在統(tǒng)計制程管制實(shí)施過程，可能會出現(xiàn)很多問題，而有些問題并非僅藉由前一單元所介紹的品管手法即可解決，更具系統(tǒng)化、整合性的分析方法就非常重要。目前實(shí)務(wù)應(yīng)用上，實(shí)驗(yàn)設(shè)計（Experiment Design）是常見之整合性系統(tǒng)分析工具，而且經(jīng)由各方面的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)計應(yīng)用于多變數(shù)分析上，具有絕佳的效果。
所謂「實(shí)驗(yàn)」是研究人員針對特別的系統(tǒng)或制造程序，在一個虛擬的現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查與研究。更正式地說，實(shí)驗(yàn)是一個或一連串的有目改變輸入變量，借以觀察此制造程序或系統(tǒng)變化的原因。而實(shí)驗(yàn)設(shè)計就是以有系統(tǒng)的方法設(shè)計實(shí)驗(yàn)，研究影響某種（些）反應(yīng)之重要因子，作為控制或改進(jìn)的參考依據(jù)。對于凡事講求效率的現(xiàn)在，實(shí)驗(yàn)設(shè)計是一個有效的工具。
例如一個冶金工程師想知道，用油或鹽水來焠火對鋁合金進(jìn)行硬處理的效果何者較好。所以他決定用不同成份的鋁合金進(jìn)行此兩種焠火的實(shí)驗(yàn)。可是也許有人會有下列的問題：
1.是否還有其他可能的焠火方法？
2.是否有其他因子可能影響到硬處理結(jié)果？
3.每個焠火該進(jìn)行幾個鋁合金樣本試驗(yàn)？
4.在焠火中的樣本該如何進(jìn)行？資料該如何收集？
5.該使用何種資料分析方法？
6.兩種焠火方法所造成的硬度差才可稱為有明顯不同？
在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，這些問題要一一解決，否則實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能代表什么。此單元所介紹的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，針對實(shí)驗(yàn)可能發(fā)生的問題，利用系統(tǒng)化的方式加以避免，同時在最經(jīng)濟(jì)的情況下，得到最小實(shí)驗(yàn)誤差之?dāng)?shù)據(jù)，作為進(jìn)一步統(tǒng)計分析之參考，最后達(dá)到尋求符合生產(chǎn)目標(biāo)（如良率）的生產(chǎn)條件組合。
實(shí)驗(yàn)之重點(diǎn)在研究我們有興趣的制造程序或系統(tǒng)，而此系統(tǒng)或制造程序通常會被很多因子所影響，包括可控制與分控制因子，如下圖：
所以實(shí)驗(yàn)的目的有下列四點(diǎn)：
1.找出對輸出影響最大的因子
2.尋求最能使輸出符合目標(biāo)值的因子值組
3.調(diào)整可控制因子讓輸出值得變異最小
4.尋找可控制因子之值，使非控制因子對輸出的影響極小化
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