淺談實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制結(jié)果的有效性評價方法

魏厚剛

（四川誠正工程檢測技術(shù)有限公司， 四川 成都 610032）

為提高和促進(jìn)檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)技術(shù)能力和質(zhì)量控制水平，檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)常常會參與或自行組織多種質(zhì)量控制活動。如參加權(quán)威機(jī)構(gòu)組織的能力驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)室間比對、測量審核活動；或由非權(quán)威機(jī)構(gòu)組織的實(shí)驗(yàn)室間比對，以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部比對，如人員比對、設(shè)備比對、留樣再測、方法比對等重復(fù)性或再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)活動，通過參與這些質(zhì)量控制活動，對其所提供的檢測結(jié)果按照某有效性評價方法，以判定其所得到的檢測結(jié)果的符合性，從而給出或得到“滿意”或“不滿意”、“合格”或“不合格”的評價。一般而言，由參加能力驗(yàn)證提供者或權(quán)威組織而得到的檢測結(jié)果有效性評價為“滿意”、“有問題”或“不滿意”，由其他組織者或?qū)嶒?yàn)室自身組織的質(zhì)量控制活動所得到的檢測結(jié)果有效性評價為“合格”或“不合格”。

1 有效性評價所依據(jù)的方法

能力驗(yàn)證對各參與實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)，按照 CNAS-GL002：2018《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評價指南》，以Z值或Z比分?jǐn)?shù)結(jié)果進(jìn)行“滿意”與否的評價。由非權(quán)威機(jī)構(gòu)或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部組織的質(zhì)量控制活動，其所得到的檢測結(jié)果，分為兩種情況：一種是仍然采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，按照GB/T 4883-2008《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》進(jìn)行結(jié)果評價；一種是水泥、水質(zhì)、混凝土外加劑、瀝青、石膏、石灰、鋼鐵及合金等產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所采用的化學(xué)、光譜、質(zhì)譜分析方法、限值標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對實(shí)驗(yàn)室重復(fù)性試驗(yàn)或再現(xiàn)性試驗(yàn)有明確的規(guī)定，可以直接采用規(guī)定，然后進(jìn)行“合格”與否的評價。

2 對參加能力驗(yàn)證活動獲得“有問題”或“不滿意”結(jié)果的實(shí)驗(yàn)室再評價方法

能力驗(yàn)證或?qū)嶒?yàn)室間比對方法，是由多個實(shí)驗(yàn)室參與的，對同一樣品、或同一樣品的多個具有代表性且滿足勻質(zhì)性要求的子樣品，在不同場所、不同儀器設(shè)備、不同的人員，利用同樣的方法和基本相同的環(huán)境控制條件，開展檢驗(yàn)檢測活動，所得到的一系列檢測結(jié)果，通過科學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，對這一系列檢測結(jié)果進(jìn)行“滿意”與否評價的方法。能力驗(yàn)證活動多采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)技術(shù)進(jìn)行結(jié)果的有效性評價。

除“一對一”的測量審核活動外，對于參加由權(quán)威機(jī)構(gòu)組織的能力驗(yàn)證或?qū)嶒?yàn)室間比對活動，因多方面的原因?qū)ζ渌峤坏臋z測結(jié)果，有時會獲得“有問題”或“不滿意”評價，表示實(shí)驗(yàn)室未能達(dá)到所參與的本批次所有實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)允許偏差水平，屬于本批次所有參與實(shí)驗(yàn)室中的“離群值”或“離群者”。但參與的本批次所有實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際上仍屬于“有限”，且其技術(shù)能力與質(zhì)量控制水平參差不齊，其穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可能并不能完全代表該樣品的“真實(shí)”量值或結(jié)果，因此，經(jīng)過進(jìn)一步研究，提出了可供實(shí)驗(yàn)室采用的多個評價方法，以判定實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)檢測技術(shù)能力和質(zhì)量控制水平。

2.1 有限值標(biāo)準(zhǔn)時的評價方法

如果實(shí)驗(yàn)室參加的能力驗(yàn)證活動，獲得“有問題”或“不滿意”結(jié)果時，實(shí)驗(yàn)室在盡可能查找或排除問題產(chǎn)生的可能原因后，可以利用限值標(biāo)準(zhǔn)，對檢測結(jié)果進(jìn)行“自評價”。其方法是，與組織者聯(lián)系，取得本次能力驗(yàn)證活動所檢“樣品”的“真實(shí)”檢測結(jié)果，然后與限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行允許偏差比較，以判定自己的檢測結(jié)果是否滿足限值標(biāo)準(zhǔn)的要求；二是直接采用本次能力驗(yàn)證活動結(jié)果報(bào)告的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較分析。如某實(shí)驗(yàn)室參加了某水泥化學(xué)成分分析能力驗(yàn)證活動，其提供的“三氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)”為1.25%，組織者按照“穩(wěn)健技術(shù)規(guī)則”，對實(shí)驗(yàn)室提供的這個結(jié)果給出了“不滿意”評價。實(shí)驗(yàn)室通過認(rèn)真分析、排查，確實(shí)未能查找到產(chǎn)生“不滿意”結(jié)果的有價值的問題主因，同時，實(shí)驗(yàn)室自己對其檢測結(jié)果，開展再評價，方法如下：

