试谈分析测试质量控制问题

李智维

(中国石油化工股份有限公司广州分公司，广东　广州　510725)



试谈分析测试质量控制问题

李智维

(中国石油化工股份有限公司广州分公司，广东广州510725)

对传统的实验室分析质量控制方法，包括有关的规章制度和事后补救式质量控制(留样抽复查法)，以及预防性方法中的分析质量控制图，做了扼要的介绍和简要分析。认为传统方法，在我国目前国情下，应继续使用，不可废弃。对预防式的方法，应从分析质量控制图入手，结合计算机使用，做好推广使用工作。分析质量控制最终应按照GB/T15481：2000，CNAS/AC01:2005和ISO/IEC17025：2005的要求进行，使实验室成为“认可实验室”。

实验室；分析质量控制；事后补救式质量控制；预防性的质量控制；分析质量控制图

无论是工厂过程控制和产品出厂的实验室，还是社会上用于产品质量监督的实验室，其任务都是提供准确、可靠的分析数据，为过程控制和产品出厂，以及政府有关部门“打假”、商品出入境等提供判据。国内外各个实验室，历来都把实验室分析质量控制作为头等大事来抓，研究开发了不少分析质量控制的方法。本文笔者梳理了目前国内外应用的一些实验室分析质量控制方法，扼要介绍了各种方法的原理及应用现状，对每种方法的优缺点也做了简要分析。结合目前我国实验室管理现状，对当前推行分析质量控制提出了一些看法和建议。

1　我国一些传统分析质量控制方法

1.1分析质量控制的有关规章制度

我国传统的实验室分析质量控制规章制度，通常有分析化验 “五准”，指采样准；仪器、试剂、方法选择准；分析测试准；计算结果准；报告结果准；“三及时”，指及时采样，及时分析，及时报告结果；分析数据的“三级检查制”，指分析测试完后，先自己对结果检查，再由本岗位或本班组的工友检查，最后由班组长检查后报出；分析数据“三不报出”，指自己对测试结果无把握时，数据不报出，要主动用原样品复查或重新采样复查，测试程序未完成，测试数据不报出，测试数据未经过三级检查不报出；分析事故“三不放过”，指事故原因未搞清楚不放过，未采取预防措施不放过，事故责任人未受到教育不放过；此外，定期或不定期的厂级、地区级(市县级)以及全国行业级化验分析专业检查，实验室内部的周、月、季度和年度岗位检查也是分析质量控制的范畴。

1.2事后补救式分析质量控制

事后补救式质量控制，主要是指一些工矿企业推行的“留样抽复查”制度。其作法是，对数小时或数天内样品理化性质不变的试样，当班化验分析完时，将剩余试样封存。对封存试样，过后由本室专人用专用仪器、设备重新分析，以考察原分析结果的准确可靠性；两者分析结果吻合时，即认为抽复查通过；否则就要从人(分析工)、机(仪器、设备等)、料(试样和试剂)、法(分析方法)、测(分析测试过程)和环境(分析室温度、湿度等)六大因素入手查找原因，找出结果不一致的原因并消除之，这样就可以避免更多的不合格品流入下道工序或继续出废、次品。

笔者认为，由于受人员素质、仪器设备等条件限制，该控制方法还是有一定积极意义，古话说“亡羊补牢尚未晚亦”，针对我国目前情形，在分析质量出现失控时，通过留样抽复查，也可以找到失控的原因并消除之，避免更大的损失，所以这种做法还是有积极意义。但是，这毕竟是在分析状态失控后，采用的补救措施，同时一些试样不适合留存，留取的试样种类有限，因此该方法的不足之处是显而易见的。

近年来，国内实验室分析质量控制的情况已经发生很大的变化，化验室的环境、仪器、设备等，也有了很大变化及改善，因此，以上规章制度和做法已不能满足分析质量控制的需要，促使人们寻找和开发新的分析质量控制方法，于是一些新的控制方法就陆续出现。

2　预防性的分析质量控制

由于传统分析质量控制的不足之处，人们迫切需要一些预控性的分析质量控制方法，当分析状态刚出现失控或者有失控苗头时，采用的控制方法就会及时预警，提醒人们及时采取措施，控制失控状态的出现，于是各种预控式分析质量控制方法就被研究、开发了出来，其中分析质量控制图就是一种[1]。

