认定知识讲座第七讲检测和校准的质量控制

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1、CERTIFICATION AND ACCREDITATION认 证 与 认 可54交通标准化2009年第7期下半月刊总第201期TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF No.7,2009(No.201)Speech on Laboratory Accreditation and Knowledge CertificationPart Quality Control of Testing and Calibration实验室认可和资质认定知识讲座第七讲 检测和校准的质量控制作者简介 ： 茅庆潭，男，66 岁，研究员，享受国务院特殊津贴的技术人员。1966 年清华

2、大学动力机械系本科毕业，曾任交通部科学研究院副总工程师，国家船舶舱容计量检定站站长，国家实验室认可主任评审员，实验室资质认定国家级评审员、培训教师，产品认证高级检查员。自 20 世纪 90 年代初多次担任实验室认可、资质认定、产品认证评审组组长。54交通标准化2009年第6期下半月刊总第199期TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF No.6,2009(No.199)本讲介绍了实验室检测和校准质量控制的各种方法以及判据，参考 CNAS-GL02能力验证结果的统计处理和能力评价指南编写。 ISO9000 标准关于质量控制的定义是 ：质量管理的一部分，致力于满足质量

3、要求。质量保证的定义是 ：质量管理的一部分，致力于提供质量要求会得到满足的信任。实验室认可准则 5.9 节标题为检测和校准结果质量的保证，资质认定评审准则5.7节的标题则是结果质量控制。两者的内容基本一致。质量控制和质量保证这两个词确实词义相近，很容易混淆。根据多数人的习惯，本讲称这部分内容为质量控制。按照是否与实验室外部发生样品传递和数据比较的情况，质量控制可分为外部质量控制和内部质量控制两种类型。一、外部质量控制1. 外部质量控制的类型实验室间的比对试验根据预定条件，由两个或多个实验室就相同或类似的试验项目开展试验的组织、实施和评估活动。 能力验证 利用实验室间比对的方法确定实验室的检测能

4、力。能力验证的本质就是实验室之间的比对试验，按 ISO/IEC 指南 43的要求，能力验证的组织和实施要经过考核。 测量审核 将实验室对被测物品的实际测量结果与参考值进行比较的活动。2. 实验室间比对试验和能力验证的类型1）量值比对方案该方案适合于校准实验室间的比对，可按 APLAC（亚太实验室认可合作组织） PT001校准实验室之间的比对的文件运作。选定一个参考实验室，对待比较的样机或样品进行校准，得到一个结果x0，各参加试验室按顺序依次对该样机或样品进行校准，得到各校准结果x1，x2，x3，判断的方法是 ：式中 ：xi第i个实验室的测量值 ； x0参考实验室的测量值 ； Ui第i个实验室的

5、测量不确定度 ； U0参考实验室的测量不确定度。若 En 1 则该实验室的校准数据是满意的 ； En 1 则该实验室的校准数据不满意。实际上En 值不仅适合于校准实验室之间的比对，凡是两个测量值之间的比较都可以用En 来判断结果是否一致，例如测量审核、样品复测、期间核查等质量控制活动。该方案对参加实验室的数量无限制，实施的条件是 ： （1）待比较样机或样品的稳定性好 ； （2）样机或样品的包装、运输可靠 ； （3）参考实验室有较高权威性 ； （4）若参加实验室对样机或样品有疑问，应将其送参考实验室重新校准 ；En= U +U2122xi-x055交通标准化2009年第7期下半月刊总第201期T

6、RANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF No.7,2009(No.201)55交通标准化2009年第6期下半月刊总第199期TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF No.6,2009(No.199) （5）参考实验室在比对过程中要定期对样机或样品进行再校准。2）检测比对方案该方案没有参考实验室，可按 APLAC PT002(1996) 运作。组织者（又称协调人）从待测物品中随机抽取若干样品，同时分发给各参加实验室，由各参加实验室分别进行检测，得到检测结果分别为x1，x2，x3。判断的方法是 ： 标准偏差s=式中：xi第i个实验室的测

