質(zhì)量控制圖在實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制中的應(yīng)用

作者：李興權(quán)，工程師，碩士研究生，研究方向：食品檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究。

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制活動(dòng)中，采用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或者質(zhì)控樣是比較常見(jiàn)的方式，得到的結(jié)果除了進(jìn)行單次的符合性評(píng)價(jià)外，還應(yīng)分析質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的趨勢(shì)。在GB/T 27025-2008《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》5.9.2中，明確要求“應(yīng)分析質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)將要超出預(yù)先確定的判據(jù)時(shí)，應(yīng)采取有計(jì)劃的措施來(lái)糾正出現(xiàn)的問(wèn)題，并防止報(bào)告錯(cuò)誤的結(jié)果?！?/p>

繪制質(zhì)量控制圖是對(duì)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析的較好方法。通過(guò)質(zhì)量控制圖可以發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)活動(dòng)出現(xiàn)的異?；蛘呲厔?shì)，從而可以持續(xù)監(jiān)測(cè)檢測(cè)活動(dòng)的質(zhì)量。

檢測(cè)過(guò)程存在兩種變異。第一種變異為隨機(jī)變異，由“偶然原因”造成，一般是檢測(cè)過(guò)程固有的，無(wú)法消除的。第二種變異為系統(tǒng)性的變異。這種變異可歸因于某些可識(shí)別的、非固有的、并且至少在理論上可加以消除的原因。這些可識(shí)別的原因稱為“可查明原因”。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)變異時(shí)，應(yīng)查明原因，消除變異。利用多次檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)繪制的質(zhì)量控制圖可以判斷出檢測(cè)過(guò)程的變異是隨機(jī)變異還是系統(tǒng)變異。

質(zhì)量控制圖設(shè)計(jì)原理。對(duì)于同一被測(cè)量樣品，一般只要檢測(cè)結(jié)果比較多，檢測(cè)結(jié)果都服從正態(tài)分布。檢測(cè)結(jié)果位于分布中心μ附近μ±3σ區(qū)間內(nèi)的概率為99.73%，當(dāng)測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)在μ±3σ區(qū)間之外，就認(rèn)為測(cè)量結(jié)果異常。測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)在μ±2σ區(qū)間的概率為95.45，因此測(cè)量結(jié)果在2σ區(qū)域之外并在3σ之內(nèi)的概率為4.28%，此區(qū)域稱為警戒區(qū)。（見(jiàn)圖1）

圖1 正態(tài)分布示意圖

圖2 質(zhì)量控制圖示意圖

將圖1旋轉(zhuǎn)90°，得到如圖2所示的控制圖。縱坐標(biāo)為所采用的統(tǒng)計(jì)控制量，例如平均值X，中位值 ，實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)差s和極差R等。橫坐標(biāo)為時(shí)間，進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中必須按近似相等時(shí)間間隔取樣?？刂茍D設(shè)有三條界限，分別為控制中心線（CL），控制上限（UCL）和控制下限（LCL）。（見(jiàn)圖2）

質(zhì)量控制圖的分類。質(zhì)量控制圖必須成對(duì)使用，平均值或中位值控制圖可以體現(xiàn)系統(tǒng)效應(yīng)對(duì)檢測(cè)過(guò)程的影響，標(biāo)準(zhǔn)差或極差可以體現(xiàn)隨機(jī)效應(yīng)對(duì)檢測(cè)過(guò)程的影響。按采用統(tǒng)計(jì)量來(lái)分類，常見(jiàn)的質(zhì)量控制圖有：平均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖（X-s圖）、平均值-極差控制圖（X-R圖）、中位值-極差控制圖（Me-R圖）。由于樣本數(shù)量的限制等因素，在測(cè)量過(guò)程的實(shí)際應(yīng)用中通常選擇平均值—極差控制圖（X-R圖）。X圖即平均值圖可以考察檢測(cè)平均值的變異，R圖即極差圖可以考察檢測(cè)離散程度的變異。

質(zhì)量控制圖的繪制。以某一質(zhì)控樣品監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，來(lái)說(shuō)明X-R控制圖在質(zhì)量控制中的應(yīng)用。

某一質(zhì)控樣品檢測(cè)實(shí)例。表1是每隔一定時(shí)間，對(duì)某一批穩(wěn)定均勻的質(zhì)控樣品進(jìn)行檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)。一共有20組檢測(cè)數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)是在重復(fù)性條件下測(cè)量3次（X1，X2，X3）得到的。（見(jiàn)表1）

表1 檢測(cè)數(shù)據(jù)

19 0.1700 0.1567 0.1702 20 0.1698 0.1664 0.1600

繪制質(zhì)量控制圖，需要事先計(jì)算X和R圖的統(tǒng)計(jì)量，由于計(jì)算公式和計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，為了簡(jiǎn)便快速，我們可以利用SPSS軟件來(lái)繪制質(zhì)控圖。

利用SPSS19.0軟件，按表1格式將數(shù)據(jù)輸入軟件，在菜單欄依次選擇【分析】—【質(zhì)量控制】—【控制圖】，在彈出對(duì)話框中，變量圖表中選擇“X條形圖、R圖和s圖”，數(shù)據(jù)組織中選擇“個(gè)案為子組”點(diǎn)擊定義，將序號(hào)選入“標(biāo)注子組”，將X1，X2，X3選入“樣本框”，電機(jī)確定即可繪制出質(zhì)量控制圖。見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 極差質(zhì)量控制圖

圖4 均值質(zhì)量控制圖

從圖3中可以看出，第16點(diǎn)超出了控制上限，表明當(dāng)時(shí)組內(nèi)隨機(jī)變異較大，檢測(cè)出現(xiàn)異常，應(yīng)采取糾正措施。從圖4中可以看出，第8，19，20點(diǎn)超出了控制上限，為失控點(diǎn)，表明當(dāng)時(shí)的測(cè)量過(guò)程出現(xiàn)了異常。第11到16點(diǎn)連續(xù)6個(gè)點(diǎn)都在中心線的一側(cè)，可以認(rèn)為發(fā)生了異常的趨勢(shì)，應(yīng)采取預(yù)防措施。查找到原因后，應(yīng)剔除失控點(diǎn)并重復(fù)上述過(guò)程。

結(jié)論

質(zhì)量控制圖是常用的質(zhì)量控制手段，通過(guò)累積大量數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室可以通過(guò)針對(duì)每個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目建立質(zhì)控圖的方法，根據(jù)質(zhì)量控制圖中測(cè)量點(diǎn)分布狀況，持續(xù)監(jiān)測(cè)檢測(cè)活動(dòng)的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的異?；蛘呲厔?shì)，進(jìn)一步結(jié)合實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)工作的人員、設(shè)備、標(biāo)樣、方法、環(huán)境等影響條件展開(kāi)分析，及時(shí)采取預(yù)防或糾正措施，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。