一種拉伸測試人員能力檢測結果人員比對監控方法

張宏陽，張重遠，蔡 靜，李紅軍

（中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016）

實驗室人員能力檢測結果監控是質量體系管理程序中重要的一個環節，因此，有效評定人員檢測結果監控是至關重要的。實驗室應確保檢測人員具備其負責的實驗室活動的能力，以及評估其偏離影響程度，而人員監控強調的是上崗后的持續能力，對人員持續能力的評估是實驗室質量體系管理的重要環節。

1 適用范圍

文章監控方法適用于室溫拉伸、高溫拉伸的人員能力檢測結果人員比對監控。實驗室開展內部比對工作的目的，是為了檢查在同一測試項目的檢測過程中，檢測人員之間的差異、試驗設備之間的差異等對檢測結果所造成的潛在影響，而不是檢查檢測樣品（檢測材料）所造成的影響。因此，應選用同一批金屬材料，材料均勻，取樣位置盡量接近，盡量保障檢測樣品的一致性。

2 基礎要求

（1）樣品。人員能力檢測結果人員比對IRR計劃的樣品應選用同一批料，取樣位置接近，材料組織性能均勻。室溫拉伸測試樣品數量50支或更多，高溫拉伸測試樣品數量50支或更多，室溫拉伸測試樣品編號分別為RT-1~RT-50或RT-N，高溫拉伸測試樣品編號分別為HT-1~HT-50或HT-N。根據內部比對樣品分類，Ⅰ類樣品（已知樣品），該類樣品已知上限和下限定值的樣品，一般適用于標準硬度塊的比對。Ⅱ類樣品（已知樣品）。已經被統計分析評估過的、帶有確定均值（μ）和標準偏差（σ）的樣品，一般適用于自身加工的批量樣品進行統計分析后獲得的均值（μ）和標準偏差（σ）。Ⅲ類樣品（未知樣品），該類樣品平均值（μ）和標準偏差（σ）未知的樣品。

本方法選用的樣品屬于Ⅲ類樣品（未知樣品）。依據所選用的試驗機要求及檢測標準要求準備相應尺寸的試樣，例如本次實驗室可選擇穩定性較好的316L不銹鋼鍛件，依據取樣標準，取批量樣品加工成適用尺寸，作為對比樣品準備。

（2）設備。采用經過中實國金能力驗證滿意的試驗設備進行室溫、高溫拉伸試驗。例如本實驗選用經過中實國金能力驗證的INSTRON5582萬能試驗機進行350 ℃高溫拉伸試驗。

（3）標準。室溫/高溫拉伸均可選擇國標、航標、美標檢測標準。其中室溫拉伸測試標準可選擇GB/T228.1、HB5143、ASTM E8/E8M等；高溫拉伸測試標準可選擇GB/T228.2、HB5195、ASTM E21等，檢測標準版本均以現行有效的版本為準。例如本次實驗室選用GB/T228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》進行350 ℃高溫拉伸測試。

（4）人員。根據質量管理體系文件要求，并結合實驗室現狀，制訂合理的年度人員能力檢測結果監控計劃，依據年度計劃對相關待比對檢測人員開展實施人員比對工作。待比對檢測人員須采用經過中實國金能力驗證滿意的試驗設備，同時依據相應設備所采用的檢測標準，人員為唯一的變量，與經過中實國金能力驗證滿意的人員選擇相同的試驗設備及檢測標準進行人員比對。

3 標準值及標準偏差的確定

（1）人員選擇。選擇具有從事力學性能測試多年工作經歷，并通過了中實國金能力驗證相應檢測標準的室溫拉伸或高溫拉伸測試項目，且結果滿意的人員，作為參照人員。

（2）測試。實驗室應采用一檢測標準方法進行室溫或高溫拉伸試驗，本次IRR計劃要求滿足室溫或高溫拉伸測試要求的人員在經中實國金能力驗證滿意的試驗設備上測試≥12支樣品，按照計劃要求記錄試驗結果，測試完成后，分別得到≥12組檢測數據，依據質量體系管理要求，檢測人員填寫相應原始記錄，復核人核對數據后簽字確認，確保數據無誤。例如本次實驗室將316L不銹鋼依據GB/T228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》進行350 ℃高溫拉伸測試，獲得12組抗拉強度檢測結果，修約后分別是482 MPa、465 MPa、484 MPa、482 MPa、475 MPa、476 MPa、463 MPa、459 MPa、468 MPa、480 MPa、482 MPa、480 MPa。