7、量值 ； x? 各个实验室的平均值。若 Zi 2 该实验室检测结果满意 ； 2 Zi 3 该实验室检测结果可疑 ； Zi 3 该实验室检测结果不满意。以上这种方法称为经典统计法，其缺点是不能排除个别极端数据对总的检测结果的影响。为解决这个问题可以采用“稳健统计方法”来判断，即用中位值代替平均值，用标准四分位间距代替标准偏差 ： 实施该方案的条件是 ： （1）参加实验室的数量足够 ； （2）样品是均匀的，且包装运输条件合适 ； （3） 各实验室在大致相同的时间内完成检测。举例说明中位值和标准四分位间距的计算 ： “例如 ： 14 个实验室比对得到一组测量数据，按从小到大的顺序排列 ： 53.8、

8、 55.4、56.9、57.5、Q1、58.2、59.3、60.1、61.0、x、61.5、61.9、Q3、62.1、62.4、63.2、63.7 （若参加实验室个数为奇数，则取排在中间的数为中位值） 而 A=3 ； B=9， 分别是 A 和 B 的整数部分。Q1(上四分位数)=x4+(3.25-3)(x5-x4)=57.5+0.25(58.2- 57.5)=57.675Q3(上四分位数)=x10+(9.75-9)(x11-x10)=61.9+0.75(62.1- 61.9)=62.05IQR(四分位间距 )=Q3-Q1=62.05-57.675=4.375标准四分位间距=IQR0.7413=

9、3.243 从以上结果可以计算出各实验室的 Z 比分数 :-2.1、-1.6、-1.1、-0.94、-0.72、-0.38、-0.14、0.14、0.29、0.41、0.47、0.57、0.82、0.97这些 Z 比分数中只有第一个数据是可疑的，其余均为满意。采用稳健统计方法可以降低极端值 （不一定是不满意的）对统计结果的影响，但参加实验室的数量较多。说明 ： 下四分位数是大于四分之一的数据位置的一个数 ：Q1=xA+1+(A-A)(xA+2-xA+1) 上四分位数是小于四分之三的数据位置的一个数 ：Q3=xB+1+(B-B)(xB+2-xB+1)”3）测量审核方案所谓测量审核就是对已知值的样

10、品进行检测，当然实验室事先并不知道样品的值，故又称“盲样检测” 。测量审核对参加试验室的数量无要求。测量审核的结果判定方法有以下三种 ： （1）与量值比对方案类似，用En值判断 ： 式中 ：x实验室对样品的测量值 ； x0样品的标准值 ； U实验室的测量不确定度 ； U0样品标准值的不确定度。 在对样品测量前允许实验室对已知系统偏差进行修正。 判据依然是 ： 若En 1 则该实验室的检测数据是满意的 ； En 1 则该实验室的检测数据不满意。 （2）用临界值CD判断当被审核实验室不能提供合理的测量不确定度评定结果，而测量标准中有关于该方法的重复性限r和复现性限R时，可以用CD值来判断 ： （3

11、）按专业标准规定判断在En值和CD值均不可获得，而专业标准又规定了测量结果的允许差时，可以用以下方法来判断 ：若x-x0 则满意 ； x-x0 则不满意。式中，x是实验室的测量结果， x0是被测样品的参考值，Zi= xi-xs(x1-x)2+(x2-x)2+(xn-x)2n-1Zi= IQR0.7413xi-xx=(中位值)= =60.5560.1+61.02A= =3.25； B= =9.7514-143(14-1)4En= U +U220 x-x021CD=n-1nR2-r2若xn-0 CD则满意 ； xn-0 CD则不满意。式中，x是实验室n次测量的平均值， 0是被测样品的参考值。CER

