化學(xué)分析實驗室評估體系研究*

張 斌 宗松坤

(西昌衛(wèi)星發(fā)射中心 文昌 571300)

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化學(xué)分析實驗室評估體系研究*

張 斌 宗松坤

(西昌衛(wèi)星發(fā)射中心 文昌 571300)

化學(xué)分析實驗室在航天發(fā)射活動中承擔(dān)著重要的推進(jìn)劑化驗任務(wù),論文針對化驗室實際情況,建立了適用于化驗室評估的指標(biāo)體系,應(yīng)用層次分析法和灰色理論相結(jié)合的方法對化驗室的評估進(jìn)行了研究,給出了評估的具體過程,解決了化驗室缺乏明確的評估指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)問題,為下一步化驗室的建設(shè)和管理提供了很好的指導(dǎo)意見。

化學(xué)分析實驗室; 評估指標(biāo); 層次分析法; 灰色理論

Class Number TP391

1 引言

化學(xué)分析實驗室(簡稱化驗室)主要擔(dān)負(fù)衛(wèi)星、火箭測試發(fā)射所需的常規(guī)氧化劑、常規(guī)燃燒劑、液氫、液氧、液氮等液體推進(jìn)劑和氫氣、氦氣、空氣等各種氣體介質(zhì)的分析測試、發(fā)射場區(qū)大氣污染的監(jiān)測以及星箭推進(jìn)劑污水的處理測試工作。隨著近年來我國航天發(fā)射任務(wù)的不斷增多、加重,化驗室的工作不斷得到重視,這就對化驗室的建設(shè)與管理提出了更高的要求。

化驗室評估是化驗室管理的重要內(nèi)容,積極開展化驗室評估活動,逐步建立和完善評估制度,對推動化驗室的建設(shè)和管理,提高化驗室能力水平具有深刻的現(xiàn)實意義。

本文的研究主要是出于實際工作的需要,其目的是針對當(dāng)前化驗室缺乏明確的評估指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)等問題,擬定一套適用于化驗室特點的評估指標(biāo)體系,并將其綜合運用到化驗室建設(shè)與管理工作的客觀評價活動中。以期將化驗室評估從一種被動的考評活動轉(zhuǎn)化為一種主動的化驗室常規(guī)管理的手段,增強化驗室的自我質(zhì)量控制意識,建立起化驗室評估的長效機制。

2 問題描述

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),當(dāng)前化驗室的評估存在兩大問題:一是伴隨著時代發(fā)展,化驗室的評估體系并沒有呈現(xiàn)一個動態(tài)的、不斷發(fā)展的過程,相關(guān)評估體系匱乏,并沒有一個適合化驗室自身發(fā)展要求的評估體系;二是化驗室在開展評估活動中,往往采用上級提出的“通用”評估指標(biāo)體系,并不能反映出化驗室實際情況,評估的成果也很難堅持、鞏固,這就必然會影響到化驗室作用的發(fā)揮以及化驗室建設(shè)與管理繼續(xù)上層次、上水平發(fā)展。

鑒于化驗室評估的多因素、多目標(biāo)及復(fù)雜性等特點,本文采用理論研究與實證分析相結(jié)合、定性研究與定量研究相結(jié)合的方法。一方面,在設(shè)計評估指標(biāo)時,緊緊圍繞實際工作需要,參考GJB 2725A-2001《測試實驗室和校準(zhǔn)實驗室通用要求》,將通用要求中所蘊含的內(nèi)部管理過程的控制點轉(zhuǎn)化為外部的控制實驗室建設(shè)與管理水平的各項指標(biāo),將過程管理與目標(biāo)管理有機地結(jié)合在一起,構(gòu)建適用于化驗室發(fā)展特點的評估指標(biāo)體系;另一方面,在具體方法的運用上,通過層次分析法(AHP)[1]和灰色理論[2]相結(jié)合的方式,最大限度降低個人主觀性對評估結(jié)果的影響,提高評估結(jié)果的客觀公正性。

