Giữa thành phần công thức và/ hoặc điều kiện sản xuất với các tính chất của sản phẩm có các mối liên quan nhân quả, do đó nhà bào chế nên có mô hình thực nghiệm để có thể thu thập thông tin tối đa với số thí nghiệm tối thiểu. Các phần mềm thiết kế công thức/ quy trình thường được sử dụng gần đây là Design- Expert 6.0.6 (Stat-Ease Inc., Minneapolis-2002), FormData v2 (Intelligensys Ltd., UK -2003) [2].
Trong ngành Dược có thể gặp 3 nhóm mô hình thực nghiệm:
- Mô hình công thức (formulation designs) hay mô hình hỗn hợp (mixture
designs) giúp khảo sát các thành phần nguyên liệu trong công thức, đây là loại mô hình có ràng buộc. Một công thức bào chế có thể được xem như một “hỗn hợp” có n thành phần với tỷ lệ x1, x2, ... và xn; x1 + x2 + ... + xn = 1 (hay 100%) và 0 ≤ xi≤ 1. Không gian yếu tố (factor space) được thiết kế như khoảng không gian bên trong của một hình có n đỉnh và (n-1) chiều để biểu thị mọi khả năngï phối hợp.
- Mô hình quy trình (process designs) hay mô hình yếu tố (factorial designs):
xem xét các điều kiện tiến hành, đây là loại mô hình không ràng buộc. Mô hình yếu tố đầy đủ có ưu điểm là cho phép người nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố cũng như tương tác của chúng nhưng cần có số thí nghiệm rất lớn khi số yếu tố tăng lên. Mô hình yếu tố giản lược (fractional factorial design) cho phép giảm bớt rất nhiều số thí nghiệm mà vẫn khảo sát được một số ảnh hưởng của các yếu tố. Hai mô hình yếu tố đặc biệt hay gặp là D-Optima và Taguchi OA.
- Mô hình kết hợp (combined designs): áp dụng mô hình công thức kết hợp với
mô hình quy trình.