2.1分析质量控制图的原理

化验测试数据受人、仪器、试剂、分析方法、测试和环境等六大因素的影响，会产生波动，其波动分为正常和异常波动两大类。按照统计学观点，正常波动是由偶然性、不可避免的因素造成，所得数据服从正态分布，并处于分析方法规定的重复性、再现性范围内；而异常波动是由系统因素，也称异常因素造成的，数据呈现很大散差；或按一定规律变化，带有方向性，数据会处在分析方法规定的重复性、再现性范围之外；使用分析质量控制图，就是要及时区分偶然性因素和系统因素,及时发现系统因素，以便尽快采取措施消除之，使分析状态重新处于正常波动。目前美国ASTM方法中都有专门条款，进行质量控制。国内燃料和润滑剂方面公布的标准测试方法，也有这方面的条款[4]。前几年，埃索中国分公司来我厂化验室(为其分包实验室)外审时，也提出要加强统计质量管理，用好分析质量控制图。可见运用分析质量控制图，可以对化验分析过程中出现的误差进行连续不断的监测，并记录监测的情况，当分析状态出现失控现象或呈现失控趋势时，就会马上从控制图上反映出来，达到“报警”作用[1-3]。

2.2分析质量控制图的种类[2-3]

分析质量控制图是由中心线(CL)与上、下控制限(UCL、LCL)以及上、下报警限(UWL、LWL)组成，纵坐标为特性指标，横坐标为样品序号或采样(或分析)时间。中心线是所控制的特性量值的平均值，上、下报警限与上、下控制限是用来判断测试分析过程是否失控或将要失控的依据。上、下控制界限与中心线相距三倍标准差，上、下报警限与中心线相距两倍标准差。一般中心线用实线表示，上、下报警限与上、下控制限用虚线表示。

表1　分析质量控制图参数表[1]

2.3分析质量控制图的作图

分析质量控制图作图步骤包括：(1)在分析状态稳定正常情况下收集数据；(2)计算控制界限；(3)根据计算的控制界限画出图；(4)把画出的控制图用于分析质量控制，即将新的监控数据，在图中标出点子的位置；(5)根据点子在图中的分布情况进行分析判断。

做法是，每天在测未知样的同时作一份控制样品，可平行测试两次或多次，然后把有关数据，对单值—移动极差图为测定值和极差、对均值—移动极差图为平均值和移动极差、对均值—标准差图为平均值和标准偏差、对中位值—极差图为测定的中位值和极差,在图上描点。在连续不断监控描点时，就可以进一步分析判断分析质量的情况。

2.4对分析质量控制图的分析

2.4.1分析判断的依据

判断分析状态是否正常，实际上是作统计推断，其理论依据是“小概率事件原理”。概率论中事件大致可分三类：必然事件，重复多次试验，每次必然发生的事件；不可能事件，重复多次试验，每次都不发生的事件；随机事件，重复多次试验，每次可能会发生也可能不会发生的事件；在随机事件中，有一类事件在重复多次试验时，发生的可能性很小，重复多次试验时，只有极少数会发生，这类事件就是小概率事件。对小概率事件，在事先预测时，说它不发生，其说错的可能性(概率)很小，几乎为零，这就是“小概率事件原理”。通常认为，在质量受控的情况下，控制图中点子的分布呈随机状态，而出现失控状态时，才会出现点子出界，或虽然在界限内,但分布有缺陷。因此，在使用控制图时，点子出现此种情况，就认为分析状态已失控或即将失控，这种判断一般很少错判[1-3]。

2.4.2分析质量控制图的分析[1-3]

一般认为点子出界,就是分析状态失控，而点子虽没有出界，但排列有缺陷时，也认为状态不正常，需要查明原因。点子在界内排列有缺陷是指：

(1)在中心一测连续出现7点链。如图1所示。

图1　分析状态失控情况一

(2)当连续11点中至少有10点在中心线一侧；或连续l4点中至少有12点在中心线一侧；或连续17点中至少有14点在中心线一侧；或连续20点中至少有16点在中心线一侧，如下图所示。

图2　分析状态失控情况二

(3)点子在控制线附近出现，连续3点中有2点出现在控制限附近，见下图；或连续7点中有3点出现在控制限附近；或连续10点中有4点出现在控制限附近。

图3　分析状态失控情三

(4)点子出现上升或下降情况，见图3，有连续7点呈现上升倾向。

图4　分析状态失控情况四

(5)点子排列出现了周期性变化，如图4所示。

图5　分析状态失控情况五

分析状态正常时，这五种情况出现的概率都很小，因此认为分析状态正常时，不会出现上述链状排布，现已出现，就认为分析状态不正常，要查找原因，及时处理。

2.5计算机在分析质量控制中应用简介[4-6]