3 評估指標(biāo)體系的建立

3.1 基于ISO族標(biāo)準(zhǔn)的化驗室評估體系框架構(gòu)建

1) ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)介紹

ISO9000是針對組織的管理結(jié)構(gòu)、人員、技術(shù)能力、各項規(guī)章制度、技術(shù)文件和內(nèi)部監(jiān)督機制等一系列體現(xiàn)組織保證產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量的管理措施的標(biāo)準(zhǔn)。

目前,化驗室根據(jù)GJB2725A-2001《測試實驗室和校準(zhǔn)實驗室通用要求》[3]的內(nèi)容著手建立和完善質(zhì)量管理體系。從某種程度來講,化驗室評估指標(biāo)體系與ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)兩者之間,存在著一定的聯(lián)系,兩者的管理目標(biāo)和作用是一致的,區(qū)別在于化驗室評估更多的是來自外部的要求,帶有一定的強制性,其工作方式是“從結(jié)果看過程”,是通過一系列評估指標(biāo)值的測量來對化驗室進(jìn)行績效評價,重于檢查化驗室建設(shè)與管理的結(jié)果,而對如何達(dá)到這些指標(biāo)并沒有做詳細(xì)或具體闡述,其目的是查找差距,制定整改措施。而后者主要是化驗室內(nèi)部自我提升的需要,其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般也是由化驗室自行制定的,邏輯思路是“過程決定結(jié)果”,ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)特別強調(diào),要實現(xiàn)組織的質(zhì)量管理目標(biāo),就要重視實現(xiàn)質(zhì)量管理目標(biāo)的所有與質(zhì)量有關(guān)的過程,對這些過程進(jìn)行有效地控制,屬于過程管理的范疇。

在制定化驗室評估體系時,可以借鑒部分質(zhì)量管理體系文件的內(nèi)容,將其與評估指標(biāo)有機地結(jié)合起來。

2) 化驗室評估指標(biāo)體系

化驗室評估體系是開展化驗室評估活動的重要依據(jù),化驗室評估工作成功與否在很大程度上依賴于評估體系設(shè)計的科學(xué)性和合理性。因此,在構(gòu)建評估體系的過程中,應(yīng)注意把握目標(biāo)一致性、客觀性、導(dǎo)向性、整體性、可操作性以及定量與定性相結(jié)合等基本原則[4],以化驗任務(wù)需求為基礎(chǔ),對化驗室功能特征進(jìn)行歸納,提出多項指標(biāo),初步建立指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上,以指標(biāo)體系檢驗原則為指導(dǎo),用權(quán)值判斷法進(jìn)行多次的指標(biāo)篩選。最后,化驗室評估體系歸納為化驗任務(wù)完成能力、化驗保障能力、化驗室管理能力三個二級指標(biāo)及支撐二級指標(biāo)的多個底層指標(biāo)。

(1)化驗任務(wù)完成能力(A1):針對化驗室在接到上級安排任務(wù)后組織相關(guān)人員完成化驗任務(wù)的能力進(jìn)行衡量。其底層支撐指標(biāo)為:

· 人員安排合理性(U1):針對具體化驗任務(wù),崗位人員進(jìn)行分工合作,相互配合,共同完成。

· 崗位人員能力(U2):各個崗位人員完成化驗的能力水平,可通過專業(yè)培訓(xùn)提高化驗?zāi)芰Α?/p>

· 化驗設(shè)備有效性(U3):化驗設(shè)備能有效支撐化驗工作的能力,受設(shè)備化驗精度及可靠性影響。

(2)化驗保障能力(A2):針對化驗室為化驗任務(wù)順利完成提供各項保障的能力進(jìn)行衡量。其底層支撐指標(biāo)為:

· 化驗用房保障(U4):部分化驗項目的進(jìn)行需要在專門的化驗間進(jìn)行,并且某些樣品的化驗不能在同一個化驗間進(jìn)行。

· 化驗設(shè)備保障(U5):樣品的化驗需要使用到相關(guān)的儀器設(shè)備,保障化驗的順利進(jìn)行。

· 化驗藥品保障(U6):部分樣品的化驗需要使用各種藥品試劑,包括現(xiàn)成的和現(xiàn)配制的。

· 化驗安全保障(U7):樣品的取樣過程中需要穿戴防護(hù)裝具,化驗間需要有相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備。

