均匀实验设计简称均匀设计（uniform design），它是一种只考虑实验点在实验范围内均匀散布的一种实验设计方法。与正交实验设计类似，均匀设计也是通过一套精心编排的均匀设计表来安排实验的。由于均匀设计只考虑实验点“均匀散布”，而不考虑其他条件，所以可以大大减少实验次数，这是它与正交实验设计的最大不同之处。例如，要安排4个5水平因素的实验，若采用正交实验设计来安排实验，可用正交表L25（56）来安排实验，则实验次数需要做25次实验。若采用均匀设计，使用均匀设计表U5（54）来安排实验，则只需要做5次实验。可见，均匀设计在实验因素变化范围较大，需要取较多水平时，可以极大地减少实验次数。均匀设计是由我国数学家中国科学院院士王元和方开泰研究员首先提出的，目的是解决导弹弹道系统的指挥仪设计问题，该问题是一个5因素的实验，其中每个因素的水平个数均要多于10，而实验次数又要求不超过50。
均匀设计表是均匀设计的基础，与正交表类似。等水平均匀设计表的记号为Un（bm），其中U表示均匀设计表，U下角的数字n表示表中横行数（以后简称行），即要做的实验次数；括号内的指数m表示表中直列数（以后简称列），即最多允许安排的因素个数；括号内的底数b，表示每列出现不同数字的个数，或因素的水平数；因素的水平数易与实验次数n相等。
表3-11为均匀设计表。该表的记号是U6（66），表示这张表有6行6列，每个因素都有6个水平，又如均匀设计表U7（76），表示这张表有7行6列。每个因素都有7个水平。
表3-11 均匀设计表U6（66）
下面列举均匀设计表的一些特点：
（1）表中每列不同数字都只出现一次，也就是说每个因素的每个水平只做一次实验。
（2）表中任意两个因素的水平组合点（i，j），点在平面的格子点上，每行每列有且仅有一个实验点。图3-20是均匀设计表U6（66）（表3-11）的第1列和第3列各水平的组合点（i，j），点在平面格子点上的实验点分布图，可见每行每列只有一个实验点。
图3-20 表U6（66）的1，3列组合点分布图(www.xing528.com)
特点（1）和（2）反映了用均匀设计表来安排实验，实验点分布的“均衡性”，其实验后反映出来的信息是全面的。
（3）均匀设计表中任两列之间组成的实验方案不一定是等价的。例如，用表U6（66）的1，3列和1，6列的各水平组合点（i，j），分别点在平面的格子点上，实验点分布图为图3-20和图3-21。不难发现，图3-20的实验点分布比较均匀，而图3-21的实验点分布并不均匀。因此，使用均匀设计表时不能随意选择列，而应当选择列与列之间均匀性比较好的列。为了选择比较好的列，每个都附带一个使用表。表3-12就是表U6（66）的使用表。从表3-12看到，考查2个因素时，用表U6（66）的1，3两列安排实验；考查4个因素时，用表U6（66）的1，2，3，6四列安排实验。均匀设计时，只有遵循使用表的规定，才能达到较好的效果。
图3-21 表U6（66）的1，6列组合点分布图
表3-12 U6（66）的使用表
（4）均匀设计表中，水平数为奇数的表和水平数为偶数的表之间，具有确定的关系。将奇数表减去最后一行，就得到了水平数比原奇数表少1的偶数表，相应地实验次数也少一次。而使用表不变。
（5）等水平的均匀设计表的实验次数与水平数是一致的，所以当因素的水平数增加时，实验数按水平数的增加数在增加。例如，考虑一个4因素的实验，当水平数从4水平增加到5水平，均匀设计表的实验数也从4增加到5，使用的均匀设计表是从U4（44）到U5（54），实验次数增加1次。但对于等水平正交实验，当水平从4增加到5时，实验次数一般要从16增加到25，按平方关系增加，使用的正交表是从L16（45）到L25（56），实验次数增加9次。可见，均匀设计中增加因素水平时，仅使实验工作量稍有增加，这是均匀设计的最大特点。由于这个特点，使均匀设计更便于应用。
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