华测检测认证集团股份有限公司 广东 深圳 518000
摘要:在企业发展过程中,实验室质量具有重要地位,通过统计方法能够充分强化实验室管控效果。通过梳理统计科学分析以及判断实验室检测过程稳定性,同时检查测量结果误差以及精密度。对此,本文介绍了实验室质量管控概述,阐述数理统计方案,分析实验方案,希望能够为相关单位与人员提供参考。
关键词:质量监督;实验室分析;数理统计
对于市场经济来讲,实验室分析主要为相关单位提供质量分析服务。现阶段质量责任纠纷问题持续增长,实验分析结果一般可以为责任确定提供良好依据,所以为数据分析技术有效提供保障,是现阶段实验室日常工作中核心内容。数理统计在实验室直来那个监督属于常见的方法,对于落实ISO 9000[1]标准关键内容,其通过现代统计技术,让实验室检测工作始终处于监控之中[1]。
1.实验室质量管控概述
1.1质量管控方法概述
在实验室管理工作中,质量管控属于一种有效方法以及措施,能够对分析数据准确度等情况进行检测,始终保持对检测结果的监控,进而充分获取精准数据。质量管控涵盖数据处理、内部管控与外部管控等。对于内部控制,应该科学制定相应计划,对内部规定限制、控制频率、在限制范围外时采用的应对手段进行明确,可以结合试验样本类型,选择加标回收处理、人员对比、样品控制分析、留样复测以及仪器对比、质控图等手段实现。对于外部控制,主要涵盖不同实验室的对比、测量审核以及空白分析等方法实现。
质量控制具有以下作用:第一,对实验操作中出现的变化情况以及相应发展趋势及时进行了解。第二,第一时间发现异常问题,快速确定误差原因。第三,通过统计分析手段,对检测数据精准度进行判断。
1.2数理统计概述
在数学中,数理统计属于一个重要分支,涵盖推断统计与描述统计两种类型。该方法的基础是概率论,对统计性规律与随机现象展开大量研究。其中,描述统计主要任务就是开展资料收集、整理、次数分配表编制、分配曲线绘制、特征指标计算等,以此为基础对资料分布偏斜度、离中趋势以及集中趋势等进行描述。对于推断统计,主要是基于描述统计,结合样本资料对其规律性进行归纳总结,推断以及预测整体情况[2]。
该方法主要特点,就是以随机现象观察实验获取的信息为切入点,选择概率论作为基础,对随机现象进行研究,结合资料对数据模型进行选择,同时借助数学资料对数学模型合理性进行验证,之后研究其规律、性质以及特点。
2.数理统计方案
2.1借助单值/移动极差(X-Rs)控制图法实现仪器稳定度监测
对于X-Rs法,单值是指一个值,实验样品中唯一生产过程。移动极差主要指两批数据差值绝对值。选择SPC控制图主要是在SPC控制图中X-Rs控制图上标示移动极差值。移动极差图和普通极差控制图之间互相对应,为工艺参数的分散性是否保持在受控状态内的判断提供依据。基于各批数据只有1个情况条件下,并且选择X-Rs控制图就能够对工艺参数的分散性以及中心值同时进行检测。见下式:
(1)
(2)
(3)
其中,n代表检测值数量,单位个。Rsi代表第i个移动极差,xi代表第i个检测值。
Rs图,可以不考虑LCL,UCL为3.75,CL为
。X图,LCL为
-
,UCL为
+2.66
,CL为
。
其中,LCL代表控制图下界限,UCL代表控制图上界限,CL代表控制图的中心线。
2.2通过t检验法与F检验方法实现样品数据比对状况监测[2]
(1)F检验法,该方法又被称为方差齐性检测法。进行两样本的t检验工作中,需要运用F检验法。采用随机方法在研讨总体中抽取样本,开展2样本对比工作时,应该对两总体方差的雷同性情况进行判断,就是方差齐性。如果2总体方差一致,那么直接通过t检验法开展,如果不相等,可以选择变量变换以及秩和检验等方法开展。在对2总体方差进行一致性判定过程中可以选择F检验方法。
主要用于比对数据随机误差(精密度)合格性的判断。主要方法就是对两组数据或是2个实验室标准偏差(记作S1与S2)进行计算:见下式:
F=S12/S22,并且S22≤S12(4)
查询F分布表,获得F(n1-1,n2-1)数值,如果F(n1-1,n2-1)≥F,表明两者之间精密度并无较大差异,否则差异性显著。
(1)t检验法,该方法也被称为student t检验法,在n<30以及其他样本含量小条件,并且总标准差位置的正态分布资料中具有广泛应用。t检验一般用于小样本2个均值差异性的检验工作,其借助t分布理论对差异出现概率进行推断,进而对2各平均值是否存在显著[3]性差异进行判断。
主要用于比对数据准确度(均值)差异情况的判断。均值主要受到系统误差与精密度之间影响,需要保证均值相同基础上,擦可以开展准确度检验工作。所以需要F检验法为[4]t检验法提供良好保障,开展t检测前应该积极开展F检验工作。见下式:
(4)
其中,n代表样品容量,单位个。代表样品标准差。缪代表总体平均数,
代表样品平均数。
之后计算获得t值,同时通过查表方式获得临界t值,如果t临界>t,则代表两个实验室数据均值差异并不显著,反之,两者之间差异较为显著[3]。
3.实验方案
3.1 X-Rs应用
肥皂生产过程中,硬质酸钠是主要影响元素,研究工作的质量特性值采用硬质酸钠,样本是均匀的标准样本。监控实验室在10d内的生产样本,对硬质酸钠监控值进行统计,同时根据X-Rs公式开展计算工作,见下表。
