможно. Особенно большие трудности возникали при решении задач оптимизации процессов в химической технологии из-за большого числа параметров и их сложной взаимосвязи между собой.
При постановке задачи оптимизации необходимо:
1) Наличие цели оптимизации. При этом формулировка каждой задачи оптимизации должна требовать экстремального значения лишь одной величины, т.е. одновременно системе не должно приписываться два и более критериев оптимизации, т.к. обычно экстремум (минимум или максимум) одного критерия не соответствует экстремуму другого.
Типичный пример неправильной постановки задачи оптимизации: "Получить максимальную производительность при минимальной себестоимости". Ошибка заключается в том, что ставится задача поиска оптимума 2-х величин, противоречащих друг другу по своей сути.
Правильная постановка задачи должна быть следующая:
а)получить максимальную производительность при заданной себестоимости;
б)получить минимальную себестоимость при заданной производительности;
В первом случае критерий оптимизации – производительность, а во втором – себестоимость.
2) Наличие ресурсов оптимизации, под которыми понимают возможность выбора значений некоторых параметров оптимизируемого объекта. Объект должен обладать определенными степенями свободы - управляющими воздействиями.
3) Возможность количественной оценки оптимизируемой величины, поскольку только в этом случае можно сравнивать эффекты от выбора тех или иных управляющих воздействий.
4) Обычно оптимизируемая величина связана с экономичностью работы рассматриваемого объекта (аппарат, цех, завод), следовательно, оптимизируемый вариант работы объекта должен оцениваться какой-то количественной мерой – критерием оптимальности.
В заключение, следует отметить, что принято различать задачи статической оптимизации для процессов, протекающих в установившихся режимах, и задачи динамической оптимизации. В первом случае решаются вопросы создания и реализации оптимальной модели процесса, а во втором – задачи создания и реализации системы оптимального управления процессом при неустановившихся режимах эксплуатации.