(3)化驗室管理能力(A3):針對化驗室為保證化驗任務(wù)的順利完成進(jìn)行各項管理的能力進(jìn)行衡量。其底層支撐指標(biāo)為:

· 人員管理(U8):化驗室的人員管理包含各個崗位人員的配置以及人員在位率、崗位人員的能力培養(yǎng)等內(nèi)容。

· 文件管理(U9):包含實驗室體系文件、化驗記錄、儀器設(shè)備使用記錄以及各類化驗結(jié)果報告等文件的管理。

· 儀器設(shè)備管理(U10):包含儀器設(shè)備定期保養(yǎng)、檢修,精密儀器的校正等內(nèi)容。

· 藥品試劑管理(U11):包含藥品試劑的定期補充,危險藥品試劑的專人負(fù)責(zé)管理。

3.2 基于AHP法的指標(biāo)權(quán)重確定

化驗室評估的指標(biāo)體系中,不同指標(biāo)在體系中所占地位不同,為了表示各指標(biāo)因素的相對關(guān)系,給不同的因素賦予不同的權(quán)重,采用AHP法確定權(quán)重[5],可以將決策者的專業(yè)知識和經(jīng)驗判斷充分給予量化,克服其他方法的弊端。進(jìn)行層次分析首先要把一個決策問題描述為一個遞階層次結(jié)構(gòu)模型,然后進(jìn)行定量分析計算。以指標(biāo)體系中第二層目標(biāo)為例,建立求解判斷矩陣,確定這一組三個因素的相對重要性或相對價值。構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣,判斷矩陣中的各元素數(shù)據(jù)來自化驗室相關(guān)人員調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,并滿足T.L.Saaty[6]提出的1～9標(biāo)度,如表1所示。

表1 AHP的比例標(biāo)度

根據(jù)表1的標(biāo)度可以構(gòu)建二級指標(biāo)的判斷矩陣,即二級指標(biāo)之間相對重要性的比較。如表2所示。

表2 二級指標(biāo)的相對重要性

采用方根法進(jìn)行權(quán)重計算:

1) 求A中各行元素的積:

M1=15,M2=1,M3=1/15。

2) 求Mi的n(n=3)次方根:

3) 對向量w=(2.4662,1,0.4055)T做歸一化處理:

sum=2.4662+1+0.4055=3.8717
w1=2.4662/sum=0.6370
w2=1/sum=0.2583
w3=0.4055/sum=0.1047

w0=(0.6370,0.2583,0.1047)T即為所求特征向量。

4) 求λmax:

5) 一致性檢驗:

由此可知得到的權(quán)重向量是符合要求的。

同理按照上述步驟得到二級指標(biāo)的支撐指標(biāo)權(quán)重如表3～表5所示。

表3 二級指標(biāo)A1的底層支撐指標(biāo)權(quán)重

表4 二級指標(biāo)A2的底層支撐指標(biāo)權(quán)重

表5 二級指標(biāo)A3的底層支撐指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)上述計算,判斷矩陣A,A1,A2,A3都具有滿意的一致性,進(jìn)一步可以得出二級指標(biāo)對評估總目標(biāo)的組合權(quán)重ωi(i=1,2,…,11),如圖1所示。

4 基于灰色理論的化驗室評估

4.1 求指標(biāo)的樣本評估矩陣

指標(biāo)體系中最底層有m=11個評估指標(biāo),假設(shè)有p=5名專家參與化驗室評估,打分采用10分制,評分標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

圖1 化驗室評估指標(biāo)體系及底層指標(biāo)權(quán)重

等級很差較差一般較好很好評分0～23～45～67～89～10

4.2 確定評估灰類

確定評估灰類是要確定評估灰類的等級數(shù)、灰類的灰數(shù)以及灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù),針對具體對象,通過定性分析確定。常用的白化權(quán)函數(shù)有[7]:

