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现代质量管理强调源头管理，强调从根本上消除产生质量问题的原因。这些原因来自于人、机、料、法、环等各种波动因素。有效的管理需要在产品开发、系统和零部件设计、工艺设计和生产管理等各个方面消除波动因素的影响，提高产品特性的稳健性、可靠性和生产过程的过程能力。实验设计方法，提供了确定主要波动因素，优化产品稳健性和可靠性，以及提高过程能力的技术方法。应用实验设计技术，可以在提高产品质量的同时，降低生产和开发成本，缩短开发周期。是现代质量管理不可缺少的技术方法。
实验设计过程可以分成实验方案的设计和实验结果的数据分析两部分。实验方案的设计包括确定实验指标、选取因素、确定因素水平、建立实验指标的数学模型和设计实验方案。实验设计的方法类型很多，但为了提高实验的准确性和可靠性，都必须遵循三个基本原则：随机化原则、重复原则和局部控制原则。实验结果的数据分析是应用线性代数、概率论和数理统计等数学工具对实验数据进行分析处理，包括拟合模型、对模型的检验、实验统计量的计算以及对实验经过的解释等。
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