12、TIFICATION AND ACCREDITATION认 证 与 认 可56交通标准化2009年第7期下半月刊总第201期TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF No.7,2009(No.201) 是专业标准中规定的允许差。 双样品检测比对方案有时待检测的样品设计为成对的，即两个待测样品的值之间有不大的差异（XY） 。此时，可用尤登图来考核实验室的鉴别能力，如图 1 所示。 将每个实验室的测量结果画在坐标图上。横坐标是其中一个结果Xi，纵坐标是成对的另一个结果Yi。坐标图上的椭圆是代表一定置信概率（95%）的区间，落在椭圆内的数据都是满意的（Z 比分数值在 2

13、 之内） 。落在椭圆外的数据都是不满意的（Z 比分数值在 3 之外）或是可疑的（Z 比分数值在 2 到 3 之间） 。如 1、2、3、4 号实验室的数据均为不满意（离群）或可疑。1 号实验室的数据中Y1偏大，X1偏小，说明有较大的随机误差 ； 2 号实验室的数据正好相反，也说明有较大的随机误差 ； 3 号实验室的数据中两个值都偏小 ；4 号实验室的数据中两个值都偏大，说明有较大的系统误差 ；5 号实验室的数据较好X5Y5，说明系统误差、随机误差都较小，两个数都在允许的范围内。 CNAS-GL02 文件没有说明椭圆的绘制方法，笔者个人分析可以用以下方法得到 ： （1）以样品的标准值为椭圆的中心，

14、将该点与坐标原点连接起来并延长为一条基本成 45 的射线 ； （2）以试验允许的系统误差绝对值（或系统效应引起的标准不确定度）的 倍为椭圆的长轴（在射线方向上） ； （3）以试验允许的随机误差绝对值（或随机效应引起的标准不确定度） 的 倍为椭圆的短轴 （在垂直于射线的方向上） 。参加这种双样品检测比对方案有一定难度，因为组织者发样品时往往要发不同量值的若干对样品，参加实验室要对所有这些成对的样品进行检测，结果都落在椭圆内才是满意的。我交通系统某著名实验室曾参加过加拿大组织的沥青及沥青混合料的国际比对试验，结果比较满意。二、内部质量控制1. 内部质量控制的类型 （1）采用统计技术的内部质量控制

15、； （2）样品复测 ； （3）期间核查 ； （4）相关性检验 ； （5）内部比对。2. 采用统计技术的内部质量控制测量可以看作是一个过程，将这个过程进行控制可以采用统计技术，即用设定的统计量来衡量测量数据的变异变化和差异，将变异控制在一个允许的范围内，达到满意的结果。为此需要采取以下方法 ： （1） 要建立核查标准 （质控品） ，核查标准本质上是一种稳定的均匀的被测对象，例如某种稳定的样品。 （2） 选择过程参数，可以从平均值和中位值中选择一个，又从标准偏差和极差中选择另一个。极差是一组测量值中的最大值减最小值 ：R=xmax-xmin。也可以只选择一个过程参数，例如平均值。 （3） 有了核查

16、标准和过程参数就可以与检测工作同步进行质量控制测量。具体方法描述如下。一方面按合同或委托单对客户送交的样品进行检测 ； 另一方面使用同一仪器设备、同一方法在同样环境条件下对核查标准（质控品）进行检测，即在一定数量的样品检测中插入核查标准（质控品）检测。根据设计的需要，按批间、天间、月间等取得一系列的测量数据。例如，某实验室每天对 5 个质控样品进行检测，得到 5 个测量值x1，x2，x3，x4，x5，取每天的平均值 和极差Ri作为控制参数，设以 25 天为一个控制周期。一个周期后就可以得到25个天平均值和25个天极差，以这一系列数据画质量控制图。控制图有多种类型，如均值控制图、标准差控制图、中

17、位值控制图、极差控制图等，可根据不同的情况选用。本例采用均值和极差控制图，如图 2、图 3 所示。均值的变异反映测量结果系统性的偏离，以25组数据的总平均值 为控制目标值（靶值） ，允许变异范围为 A2 ； 极差的变异反映测量结果分散性，以25组数据的极差平均值 为控制目标值 （靶值） ，以D3 为控制下限，D4 为控制上限。A2、D3、D4等是与样本数有关的系数，可以查有关的数理统计表得到。14235XiYi图 1 尤登图22RxixiRRRx-A2Rx-A2Rxxii图 2 均值控制图57交通标准化2009年第7期下半月刊总第201期TRANSPORT STANDARDIZATION.2

