方差分析和t檢驗(yàn)在能力驗(yàn)證作業(yè)指導(dǎo)書編寫中的應(yīng)用

陳鈞 曾博 林道祺 盧棟呈 王珊珊

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司 廣州 266000）

引言

在能力驗(yàn)證計(jì)劃的實(shí)施過程中，能力提供者應(yīng)向參加者發(fā)送能力驗(yàn)證樣品和作業(yè)指導(dǎo)書。對(duì)于能力驗(yàn)證樣品，能力提供者通常都會(huì)進(jìn)行樣品均勻性/穩(wěn)定性檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)以確保能力驗(yàn)證中出現(xiàn)的不滿意結(jié)果不歸咎于樣品之間或樣品本身的變異性。而作業(yè)指導(dǎo)書通常是要求參加者按照大多數(shù)日常檢測(cè)樣品的處理方式進(jìn)行測(cè)試，但是對(duì)于一些特殊情況，比如存在多種測(cè)試方法可選擇、不同的試驗(yàn)布置等，這些差異有可能導(dǎo)致參加者結(jié)果出現(xiàn)偏差。另外，指導(dǎo)書的要求還要結(jié)合樣品的特征進(jìn)行編寫。為此，我們需要結(jié)合能力驗(yàn)證樣品明確作業(yè)指導(dǎo)書的要求，特別是對(duì)于試驗(yàn)方法、步驟等的要求，以確保能力驗(yàn)證中出現(xiàn)的不滿意結(jié)果不歸咎于作業(yè)指導(dǎo)書中的未明確規(guī)定。那么如何保證作業(yè)指導(dǎo)書中的要求是否明確呢？比如端子騷擾電壓測(cè)試中通常有三種測(cè)試布置可供選擇，對(duì)于本次能力驗(yàn)證計(jì)劃的樣品，這三種測(cè)試布置是否可以任意選擇？會(huì)不會(huì)因?yàn)檫x擇的測(cè)試布置方式不同導(dǎo)致結(jié)果存在大的差異？采用什么方法來評(píng)價(jià)采用不同的測(cè)試布置會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)不一致？本文將應(yīng)用方差分析和t檢驗(yàn)方法來幫助更好地明確作業(yè)指導(dǎo)書的要求。

1 應(yīng)用方差分析方法明確作業(yè)指導(dǎo)書的要求

為了避免因作業(yè)指導(dǎo)書要求不明確導(dǎo)致參加者結(jié)果出現(xiàn)偏離，本文引入方差分析和t檢驗(yàn)評(píng)價(jià)作業(yè)指導(dǎo)書的要求是否合理，是否會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。以下我們將以舉例說明的方式闡述。

例1，在一次端子騷擾電壓試驗(yàn)的能力驗(yàn)證計(jì)劃中，能力驗(yàn)證提供者設(shè)計(jì)了一款信號(hào)發(fā)生器作為樣品。那么這里首先就有一個(gè)問題：該樣品采用0.8 m高試驗(yàn)桌測(cè)試和采用0.4 m高試驗(yàn)桌測(cè)試，結(jié)果是否存在顯著差異？

于是我們需要對(duì)該樣品分別用0.4 m高試驗(yàn)桌和0.8 m高試驗(yàn)桌進(jìn)行測(cè)試，但是需要測(cè)試幾次？得出的測(cè)試數(shù)據(jù)后，如何評(píng)價(jià)是否有差異？差多少算有顯著性差異？對(duì)此我們應(yīng)用t檢驗(yàn)法評(píng)價(jià)這兩組數(shù)據(jù)的差異性，具體操作如下：

1）同一測(cè)試人員采用相同測(cè)試方法在同一套測(cè)試系統(tǒng)中，對(duì)同一樣品分別放置于0.4 m高試驗(yàn)桌和0.8 m高試驗(yàn)桌進(jìn)行6次測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1。

2）采用t檢驗(yàn)進(jìn)行分析，結(jié)果如表2。

從以上表格易知：計(jì)算的t統(tǒng)計(jì)量大于ta(10)臨界值，表明在顯著性水平a=0.05時(shí)，樣品在0.4 m高試驗(yàn)桌和0.8 m高試驗(yàn)桌的測(cè)試結(jié)果存在顯著性差異。

從以上t檢驗(yàn)方法得出，該樣品在0.4 m高試驗(yàn)桌和0.8 m高試驗(yàn)桌時(shí)，測(cè)試結(jié)果存在顯著性差異。因此，我們?cè)诰帉懽鳂I(yè)指導(dǎo)書時(shí)，應(yīng)明確參加者采用0.4 m高試驗(yàn)桌或0.8 m高試驗(yàn)桌。