（3）數據處理。室溫拉伸測試可依據檢測標準GB/T228.1、HB5143、ASTM E8/E8M獲得試驗結果，高溫拉伸測試可依據檢測標準試驗GB/T228.2、HB5195、ASTM E21測試獲得試驗結果，依據標準要求修約，具體修約規則執行GB/T 8170或ASTM E29規定。其中GB/T、HB檢測標準修約參照GB/T8170，ASTM檢測標準修約參照ASTM E229。檢測標準版本均以現行有效的版本為準。例如本次實驗室依據GB/T228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》檢測標準進行350℃高溫拉伸測試，其中抗拉強度按照GB/T8170-2008規則修約間隔為1MPa。

（4）離群值判定。異常值又稱離群值，指在對一個被測量重復觀測所獲得的若干觀測結果中，出現了與其他偏離較遠且不符合統計規律的個別值，他們可能屬于來自不同的總體，或者屬于意外的、偶然的測量錯誤，也稱為存在著“粗大誤差”。如果一系列測量值中混有異常值，必然后歪曲測量的結果。這時若能將該值剔除不用，即可使結果更符合客觀情況。在測量過程中除了當時已知原因的明顯錯誤或突發事件造成的數據異常可疑隨時剔除外，如果僅僅是懷疑某個值，不能確定是否是異常值的，不能隨意剔除，必須采用統計判別法進行判別，依據判別異常值常用的統計方法有三種，方法一：當n＞50的情況，采用拉依達準則，又稱3σ準則較簡便。方法二：當3＜n＜50的情況下，格拉布斯準則效果較好，適用于單個異常值；方法三：有多于一個異常值時狄克遜準則較好。根據各實驗室樣品準備情況，依據上述三種方法的適用范圍進行選定，通常來說離群值判定采用方法二格拉布斯準則進行判斷，若判定結果為異常值，應予以剔除。無論采用哪種剔除方法，當剔除數據后若實驗數據不足12個結果需補充樣品，以保證得到有效數值數量≥12。

例如本次實驗室離群值判定采用方法二格拉布斯準則進行判斷。針對3.2測試中列舉的抗拉強度結果，按照格拉布斯準則對本組離群值進行判定。根據12組數據首先依據3.5公式計算該批次樣品的平均值μ=475MPa和標準偏差σ=8.676 MPa。可疑值是459 MPa，殘差為16 MPa，在給定置信概率為p=95%，也就是顯著水平為0.05時，根據計算，可判定459 MPa不是異常值。

（5）報告平均值和標準偏差。根據批量樣品的數據結果按檢測標準修約，由實驗室質量管理員對所有數據進行判定報告，其中包括試驗平均值μ（標準值）、試驗標準偏差σ。

根據316L不銹鋼進行350 ℃高溫拉伸測試得到的12支樣品的抗拉強度結果計算，平均值μ=475 MPa和標準偏差σ=8.676 MPa。

4 人員比對

依據年度計劃對相關檢測人員開展實施比對工作，可根據相應的室溫拉伸或高溫拉伸測試項目制訂作業指導書，待檢測人員與參照人員使用同一臺試驗設備，依據相應作業指導書要求進行測試，獲取數據結果。例如本次實驗室評價待檢測人員在INSTRON5582萬能試驗機上依據GB/T228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》檢測標準進行350℃高溫拉伸測試，獲得抗拉強度結果進行人員能力檢測結果人員比對，從而判定待比對檢測人員是否具備持續此項目工作能力。

5 人員比對結果評價

本方法IRR采用Ⅲ類樣品內部比對。使用Ⅲ類樣品（未知樣品）開展內部比對工作，應首先按照《Ⅲ類樣品參考分布值的確定》規定的方法，即按照3.5計算方式報告該Ⅲ 類樣品的平均值（μ）和標準偏差（σ），同時依據離群值判定規則對全部數據進行判定有效性，一旦出現離群數據，則從數據中剔除該數據，同時重新測試兩個替換樣品，再次離群值判定，直至得出一組穩健的檢測數據，再次按照3.5計算方式報告該Ⅲ 類樣品的平均值（μ）和標準偏差（σ），從而獲得該Ⅲ類樣品的平均值（μ）和標準偏差（σ）。進而獲得平均值（μ）和標準偏差（σ）的Ⅲ類樣品，此時該樣品已相當于Ⅱ類樣品（已知樣品），可依據下述《Ⅱ類樣品內部比對》規定的方法繼續開展內部比對工作。

采用Ⅱ類樣品內部比對。使用已知平均值（μ）和標準偏差（σ）的樣品開展內部比對工作時，設待比對檢測人員或檢測設備的檢測結果為 x，則檢測結果的偏差值為 v ＝|x-μ|，根據檢測結果的偏差值和樣品已知的標準偏差限值，可做以下判定：