18、HALF OF No.7,2009(No.201) 满足下列条件时，认为测量过程是受控的。1）所有的点都在允许范围内（不超过上限和下限） 。2）点的排列无下述异常现象 ： （1）连续 7 点或更多的点在中心线同一侧 ； （2）连续 7 点或更多的点有上升或下降趋势 ； （3）连续 11 点中至少有 10 点在中心线同一侧 ； （4）连续 14 点中至少有 12 点在中心线同一侧 ； （5）连续 17 点中至少有 14 点在中心线同一侧 ； （6）连续 20 点中至少有 16 点在中心线同一侧 ； （7）连续 3 点中至少有 2 点或连续 7 点中至少有 3 点落在 23 倍标准偏差范围内。若控

19、制图无异常现象，则可以延长控制周期，继续实施日常质量控制。若有异常情况则需寻找并排除原因，采取纠正措施。这种采用统计技术的内部质量控制适合于数据量比较大，且有可能建立核查标准的情况。3. 样品复测 其判断方法也是用En值 ： 式中 ：x1实验室对样品的第一次测量值 ； x2实验室对保留样品的第二次测量值 ； U1实验室第一次测量值的不确定度 ； U2实验室第二次测量值的不确定度。判据依然是 ：若En 1 则该实验室样品复测结果是满意的 ； En 1 则该实验室样品复测结果不满意。4. 期间核查期间核查是对测量仪器稳定性的一种考核，与样品复测的原理基本相同，判据也是En值 ： 若En 1 则核查

20、结果满意 ； En 1 则核查结果不满意。 要注意的是：x1是首次核查的结果，而不是仪器校准的值，x2是后续核查的结果。后续核查的结果要与首次核查的结果相比，才能判断出仪器的稳定性如何。以后还可能有第3 次、第 4 次等核查结果，它们都必须与首次核查的结果 x1一一比较。 有的实验室期间核查用以下方法判断 ：x1-x2 是仪器的最大允许误差。该实验室这样做显然忽略了其他影响因素，例如人员操作、环境条件、试剂、检测方法等。如果有理由认为不确定度主要由测量仪器引起，那么这样做也可以。但当是用正负某一个值表示时，则判据应该是 ：x1-x2 2 在用En值判断时，由于两次核查的不确定度通常是相同的 ：

21、U1U2U，则判据可简化为 ：若x1-x2 U则满意 ； x1-x2 U则不满意。5. 分析一个物品不同特性结果的相关性一个物品可能有多个特性，这些特性之间可能是相关的。例如完全弹性体的纵向伸长率与横向收缩率、水的电导率与离子含量、钢材中含炭量与抗拉强度等。通过对两个相关的特性参数作一系列的试验，得到一系列的测量值yi和xi就可以建立起这种关系（回归方程） 。如果所建立的回归方程y=a+bx经检验确实具有显著的相关关系，则参数y和 x 测量结果就都是正确的，否则至少有一个参数的测量结果有问题。判断方法为 ： r r0.05，则y和x相关关系不显著 ；r0.05 r r0.01，则y和x相关关系

22、显著 ； r r0.01，则y和x相关关系很显著。相关系数 ： Lxy、Lxx、Lyy是各种方差，其含义和计算式在数理统计书中可以查到。r0.05、r0.01是与测量次数及显著性水平有关的临界值，可以查相关系数表得到。 6. 内部比对实验室内部比对可以采取多种方法，例如，不同人员之间、不同仪器之间、不同方法之间等。对手工操作比较多的检测项目可以用人员比对，实验室有不同型号规格仪器的可以用仪器比对，有经典方法和简便快捷方法的可以用方法比对。由于实验室内部比对条件比较好，所以尽量在多个测量值比对，因为单个值比对结果并不能代表全部，也难以发现规律性的问题。RiD3RD4R Ri图 3 极差控制图En

