六西格瑪項目改進階段的目的是為分析階段輸出的重要因素找到最優的設置或搭配。這些設置或搭配可以將項目組所研究的大Y &小Y的過程能力提高到預期目標，使項目組所關心的實際問題得到解決，而不會帶來新的問題。
改進方案的生成取決于因素的數據類型(如下圖所示)。如果因素的數據是屬性類型(例如，箱子成型的原材料的材料類型對箱子的結構強度有重大影響)，則只需要在分析階段根據驗證結果在可用的因素設置中選擇最優設置。但是，如果因子數據屬于定量范疇(比如表殼成型工藝的溫度對表殼的結構強度有顯著影響)，可選的因子設置有無數個，只有通過實驗設計、建模、優化才能找到最優的因子設置。因此，實驗設計(DOE)是改進階段最重要的工具。
六西格瑪 Design of experiment (DOE)是指通過一個實驗或一系列實驗，對過程或系統的輸入變量進行某種有目的的改變，使輸出響應變量的原因和規律得以觀察和識別。常用的試驗設計類型有單因素試驗設計(OFAT)、兩水平因素設計(2 K)、通用全因素設計、響應面設計(RSM)、混合設計、田口試驗設計和優化操作(EVOP)等。(如下圖所示)
測試的目的和目的是:
1、因子分析，識別哪些變量Xi對反應Y有顯著影響；
2.參數優化，確定顯著因子Xi的水平設置，可以使Y幾乎接近期望值；
3.減少變異，確定顯著因子Xi的水平設置，可以最小化Y的變異；
4.增強穩健性，確定顯著因子Xi的水平設置，使噪聲變量的影響最弱。
因此，根據測試的目的和用途，設計類型也可以分為四類:篩選型DOE、量化型DOE、優化型DOE和穩健型DOE。(如下圖所示)
設計(DOE)旨在運用數理統計的基礎知識，討論如何合理安排實驗，獲取數據，然后進行全面的科學分析，從而盡快得出最優的組合方案。它的追求不僅是如何得到最佳的實驗結果，而且是實驗產物的最小化和效率的最大化。設計是工程領域中提高制造工藝性能的一個非常重要的手段，在開發新工藝中也被廣泛使用。
項目組歷經千辛萬苦，終于找到了過程中顯著變量的最佳設定或搭配。我在高興的時候，往往會忽略一些重要的工作，就是如何落實實驗的結論。傳統上，這些變量或參數被寫入操作標準、指令或原料規格等文件中，以便形成文件并標準化，然后委托給現場人員執行。
然而，這種方法畢竟不是最佳實踐，并且它會帶來更多的問題，例如，現場人員是否嚴格遵守標準化文件？實施過程中有什么困難嗎？之后是否達到了預期的效果？還是可以長期不折不扣的執行下去？解決這些問題的方法通常是制定控制計劃，通過SPC圖或抽查表實施全時監控，這樣會造成日后長期的人力成本和材料投入。
至于實驗結論的實現方式，最好的方式是找到符合“防誤思想”的方式，這樣才能從根本上杜絕在沒有監控的情況下偏離實驗結論的事件。
綜上所述，為了實現項目改進階段的目標，將項目改進工作順利推進到控制階段。改進階段需要完成以下工作和核心產出:
1.根據分析階段輸出的顯著性因素，逐一研究試驗，生成改進方案；
2.運用防錯設計的思想，篩選優化改進方案；
3.明確每個改進方案的實施步驟，并確認每個步驟的實施狀態；
4.逐一驗證每個改進方案的改進效果；
5.項目指標目標實現狀態的確認。
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