روش های طراحی عاملی (Factorial design) از روش های متداول و کارآمدی هستند که با انعطاف پذیری بالایی که دارند، امکان بررسی چندین فاکتور با سطوح مختلف به صورت هم زمان را فراهم می کنند. در روش های طراحی عاملی،انجام آزمایشات معمولا در دوسطح برای تمام فاکتورها صورت می گیرد. این سطح ها که سطح بالا (high level) و سطح پایین (low level) نامیده می شوند، به ترتیب با +1 و -1 ( و یا با 1 و 0) مشخص می شوند. روش های طراحی عاملی می توانند به صورت یک طراحی کامل یا طراحی کسری باشند.
توجه کنید که بیشتر روش های طراحی آزمایش با تغییرات یا اصلاحات در طراحی عاملی کامل تعریف شده اند. در ادامه به تعاریف و اصطلاحات اولیه که در روش های طراحی عاملی و در تمام تکنیک های طراحی آزمایش از طراحی تاگوچی تا روش سطح پاسخ اهمیت دارند دقت کنید.
اثر اصلی
اثر اصلی (Main Effect) اثری است که یک متغیر مستقل، صرف نظر از اثر متغیرهای مستقل دیگر، بر متغیر وابسته دارد. یعنی هر تغییری در متغیر اصلی سبب تغییر در پاسخ آزمایش خواهد شد.
اثر متقابل
اثرمتقابل (Interaction Effect) موقعی اتفاق می افتد که اثر یک متغیر مستقل بر متغیر وابسته بسته به سطح یک متغیر مستقل دیگر تغییر کند. این اصطلاح بیشتر برای روش های طراحی آزمایش به کار می رود. اثر متقابل بر حسب تعداد متعیرهای اصلی برهم کنش ها به دو سطحی (two-level interaction)، سه سطحی (three-level interactions)، و… نامگداری می شوند مانند: AB, ABC, ABCD, ….
وقتی اثرات متقابل خیلی بزرگ باشد اثرات اصلی مفهوم عملی ناچیزی خواهند داشت. یک اثر متقابل با اهمیت اغلب اثرات مهم اصلی را می پوشانند. شکل 1 اثر اصلی (الف) و اثر متقابل (ب) را برای دو فاکتور A و B نشان می دهد.
اثر اختلاط
اثر اختاط (confounding effect) که با نام اثر نهان (Aliasing effect) نیز شناخته می شود،موقعیتی را توصیف می کند که در آن اثر دو فاکتور از هم قابل جداسازی نباشد. در این حالت نمی توان تغییرات پاسخ را در نتیجه تغییر فاکتورها انحصارا به یک متغیر نسبت داد. ر این حالت معمولا یک فاکتور با ترکیب خطی چند فاکتور دیگر قابل ارزیابی ست به عنوان مثال فاکتور D با اثر متقابل ABC مختلط است چون هر دو اثر یکسانی در ارزیابی پاسخ دارند. حذف نکردن فاکتورهای مختلط (confounded factors) توانایی ارزیابی اثرات اصلی و متقابل مهم را کاهش می دهد. حذف فاکتورهای مختلط می تواند اندازه آزمایشات را کاهش دهد در حالی که همچنان قدرت تخمین اثرات با اهمیت را دارد.
توجه کنید که رسم گراف و نمودار در روش های طراحی آزمایش ابزار بسیار خوبی برای تفسیر نهایی متغیرهاست.
روش های طراحی عاملی کارایی بهتری از روش های یکی در هر زمان (one at a time) دارند. وقتی اثرات متقابل بین فاکتورها وجود دارد برای جلوگیری از نتیجه گیری گمراه کننده انجام طراحی عاملی ضروری ست.