1)上端級,灰數(shù)為?∈[0,d1,∞],其白化權(quán)函數(shù)如式(1):

(1)

2) 中間級,灰數(shù)為?∈[0,d1,2d1],其白化權(quán)函數(shù)如式(2):

(2)

3) 下端級,灰數(shù)為?∈[0,d1,d2],其白化權(quán)函數(shù)如式(3):

(3)

在對化驗室的評估中,將指標(biāo)的評分等級劃分為優(yōu)、良、中、差四個等級,對應(yīng)四個評估灰類,即N=1,2,3,4。N=1,設(shè)定灰數(shù)?1∈[0,9,∞),白化權(quán)函數(shù)為f1,如圖2(a)所示;N=2,設(shè)定灰數(shù)為?2∈[0,7,14],白化權(quán)函數(shù)為f2,如圖2(b)所示;N=3,設(shè)定灰數(shù)為?3∈[0,5,10],白化權(quán)函數(shù)為f3,如圖2(c)所示;N=4,設(shè)定灰數(shù)為?4∈[0,2,4],白化權(quán)函數(shù)為f4,如圖2(d)所示。

圖2 白化權(quán)函數(shù)

4.3 計算灰色評估系數(shù)和權(quán)重

指標(biāo)U1屬于四個評估灰類的灰色評估權(quán)重分別為

r1,1=0.3772;r1,2=0.4084;r1,3=0.2144;r1,4=0。

同理可求得指標(biāo)U2到U11的灰色評估權(quán)重,構(gòu)成灰色評估權(quán)重矩陣R為

4.4 計算綜合聚類系數(shù)和評估結(jié)果

設(shè)評估對象關(guān)于第N個灰類的綜合聚類系數(shù)為σN,則:

(4)

化驗室關(guān)于四個灰類的綜合聚類系數(shù)分別為

5 結(jié)語

本文根據(jù)化驗室體系文件中對化驗室建設(shè)和管理的要求,結(jié)合化驗室實際情況構(gòu)建了化驗室評估指標(biāo)體系,應(yīng)用AHP和灰色理論對化驗室進(jìn)行了評估,對如何科學(xué)、客觀、公正地評估化驗室建設(shè)與管理進(jìn)行了有意義的探索。

[1] 張最良.軍事運籌學(xué)[M].北京:軍事科學(xué)出版社,1993.

[2] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程[M].武漢:華中工學(xué)院出版社,1996.

[3] 閆字花,李誼,黃寧.GJB2725A-2001《測試實驗室和校準(zhǔn)實驗室通用要求》[M].北京:總裝,2001.

[4] 駱正清,楊善林.層次分析法中幾種標(biāo)度的比較[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,2004,24(9).

[5] 褚凡,梁濤.灰色層次分析法在炮兵部隊作戰(zhàn)能力評估中的應(yīng)用[J].指揮控制與仿真,2011,33(2):52-54.

[6] Saaty T L. The analytic network process: Decision making with dependence and feedback[M]. Pittsburgh: RWS Publications, PA,2001.

[7] 劉鋼,周智超,沈醫(yī)文.基于AHP和灰色評估法的水面艦艇編隊作戰(zhàn)效能評估[J].指揮控制與仿真,2007,29(3):69-73.

Research on Evaluation System of Chemical Analysis Laboratory

ZHANG Bin ZONG Songkun

(Xichang Satellite Launch Center, Wenchang 571300)

In the space launch activities, chemical analysis lab undertakes the important task of propellant tests. In this paper, laboratory evaluation index system is constructed for the actual situation. Laboratory assessments are studied by AHP and gray theory. The specific process evaluation is given and laboratory assessment of the lack of clear targets and standards issues are resolved. A good guidance is provided for further laboratory construction and management.

chemical analysis laboratory, evaluation indicators, AHP, grey theory

2014年10月11日,

2014年11月20日

張斌,男,碩士,助理工程師,研究方向:指揮控制系統(tǒng)優(yōu)化、低溫化驗分析。宗松坤,男,工程師,研究方向:推進(jìn)劑化驗分析。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.029