从以上作图、分析过程看，手工绘制和判断分析质量状态还是较繁琐。如今，计算机的应用已相当普遍，不少软件的出现，使其变成了相当容易的事情。据调查，目前有：①Excel大众办公软件；②SPSS(Statistical Product and Service Solutions)统计产品与服务解决方案软件；③MATLAB软件；④Minitab 软件等，都已成功用于分析质量控制图的绘制和分析,本文不做专门讨论。

3　其它分析质量控制方法简介[1，7]

在广泛应用分析质量控制图的同时，其它分析质量控制方法也不断被研究和应用。除了TQM(全面质量管理)中，常用的排列图、直方图、因果分析图、回归分析、参数估计、假设检验等之外，一些新的统计分析方法也不断被研究和应用，包括最优化、化学校正(主要是多元校正)、人工神经网络、支持向量机等较为复杂的化学计量学方法。但这些高级的化学计量学方法，一般工人和工程技术人员掌握使用有一定困难，所以其应用不太广泛。

4　看法与建议

4.1结合国情，使分析质量管理深入、扎实开展

目前我国实验室人员素质、实验室环境、仪器设备以及管理差别较大，所以实验室原有的规章制度式管理，一些事后补救式质量控制方法仍然有其作用，不可废弃。同时也要开展预防式的质量控制方法，其首选是分析质量控制图，它是实验室内部质量控制的一种重要方法，应当很好地推广使用。

4.2对使用分析质量控制图的意见

为使分析质量控制图更好发挥作用,应根据实验室具体情况,选择典型分析项目开展试点工作,以便取得经验逐步扩大。

使用分析质量控制图是长年累月进行的工作,要略微增加化验室的工作量，应当持之以恒。现使用计算机己相当普遍,如配上相应的软件,应用起来也很方便。

要及时发现和培养骨干，作为推广使用的中坚力量。

4.3对迈向分析质量控制更高层次的建议

目前我国正在按照实验室认可的依据GB/T15481：2000，检测和校准实验室能力的通用要求[8]、CNAS/AC01:2005“检测和校准实验室能力认可准则”[9]和ISO/IEC17025:2005“检测和校准实验室能力的通用要求”[10]的要求，推行实验室认可，已有不少实验室获得认可。认可实验室必须对影响检验报告质量和检测数据准确性的所有过程进行控制，这是分析质量控制的更高标准，实验室都应按照上述要求，向分析质量控制的更高标准迈进。

[1]马林.全面质量管理基本知识.新一版[M].北京:中国经济出版社,2001.

[2]粟智.质量控制图的原理和方法及在仪器分析中的应用[J].理化检验(化学分册),2005,41(5):343-346.

[3]刘天才.分析质量控制图的初步应用[J].广石化科技,2003(1):40-43.

[4]李红.分析测试中质量控制图的绘制[J].广东化工,2011,38(1):173-174.

[5]王会良,罗军.SPC 在工序质量控制中的应用[J].煤矿机械,2008,29(01):101-102.

[6]王会良,朱德荣,桂斌,等.MINITAB软件在工序质量控制中的应用[J].煤矿机械,2006,27(10):114-116.

[7]杜一平,潘铁英,张玉兰.化学计量学应用[M].北京:化学工业出版社，2008.

[8]GB/T15481：2000 检测和校准实验室能力的通用要求[S].

[9]CNAS/AC01:2005 检测和校准实验室能力认可准则[S].

[10]ISO/IEC17025:2005 检测和校准实验室能力的通用要求[S].

Analysis of Test Quality Control Problem

LI Zhi-wei

(Guangzhou Branch，Sinopec，Guangdong Guangzhou 510725，China)

The traditional laboratory analysis quality control methods,including the relevant rules and regulations and remedial quality control(retention sample extraction review),and prevention methods in the analysis of quality control chart,were briefly introduced and analyzed.Under the current situation of our country,it should continue to use the traditional method,which is not to be abandoned.To prevent the method,it should start from the analysis of quality control chart,with the use of computer,do a good job in promoting the use of the work.Analysis of quality control should be carried out in accordance with the requirements of ISO/IEC17025:2005,CNAS/AC01:2005 and GB/T15481:2000,so that the laboratory can become a "accreditation laboratory".

Laboratory; analytical quality control; remedial type of quality control; preventive quality control; analytical quality control charts

TE65

A

1001-9677(2016)06-0098-03