按統(tǒng)計(jì)技術(shù)，將能力驗(yàn)證結(jié)果報(bào)告的“穩(wěn)健平均值”作為“視同真值”，實(shí)驗(yàn)室提供的測量結(jié)果與該“視同真值”進(jìn)行比較，再依據(jù)《水泥化學(xué)分析方法》（GB/T 176-2017），或T/CBMF17-2017《水泥生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量管理規(guī)程》提供的再現(xiàn)性限進(jìn)行評價，詳見表1。

表1 對有穩(wěn)健平均值和有限值標(biāo)準(zhǔn)時的評價方法

2.2 無限值標(biāo)準(zhǔn)時的評價方法

檢驗(yàn)檢測的“樣品”千差萬別，除部分方法標(biāo)準(zhǔn)對部分樣品檢測結(jié)果提供了重復(fù)性限或再現(xiàn)性限要求外，尚有大量的“樣品”，由于其代表性、勻質(zhì)性等原因，難以提供可資直接采用的重復(fù)性限或再現(xiàn)性限，這時，則可采用適宜的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，進(jìn)行“離群值”分析，以做出對質(zhì)量控制結(jié)果是否合格的判斷。如某實(shí)驗(yàn)室參加了某金屬材料拉伸性能能力驗(yàn)證計(jì)劃，其提供的“斷后伸長率”檢測結(jié)果為30.5%，結(jié)果實(shí)驗(yàn)室獲得了“有問題”評價。查鋼鐵及合金，沒有對其力學(xué)或工藝性能進(jìn)行重復(fù)性限或再現(xiàn)性限做出明確規(guī)定，因而不能直接采用限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行離群與否的評判?？紤]到組織者所提供的樣品，一定是具有良好代表性和勻質(zhì)性的樣品，各個參與實(shí)驗(yàn)室的檢測結(jié)果應(yīng)當(dāng)滿足正態(tài)分布原則，故可以按照《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋 正態(tài)樣本離群值的判斷和處理》（GB/T 4883-2008）開展自評價。仍以實(shí)驗(yàn)室參加的該次能力驗(yàn)證計(jì)劃為例，從其“結(jié)果報(bào)告”來看，共有79家實(shí)驗(yàn)室提供了“斷后伸長率”的檢測結(jié)果，其穩(wěn)健平均值穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差該實(shí)驗(yàn)室提供的結(jié)果即位于n=78，按“上側(cè)情形”進(jìn)行離群判斷。

按GB/T 4883-2008第6.2.1，有關(guān)計(jì)算如下：

查GB/T 4883-2008表A.1，檢出水平a按5%確定，則：

2.3 有測量結(jié)果不確定度時的評價方法（En法）

對于有限實(shí)驗(yàn)室參加的實(shí)驗(yàn)室間比對結(jié)果，則一般采用比率值法進(jìn)行評定，這種方法又稱為En法。其中比率值En，代表歸一化誤差，并定義如下：

其中：

LAB —— 參加實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果；

REF —— 參考實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果；

ULAB—— 參加實(shí)驗(yàn)室報(bào)告的測量結(jié)果不確定度（置信水平95%）；

UREF—— 參考實(shí)驗(yàn)室報(bào)告的測量結(jié)果不確定度（置信水平95%）

En值代表的是參加實(shí)驗(yàn)室在測量參考值（事先給定）時是否在其規(guī)定的測量不確定度范圍內(nèi)，而滿意的 En值應(yīng)當(dāng)位于+1和-1之間，即最好，即越接近參考值越好。

如當(dāng)實(shí)驗(yàn)室間比對能力提供者（組織者）難以提供參考值REF時，也可以采用各參加實(shí)驗(yàn)室的平均值代替。

用En法評定的關(guān)鍵是要確認(rèn)各參與實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果的不確定度的有效性，且默認(rèn)其滿足正態(tài)分布，在實(shí)際工作中也有一定的難度。

2.4 未知標(biāo)準(zhǔn)差且無限值標(biāo)準(zhǔn)時的評價方法（Grubbs法或Dixon法）

在未知標(biāo)準(zhǔn)差的情形下，可使用格拉布斯（Grubbs）檢驗(yàn)法或狄克遜（Dixon）檢驗(yàn)法進(jìn)行離群值的判定。如按格拉布斯法計(jì)算如下：

其中和s是本次檢測結(jié)果的樣本平均值和樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

確定檢出水平a，在GB/T 4883-2008表A.2中查出臨界值，同樣地，如果時，則可判定Xn為離群值。

對于檢出的離群值Xn，又可以通過GB/T 4883-2008表A.2確定出剔除水平

2.5 未知標(biāo)準(zhǔn)差且無限值標(biāo)準(zhǔn)時的評價方法（F檢驗(yàn)法）

通過Grubbs法檢驗(yàn)出離群值，則應(yīng)對剩余測量值進(jìn)行重新統(tǒng)計(jì)分析，以確定各組數(shù)據(jù)間的精密度差異，這時需要按F檢驗(yàn)法進(jìn)行計(jì)算。