例2，在一次端子騷擾電壓試驗(yàn)的能力驗(yàn)證計(jì)劃的作業(yè)指導(dǎo)書編寫中，能力驗(yàn)證提供者對(duì)測(cè)試是否需要預(yù)熱？如果預(yù)熱，預(yù)熱多久合適存在疑問，需要考察不同的預(yù)熱時(shí)間是否會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生顯著性影響。為此，專門設(shè)置了預(yù)熱5 min后測(cè)試、預(yù)熱10 min后測(cè)試、預(yù)熱15 min后測(cè)試、預(yù)熱20 min后測(cè)試四種測(cè)試條件，每種測(cè)試條件進(jìn)行6次重復(fù)性測(cè)試。并應(yīng)用單因子方差分析進(jìn)行分析，具體操作如下：

1）分別在預(yù)熱5 min后測(cè)試、預(yù)熱10 min后測(cè)試、預(yù)熱15 min后測(cè)試、預(yù)熱20 min后測(cè)試四種測(cè)試條件下進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試，測(cè)試次數(shù)分別為6次。結(jié)果數(shù)據(jù)如表3。

2）采用單因子方差分析，結(jié)果如表4。

從表4知，F(xiàn)≤F0.05(3,20)表明該樣品在預(yù)熱5 min后測(cè)試、預(yù)熱10 min后測(cè)試、預(yù)熱15 min后測(cè)試、預(yù)熱20 min后測(cè)試無差別。

因此，我們?cè)诰帉懽鳂I(yè)指導(dǎo)書時(shí) ，可以規(guī)定對(duì)樣品進(jìn)行至少5 min預(yù)熱至多20 min預(yù)熱后進(jìn)行測(cè)試，至于預(yù)熱少于5 min或者預(yù)熱超過20 min的情形，由于沒有進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，可能會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。在能力驗(yàn)證計(jì)劃實(shí)施過程中，如果有參加者沒有按照作業(yè)指導(dǎo)書要求，即預(yù)熱不足5 min或者預(yù)熱超過20 min后測(cè)試，而導(dǎo)致結(jié)果不滿意，則不應(yīng)該歸咎于作業(yè)指導(dǎo)書未明確要求。

限于篇幅，本文僅舉兩個(gè)例子，說明方差分析和t檢驗(yàn)在作業(yè)指導(dǎo)書編寫中的應(yīng)用，幫助能力驗(yàn)證提供者明確作業(yè)指導(dǎo)書的要求而避免因作業(yè)指導(dǎo)書要求未明確而導(dǎo)致參加者結(jié)果不滿意。在實(shí)際作業(yè)指導(dǎo)書編寫中，因?yàn)椴煌臏y(cè)試要求，不同的樣品特性，需要驗(yàn)證之處還有很多很多，比如環(huán)境溫度的要求是否合理、各種方法之間的差異、預(yù)處理時(shí)間的差異等等，都可以應(yīng)用方差分析和t檢驗(yàn)進(jìn)行實(shí)證。

表1 0.8 m試驗(yàn)桌和0.4 m試驗(yàn)桌測(cè)試結(jié)果

表2 0.8 m試驗(yàn)桌和0.4 m試驗(yàn)桌測(cè)試數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)結(jié)果

表3 預(yù)熱5 min后、預(yù)熱10 min后、預(yù)熱15 min后、預(yù)熱20 min后測(cè)試結(jié)果

表4 不同預(yù)熱時(shí)間測(cè)試結(jié)果單因子方差分析結(jié)果

2 結(jié)論及進(jìn)一步的研究

本文應(yīng)用了方差分析和t檢驗(yàn)方法來幫助作業(yè)指導(dǎo)書編寫，明確作業(yè)指導(dǎo)書的要求，避免因作業(yè)指導(dǎo)書要求模糊而導(dǎo)致參加者結(jié)果不滿意。能力驗(yàn)證作業(yè)指導(dǎo)書的編寫是很重要的，不僅僅是參考標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)編寫就行的，而應(yīng)該結(jié)合樣品特性，特別對(duì)于一些特殊情況，是需要應(yīng)用科學(xué)方法進(jìn)行實(shí)證研究的。

方差分析和t檢驗(yàn)方法對(duì)于可以量化的單一因素差異性的評(píng)價(jià)，具有良好的效果，但是對(duì)于雙因素影響諸如環(huán)境溫度和濕度的聯(lián)合影響以及多因素影響的實(shí)證，可能需要進(jìn)一步研究，對(duì)于單因素的不同水平的選取，也是值得進(jìn)一步研究的。