Identification des effets des facteurs sur la réponse du produit.
Les plans d’expériences consistent à définir et à ordonner les essais afin d’identifier, à moindres coûts, les effets des facteurs sur la réponse du produit. Il s’agit de méthodes statistiques comportant plusieurs étapes : définition de la réponse et de l’objectif pour cette réponse, définition des facteurs et des plages de variation associées, choix du modèle mathématique reliant la réponse aux facteurs ; choix du plan d’expériences, c’est-à-dire de la série des essais permettant d’identifier les coefficients du modèle, mise en œuvre des essais, identification des facteurs influents, optimisation puis éventuelle extrapolation.
La qualité d’un produit industriel est fonction de nombreuses caractéristiques qui fréquemment sont interdépendantes. Pour maîtriser le niveau de qualité, par exemple dans le cadre de la démarche DMAIC du Six Sigma, la relation entre la qualité et les caractéristiques doit être modélisée grâce à des essais expérimentaux, la validité des résultats de ces essais étant dépendante des modèles élaborés.
Dans le cadre de la conception (Design for Six Sigma) ou de la re-conception d’un produit industriel, ces modèles font intervenir des caractéristiques mesurables que l’on peut modifier et qui sont appelées facteurs contrôlés. Le but de l’expérimentateur consiste à trouver les réglages de ces facteurs qui donnent au produit la qualité désirée. Cela nécessite d’identifier les influences des facteurs et des interactions entre ces facteurs, sur la qualité du produit. Cela passe par des études expérimentales consistant à fixer différentes valeurs de ces facteurs et à mesurer les réponses obtenues.
Ces essais sont coûteux, et ce d’autant plus lorsque le nombre de facteurs à faire varier devient important. Par exemple, la modification d’un facteur peut nécessiter le démontage du produit, l’interruption de la production, le passage d’une température élevée à une température basse dans un four puis à nouveau à une température élevée. Le coût d’une étude expérimentale dépend donc du nombre et de l’ordre dans lequel les essais sont effectués.