假定現(xiàn)在有兩個實(shí)驗(yàn)室或兩組數(shù)據(jù)，則可獲得兩個標(biāo)準(zhǔn)偏差S1、S2，按Fisher檢驗(yàn)法，可定義，要求這時可以查 F分布表，得到其中 a為檢出水平，對應(yīng)置信水平 1-a，n1、n2為對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)偏差S1、S2的兩組數(shù)據(jù)的自由度。若，則說明二者的精密度之間不存在顯著性差異，否則，該兩組數(shù)據(jù)存在顯著性差異。

如某實(shí)驗(yàn)室安排兩組人員進(jìn)行鋼筋極限抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，甲組提供了 5組測量結(jié)果，其S1=6.25；乙組提供了6組測量結(jié)果，其S2=4.67，則F=1.79；假定按5%檢出水平，查F分布表。由于，說明兩組數(shù)據(jù)沒有顯著性差異。（注，在本次檢驗(yàn)中，自由度n=樣本量N-1）

2.6 未知標(biāo)準(zhǔn)差且無限值標(biāo)準(zhǔn)時的評價方法（t檢驗(yàn)法）

對于按照F檢驗(yàn)法獲得的，有顯著性差異的兩組數(shù)據(jù)，還不能貿(mào)然判定其是否離群，還應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的t檢驗(yàn)法驗(yàn)證，進(jìn)一步驗(yàn)證這兩組數(shù)據(jù)平均值之間是否存在顯著性差異。方法如下：

其中：

—— 樣本平均值；

μ —— 總體平均值；

σx—— 樣本標(biāo)準(zhǔn)差；

n —— 樣本容量（個數(shù)）

將計(jì)算得到的t值和查表得到的臨界值T值進(jìn)行比較，如果t值＜T值，則可認(rèn)為兩組數(shù)據(jù)無顯著性差異，反之，則至少其中1組屬于離群值。

3 實(shí)驗(yàn)室小樣本評價方法

En法、Grubbs法、F檢驗(yàn)法、t檢驗(yàn)法等，在實(shí)際操作中都存在一定的局限性，由于檢驗(yàn)檢測方法的特異性，也可以參考各參加實(shí)驗(yàn)室的綜合水平，自行確定評價標(biāo)準(zhǔn)。因而實(shí)驗(yàn)室間或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)小樣本評價方法的確定與評價，是實(shí)驗(yàn)室急于尋求的最重要評價方法。實(shí)際工作中的內(nèi)部質(zhì)量控制，得到的往往屬于小樣本檢測結(jié)果，因而樣本“真值”更難確定。這時，一般宜采用以下兩種方法進(jìn)行評價。

3.1 只有兩個檢測結(jié)果時的有效性評價方法

當(dāng)某項(xiàng)質(zhì)量控制活動，只能得到兩個檢測結(jié)果時，宜采用約定偏差法進(jìn)行評價。約定偏差的來源，應(yīng)參考相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范或方法標(biāo)準(zhǔn)的一些規(guī)定，由參與實(shí)驗(yàn)室結(jié)合自身技術(shù)水平確定。今以工程類檢驗(yàn)檢測實(shí)驗(yàn)室常見的沒有明確限值標(biāo)準(zhǔn)的樣品質(zhì)量控制結(jié)果為例，說明這種情況，詳見表2。

表2 對沒有限值且只有兩個檢測結(jié)果時的評價方法

其中，作為質(zhì)量控制的樣品及其檢測結(jié)果，應(yīng)滿足可以進(jìn)行重復(fù)性或再現(xiàn)性試驗(yàn)比較的基本條件，如鋼筋試件須按規(guī)范在同一根鋼筋上截取，混凝土試件須采用同批混凝土制件、養(yǎng)護(hù)并按相同方法進(jìn)行試驗(yàn)等等。實(shí)際上，對于樣本數(shù)不大于10時的質(zhì)量控制活動，宜采用這種方法進(jìn)行評價。

3.2 與標(biāo)準(zhǔn)件或預(yù)制件進(jìn)行比較

對于雷達(dá)等聲波檢測、結(jié)構(gòu)件中鋼筋規(guī)格與位置檢測等，可采用對標(biāo)準(zhǔn)件或預(yù)制件進(jìn)行對比，對得到的結(jié)果進(jìn)行分析判定，其約定偏差按實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能力，采取各方均可接受的容忍度進(jìn)行設(shè)定即可。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制結(jié)果的有效性評價，是實(shí)驗(yàn)室開展質(zhì)量控制活動的有效方法之一，如何確保質(zhì)量控制結(jié)果的有效性和針對性并獲得準(zhǔn)確的評價，使質(zhì)量管理活動覆蓋實(shí)驗(yàn)室技術(shù)工作的方方面面，廣泛提升技術(shù)水平與技術(shù)管控能力，是每一個實(shí)驗(yàn)室必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作。