Thiết kế thử nghiệm và tối ưu hóa là những công cụ được sử dụng để kiểm tra một cách có hệ thống các vấn đề phát sinh trong vòng, ví dụ như nghiên cứu, phát triển và sản xuất. Rõ ràng là nếu các thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên kết quả thu được sẽ cũng ngẫu nhiên. Vì vậy, nó là một điều cần thiết để lên kế hoạch các thí nghiệm trong một cách mà các thông tin thú vị sẽ được thu được.