DOE（Design of Experiments），即試驗設計，是一種系統性的實驗方法，用於通過更改輸入因子來確定輸出回響中發生重大變化的原因。
DOE在質量控制、工程學和科學學科中扮演著重要角色，它幫助提高產品質量、改善工藝流程。在六西格瑪項目中，DOE尤其重要，經常用於DMAIC方法論的分析和改進階段。在分析階段，DOE用於識別影響過程輸出變數的所有輸入變數，去除對結果影響小的變數，保留對結果有顯著影響的變數。在改進階段，DOE用於找到關鍵變數的最佳設定，以獲得過程輸出的最優解，使流程波動最小。
此外，DOE也廣泛套用於光學領域，作為單一光學元件，利用光的衍射原理，將入射光束分散成多個光束，並保持這些光束與原光束相同的光學特性。