（1）如果檢測結果的偏差值（v）落在樣品 1 倍標準偏差（1σ）內，即 v ≤1σ，則檢測結果被認為是合格，本次檢測人員的內部比對結果為滿意。

（2）如果檢測結果的偏差值（v）落在樣品的 1 倍標準偏差（1σ）外，但在 2 倍標準偏差（2σ）內，即 1σ＜ v ≤ 2σ，則需額外再做 2 次測試。檢測結果判定方法如下：如果所有這三次檢測結果的偏差值都在 2 倍標準偏差（2σ）內，并且平均 Z 值在 1.6 倍標準偏差（1.6σ）內，即 Z ≤ 1.6σ，則檢測結果被認為是合格，本次檢測人員的內部比對結果為滿意。

如果所有這三次檢測結果的偏差值都在 2 倍標準偏差（2σ）內，但平均 Z 值在 1.6 倍標準偏差（1.6σ）外，即 Z ＞1.6σ，則檢測結果被認為不合格，本次檢測人員的內部比對結果為不滿意。應立即啟動《不符合工作的控制管理程序》，分析原因，采取預防、糾正措施。

如果這三次檢測結果的偏差值有一次落在 2 倍標準偏差（2σ）外，即v＞2σ，則檢測結果被認為不合格，本次檢測人員或儀器設備的內部比對結果為不滿意。應立即啟動《不符合工作的控制管理程序》，分析原因，采取預防、糾正措施；在排除原因并采取措施后，應再次進行比對試驗，以驗證測試結果。

— 平均 Z 值計算方法：

— 設三次測試的檢測結果為 xi，i=1-3，則

— 偏差值vi＝|xi-μ|

— 偏差Z值Zi＝vi／σ

— 平均Z值Z＝∑Zi／3，i=1-3

（3）如果檢測結果的偏差值(v)落在樣品的2倍標準偏差（2σ）外，即v＞2σ，則檢測結果直接判定為不合格，本次檢測人員或儀器設備的內部比對結果為不滿意。應立即啟動《不符合工作的控制管理程序》，分析原因，采取預防、糾正措施；在排除原因并采取措施后，應再次進行比對試驗，以驗證測試結果。

依據上述要求對結果評價，由質量管理員對每個測試值進行評估，并由質量管理員填寫人員結果人員比對結果通知單。在結果通知單中應體現待考核檢測人員的測試結果，經統計分析的Ⅲ類樣品，相當于Ⅱ類樣品（已知樣品）平均值（μ）和標準偏差（σ），依據用Ⅱ類樣品內部比對方法，計算出z值，為有問題結果，依據5人員結果比對評價b）的要求判定，有問題結果在人員結果人員比對結果通知單中用＊標出；＞2.0為不滿意結果，不滿意結果在人員結果人員比對結果通知單中用$標出。

例如本次待比對人員在INSTRON5582萬能試驗機上依據GB/T228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》檢測標準進行350℃高溫拉伸測試，獲得抗拉強度結果為478 MPa，依據修約間隔為1 MPa，結果數據滿足檢測標準要求。針對統計分析，該類樣品已屬于Ⅱ類樣品（已知樣品），平均值μ=475 MPa和標準偏差σ=8.676 MPa。根據5人員比對結果評價，待比對人員檢測結果的偏差值為 v ＝|478-475|=3MPa＜1σ=8.676MPa。本次檢測結果的偏差值（v）落在樣品 1 倍標準偏差（1σ）內，即 v ≤1σ，則檢測結果被認為是合格，本次比對檢測人員的內部比對結果為滿意。因此由質量管理員填寫人員結果人員比對結果通知單，在通知單中z=v＜1σ，對此本次結果為滿意。通過數據體現在結果通知單中，并在報告評價結果：滿意。即為本次人員能力檢測結果人員比對完成。

6 結束語

文章是一種新型評估人員能力檢測結果的有效手段，利用該方法可根據各實驗室現狀準備合適的樣品，并對此批次樣品進行異常值的剔除，報告最終的平均值和標準偏差值，為后續按照年計劃安排相關檢測人員進行人員能力檢測結果的人員比對，從而有效評估檢測人員的能力，判定相關檢測人員是否具備繼續持續操作此項工作的能力。

該方法同樣適用于檢測設備比對，同一檢測人員，首先具備經過中實國金能力驗證的試驗設備、檢測標準、檢測人員作為基礎數據，同一檢測人員采用待比對試驗設備進行相應標準的測試，從而依據比對評估方法進行判定。

該方法實現性較大，相對成本低，可操作性強，后續繼續對該方法進行完善，更好地為質量體系管理工作提供有效的監控手段。有效的監控方法保障了檢測工作的持續性和有效性，確保檢測結果的真實和準確。