Theo [5], nghiên cứu khoa học đƣợc chia ra:
Nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng; nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết có mục đích thiết lập một hệ thống quan điểm nào đó thông qua việc đƣa ra những qui luật mới; nghiên cứu lý thuyết thích hợp nhất khi nghiên cứu các đối tƣợng và hệ thống mà trong đó có thể phân chia rõ các hiện tƣợng và các quá trình có cùng bản chất vật lý.
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm là tiếp nhận những sự kiện mới, kiến thức khoa học và số liệu khoa học thông qua tổ chức thực nghiệm bằng
cách quan sát đối tƣợng của nhà nghiên cứu. Khi nghiên cứu các hệ thống phức tạp mà ở trong đó diễn ra các hiện tƣợng và quá trình với bản chất khác nhau thì thích hợp hơn là dùng phƣơng pháp thực nghiệm với lý thuyết tƣơng ứng.
Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng nếu sử dụng phƣơng pháp lý thuyết để xác định sự ảnh hƣởng của tất cả các yếu tố đến 2 chỉ tiêu quan tâm là năng suất và chi phí năng lƣợng riêng thì phải nghiên cứu toàn diện mức độ ảnh hƣởng và cơ chế tác động của từng yếu tố đến các chỉ tiêu quan tâm, khối lƣợng nghiên cứu sẽ rất lớn. Chính vì vậy, để giảm bớt khối lƣợng công việc, ta lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm là phù hợp hơn cả. Tuy nhiên, phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm mà chúng tôi sử dụng không phải là thực nghiệm thuần tuý mà là sự kết hợp hài hoà giữa lý thuyết và thực nghiệm; lấy lý thuyết làm cơ sở, làm định hƣớng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khối lƣợng công việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm.
Trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể tiến hành thí nghiệm bằng phƣơng pháp cổ điển. Nhà thực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác để chọn hƣớng nghiên cứu. Các thí nghiệm đƣợc tiến hành lần lƣợt với sự thay đổi từng thông số trong khi giữ nguyên các yếu tố còn lại. Phƣơng pháp cổ điển chỉ cho phép tìm kiếm cái mới phụ thuộc đơn định giữa các chỉ tiêu đánh giá và các yếu tố ảnh hƣởng một cách riêng biệt khi làm thực nghiệm một cách riêng rẽ sẽ theo từng yếu tố. Mặc dù có trong tay một tập hợp các phƣơng trình thực nghiệm đơn yếu tố nhƣng vì chúng chỉ là những trƣờng hợp riêng nên không cho kết quả chặt chẽ về mức độ ảnh hƣởng của từng yếu tố trong mối tác động qua lại giữa chúng cũng không thể tìm kiếm phƣơng án phối hợp tối ƣu các yếu tố ảnh hƣởng.
Với bài toán tìm kiếm điều kiện tối ƣu thì phƣơng pháp này không cho thấy hƣớng chuyển dịch của chúng. Các thực nghiệm đó thuộc dạng thụ động.
Từ phân tích trên cho thấy việc áp dụng phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm để thực hiện đề tài này là cần thiết vì qui hoạch thực nghiệm là cơ sở phƣơng pháp luận của nghiên cứu thực nghiệm hiện đại. Đó là phƣơng pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực. Cơ sở toán học, nền tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phƣơng sai và phân tích hồi qui.
Theo nghĩa rộng, qui hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm đƣa ra chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tƣợng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo ra mô hình toán, xác định các điều kiện tối ƣu). Trong điều kiện đã hoặc chƣa hiểu biết đầy đủ về cơ chế của đối tƣợng.
Ƣu điểm của qui hoạch thực nghiệm là:
- Giảm đáng kể số lƣợng thí nghiệm cần thiết.
- Giảm thời gian tiến hành thí nghiệm và chi phí phƣơng tiện, vật chất. - Hàm lƣợng thông tin nhiều hơn, rõ ràng hơn nhờ đánh giá đƣợc vai trò của sự tác động qua lại giữa các yếu tố và ảnh hƣởng của chúng đến hàm mục tiêu.
- Nhận đƣợc mô hình toán học thực nghiệm, đánh giá đƣợc sai số thí nghiệm cho phép, ảnh hƣởng của các thông số thí nghiệm với mức tin cậy xác định.
- Xác định đƣợc điều kiện tối ƣu đa yếu tố của quá trình nghiên cứu một cách khá chính xác bằng các hàm toán học, hay cho cách giải gần đúng, tìm tối ƣu cục bộ nhƣ trong các thực nghiệm thụ động.
Ngoài phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm, trong đề tài sử dụng một số phƣơng pháp sau: phƣơng pháp kế thừa tƣ liệu, sử dụng các kết quả nghiên cứu ở trên thế giới và trong nƣớc có liên quan.