表1 硬质酸钠监控统计以及计算结果[5](%)
日期 | 9月1日 | 9月2日 | 9月3日 | 9月4日 | 9月5日 | 9月6日 | 9月7日 | 9月8日 | 9月9日 | 9月10日 |
硬质酸钠 | 0.198 | 0.193 | 0.202 | 0.198 | 0.210 | 0.203 | 0.199 | 0.192 | 0.192 | 0.194 |
UCL | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 | 0.217 |
LCL | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 | 0.180 |
上警戒线 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 | 0.211 |
下警戒线 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 | 0.187 |
Rs | 0.005 | 0.009 | 0.004 | 0.012 | 0.007 | 0.004 | 0.007 | 0.000 | 0.002 | 0.007 |
UCL[6] | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 | 0.022 |
通过上述数据可以进行Rs图[7]绘制与X图绘制[8],见下图。
图1 硬质酸钠[9]Rs控制图
图2 硬质酸钠[10]X控制图
通过X-Rs控制图能够发现,硬质酸钠监测数据都处于控制图范围中,体现出光谱设备可以稳定运行,分析数据可靠受控,能够用于后续分析工作中,可以为质量监督工作提供良好依据。
3.2t检验以及F检验结果
(1)F检验。随机挑选样品,同时在不同实验室中进行测定,次数为5次,见下表。
表2,不同实验室的检测结果[11](%)
编号 | 实验室一 | 实验室二 |
1 | 0.206 | 0.210 |
2 | 0.230 | 0.232 |
3 | 0.214 | 0.215 |
4 | 0.245 | 0.232 |
5 | 0.233 | 0.237 |
X | 0.226 | 0.225 |
S2 | 0.0002 | 0.0001 |
通过F检验对实验室测量数据精密度的差异性情况进行判断。计算获得,F=S12/S22=0.0002÷0.0001=2,通过查表得到F临界值为:n1=n2=5,在查表过程中,获得n2-1=4,n1-1=4,获得临界值为6.39。之后对F临界与F进行对比,对两者差异度进行判断,结果显示F临界>F,符合要求,体现出两者差异并不显著,开展生产活动时,能够保证样品分析一致性以及精准度,保证产品成本满足标准要求[4]。
(2)t检验。在实验室中,有120个分析样本,硬质酸钠分析值均值是0.175%,随机选择20个样品,硬质酸钠样品分析值均值是0.182%,标准差计算为0.019。最后通过公式(4)计算,t值为1.606。显著性水平是0.05,通过查表获得t临界值是1.729,t临界>t,结果显示两组数据均值差异性并不显著。所以,实验室开展样品值分析工作过程中,准确度并不会出现较大波动,分析结果可靠,可以将样品实际情况反映出来,满足标准要求。
结语:综上所述,当前实验室仪器应用更加广泛,工作人员对于检测仪器的分析数据依赖感日益增加,导致在实验数据准确性方面更加依赖实验设备,所以需要工作人员采用合理手段,为实验设备运行可靠性以及运行状态进行实时监控,保证实验分析数据有效性以及准确性。采用数理统计方法主要优点就是可以实时监控检测数据可靠性,同时对实验设备在一段时间内整体趋势进行科学预测,将设备可能出现的状况及时反映出来,同时在变化情况不会影响检测结果前,通过科学措施进行纠正。另外与其他质量控制手段进行有机结合,能够充分提升检测数据准确度与有效性。
参考文献:
[1]郭学桃. 运用概率论和数理统计理论优化产品质量监督抽查制度[J]. 现代测量与实验室管理, 2017, 25(03):62-64+42.
[2]茅海琼. 浅议环境监测实验室分析岗位的质量管理——以离子色谱为例[C]// 2017中国环境科学学会科学与技术年会论文集(第三卷). 中国环境科学学会, 2017.
[3]周尊英 刘心同. ISO/IEC17025参考读物--实验室质量管理统计技术(实用统计技术系[M]. 中国质检出版社, 2014.
[4]王和平. 数理统计知识在煤炭实验室内部质量控制工作中的应用[J]. 中国矿山工程, 2021, 50(01):6-6.
[1]
修改成ISO 9000
1)[2]文章里所有的t检验法和F检验法,都修改成t检验法和F检验法
[3]“性”
[4]t
1)[5]标题需要修改;
2)在表格里增加测试结果的单位。
[6]这里确定是UCL吗?是不是写错了。
[7]是不是写错了?
[8]是不是写错了?
[9]需要修改
[10]需要修改
[11]在表格里增加测试结果的单位。