زمینه و هدف: این پژوهش در جهت ارتقاء مستمر کیفیت خدمات بالینی، رشد، توسعه و تضمین کیفیت خدمات برای بیماران و استفاده بهینه از منابع محدود، به دنبال بهبود فرآیند نوبت دهی و خدمت دهی به بیماران درمانگاه یکی از بیمارستان های شهر تهران از طریق اجرای فرآیند شبیه سازی بهینه سازی و بهبود فرآیندهای مرتبط با آن می باشد. مواد و روش ها: این پژوهش بر مبنای جمع آوری اطلاعات مرتبط با خدمت دهی به بیماران درمانگاه، که شامل برنامه زمان بندی درمانگاه، جریان های ورودی و خدمت دهی و ساختار کلی سیستم درمانگاه است که پس از آن به انجام تحلیل داده ها، تشکیل مدل مفهومی، تشکیل مدل شبیه سازی، طراحی آزمایشات متعدد با استفاده از رویکرد سطح پاسخ، طراحی مدل بهینه سازی خطی و غیر خطی و طراحی مدل بهینه سازی پرداخته شده است. یافته ها: با توجه به نرخهای ورود و خدمت دهی به بیماران و تشکیل مدل شبیه سازی به صورت مستقل برای روزهای مختلف هفته، مشاهده شده است که در برخی از بخشها به دلیل حضور دیرهنگام پزشک و نبود سقف پذیرش در برخی بخش ها به تشکیل صف های طولانی از بیماران و عدم معاینه آنها انجامیده است، که خود به نارضایتی بیماران و کاهش بهره وری کلی مجموعه منجر شده است. با طراحی آزمایشات با رویکرد جدید rsm و اجراهای متعدد شبیه سازی به نقاط بهینه با توجه به اهداف مورد نظر حاصل شده است. نتیجه گیری: با توجه به نتایج حاصل شده از این پژوهش که در مجموعه درمانگاهی با بخش های متعدد به انجام رسید و با بررسی پژوهش های انجام شده در کشورهای توسعه یافته، جایگاه وسیعی از کاربرد این روش ها در سایر بخش های بهداشت و درمان نیز وجود دارد. کلمات کلیدی: بهداشت و درمان، خدمات بالینی، درمانگاه، شبیه سازی، بهینه سازی، طراحی آزمایش