在一项试验中，当因素和水平确定后，如何设计该项试验呢？下面两种方法是最容易想到的：
1、全面试验该方法将每一个因素的不同水平组合做同样数目的试验，例如将每个因素的不同水平组合均作一次试验。
在一项试验中若有
m个因素, 它们各有
个水平, 则全面试验至少需做
次试验。例如，在例1中，
则全面试验至少做
次试验。当因素的个数不多，每个因数的水平数也不多时，人们常用全面试验的方法，并且通过数据分析可以获得较为丰富的结果，结论也比较精确。当因数较多，水平数较大时，全面试验要求较多的试验。例如，有六个因素，每个因素都是五水平，则至少需
次试验，这个数目太大了，对绝大多数场合，做这么多次试验是不可能的。因此，我们需要一种试验次数较少，效果又与全面试验相近的试验设计方法。
2、多次单因素试验
这个方法在工程和科学试验中常被人们所采用，现以例1来说明这个方法。例1试验的目的是要寻找好的工艺使得化学反应后的得率最高。为介绍简单计，设试验误差较小，故不作重复试验（即在同一试验条件下将试验重复多次）。
设先将时间和加碱量固定，变化温度，试验结果如下:
B＝90分 80℃ 85℃ 90℃
C＝5% 33% 70% 64%
其中
33%，70%和 64%为得率，三次试验中，以70%为最高，故温度85°为最佳。第二步固定温度和加碱量，变化时间，其试验结果如下：A=85
℃ 90分 120分 150分C=5% 70% 73% 59%
以反应时间为
120分最佳。下一步是固定时间和温度，变化加碱量，获得如下结果:A
＝85℃ 5% 6% 7%B
＝120分 73% 75% 68%以加碱量
75%为最佳，于是有人就得出结论：最佳工艺为A＝80℃，B＝120分，C＝6%。当因素之间没交互作用时，这个结论是正确的；当因素之间有交互作用时，该结论一般不真，今设例
1的因素间有交互作用，在上述试验的基础上，若我们固定B＝120分，C＝6%，变化因素 A并获得如下结果： B＝120分 80℃ 85℃ 90℃ C＝6% 46% 75% 78%发现有更好的工艺条件。这时我们发现温度的效应是依赖于因素
B和C的，当B＝90分,C＝5%时，温度以85℃为佳，而当B＝120分，C＝6%时，温度以90℃为佳，这种现象表明温度和其他两因素间有交互作用。当因素间有交互作用时，用上述方法不一定能选到最好的工艺条件。例如，例1的试验应当继续按原来的方法做下去： A＝90℃ 90分 120分 150分 C＝6% 73% 78% 84%发现工艺条件
A＝90℃， B＝120分，C＝6%为最优工艺条件且似乎已不能改进。如果我们将27个工艺组合进行全面试验，发现当工艺条件为A＝90℃，B＝150分，C＝7%时得率可达82%，而这个工艺条件没有为上面的试验方法所发现。因此，多次单因素试验法有局限性。特别是，当因素的数目和水平数更多时，常常会得到错误的结论，不能达到预期的目的。