23、= U +U2122x1-x2En= U +U2122x1-x222r= LxyLyyLxyCERTIFICATION AND ACCREDITATION认 证 与 认 可58交通标准化2009年第7期下半月刊总第201期TRANSPORT STANDARDIZATION.2 HALF OF No.7,2009(No.201)如果是单个值比对，则可以用En值判断两者之间的差异，如果是一系列的测量值比对，则需要做以下判断。 （1）用回归直线的相关系数判断。如果相关关系不显著，则说明比对结果不满意，两组数据之间有较大差异或测量的分散性太大，这很有可能是较大的随机效应引起的。 （2）在相关关系显著的

24、前提下，如果回归直线的截距不近似为零，则说明两组数据之间存在恒定的系统误差，这多数是两台仪器零点不一致或两个操作人员的操作手法或读数方式有习惯性差异引起的。 （3）在相关关系显著的前提下，如果回归直线的斜率不近似为 1，则说明两组数据之间存在与测量值成比例的系统误差，这多数是两台仪器灵敏度不同或两种方法的测量原理不同引起的。至于截距与零之间、斜率与 1 之间应该近似到何种程度才是允许的，笔者目前还未了解到有何统一的规定，需要由专业人员自己解决。J汽车喷烤漆房产品认证公告依据汽车喷烤漆房产品认证实施规则和交通行业标准 JT/T324-2008汽车喷烤漆房 ，经交通产品认证中心审查和评定，首批共有

25、五家企业生产的汽车喷烤漆房产品获得交通产品认证（CCPC）证书。获证企业名单及产品型号见附件。附件 ： 首批获得汽车喷烤漆房认证（CCPC）证书的企业名单 中交（北京）交通产品认证中心 二九年五月十五日序号证书编号获证企业生产厂 / 地址产品型号发证日期有效期至1CCPC 2009-4497-0001中大工业集团公司中大汽车机械制造有限公司 / 盐城市经济开发区内ZD-S70B 型（L8m）（燃油加热型）2009 年 5 月 2 日2013 年 5 月 1 日2CCPC 2009-4497-0002广东景中景工业涂装设备有限公司广东景中景工业涂装设备有限公司 / 广州市白云区钟落潭镇良沙公路

26、2063BZB8000 型（L8m）( 燃油加热型 )2009 年 5 月 4 日2013 年 5 月 3 日3CCPC 2009-4497-0003BZBT8000 型（L8m）（燃气加热型）2009 年 5 月 4 日2013 年 5 月 3 日4CCPC 2009-4497-0004广州市广力机电设备工程有限公司广州市广力机电设备工程有限公司 / 广州市增城中新镇福和三迳村工业区GL4 型（L8m） （燃油加热型）2009 年 5 月 15 日2013 年 5 月 14 日5CCPC 2009-4497-0005扬州斯普莱机械制造有限公司扬州斯普莱机械制造有限公司 / 江苏省江都市双仙路

27、 59 号SPL-C-I 型（L8m）（燃油加热型）SPL-C-II 型（L8m）（燃油加热型）2009 年 5 月 15 日2013 年 5 月 14 日6CCPC 2009-4497-0006SPL-C-I 型（L8m）（燃气加热型）SPL-C-II 型（L8m）（燃气加热型）2009 年 5 月 15 日2013 年 5 月 14 日7CCPC 2009-4497-0007江苏齐力涂装设备有限公司江苏齐力涂装设备有限公司 / 盐城市亭湖区盐东镇庆丰工业园区 28 号QL-Y69-39-II 型（L8m） （燃油加热型）2009 年 5 月 15 日2013 年 5 月 14 日8CCPC 2009-4497-0008QL-D69-39-( 电 ) 型（L8m） （电加热型）2009 年 5 月 15 日2013 年 5 月 14 日附件 ：首批获得汽车喷烤漆房认证（CCPC）证书的企业名单Notice of Product Certification of Automotive Paint Spray Room