淺析如何剔除計量檢測中的異常數(shù)據(jù)

任懷峰

通遼市產(chǎn)品質(zhì)量計量檢測所 內(nèi)蒙古通遼 028000

1 異常數(shù)據(jù)剔除對計量檢測的重要性

開展計量檢測工作往往是為了給相關(guān)活動的開展提供科學(xué)參考，若計量檢測工作開展過程中存在異常數(shù)據(jù)且未有效剔除異常數(shù)據(jù)，很可能會導(dǎo)致計量檢測工作為相關(guān)活動提供的參考失去科學(xué)性，從而給相關(guān)活動的開展帶來阻礙，嚴(yán)重時造成生命及財產(chǎn)損失，威脅我國社會及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。比如，在某航天企業(yè)生產(chǎn)工作中，需對企業(yè)生產(chǎn)的電子元器件進(jìn)行計量檢測，在某種因素影響下，計量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)且未有效剔除異常數(shù)據(jù)影響導(dǎo)致電子元器件質(zhì)量不過關(guān)，若在電子元器件裝配使用時出現(xiàn)問題，那么企業(yè)不得不重新生產(chǎn)一批質(zhì)量過關(guān)的電子元器件，此時，該企業(yè)生產(chǎn)成本增加，對應(yīng)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益就有所降低，或者企業(yè)未發(fā)現(xiàn)電子元器件存在問題直接將其裝配與某設(shè)備上，導(dǎo)致設(shè)備使用過程中存在安全隱患，使得操作人員在使用設(shè)備時受傷。從上述例子可以看出，在企業(yè)生產(chǎn)過程中能否有效剔除異常數(shù)據(jù)保證計量檢測工作質(zhì)量，關(guān)系著生產(chǎn)安全與經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 計量檢測中異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因

2.1 外部環(huán)境因素導(dǎo)致計量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)

常見的外部環(huán)境因素有溫度、濕度等等，當(dāng)外部環(huán)境因素出現(xiàn)較大變動或外部環(huán)境較為惡劣，計量檢測工作很可能出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。比如，在石油企業(yè)在針對自身產(chǎn)品進(jìn)行計量檢測時，計量檢測數(shù)據(jù)很可能受到溫度變化影響出現(xiàn)異常，此時若不能有效剔除計量檢測中存在的異常數(shù)據(jù)，勢必會導(dǎo)致計量檢測工作精準(zhǔn)性較低。因此，在開展計量檢測工作時，相關(guān)人員必須考慮到外部環(huán)境因素的影響，通過采取有效技術(shù)方法盡可能減少檢測中存在的異常數(shù)據(jù)。例如，石油企業(yè)在針對自身產(chǎn)品進(jìn)行計量檢測之前，應(yīng)當(dāng)結(jié)合過往計量檢測的經(jīng)驗與其他相關(guān)研究結(jié)果，對檢測過程中的溫度進(jìn)行關(guān)注與控制，一般來講，為減少計量檢測中的異常數(shù)據(jù)，多數(shù)情況下會在外界溫度為15℃～25℃時開展計量檢測工作[2]。

2.2 檢測人員專業(yè)能力欠缺導(dǎo)致計量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)

檢測人員專業(yè)能力不過關(guān)可能導(dǎo)致計量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，第一，因檢測人員專業(yè)能力不過關(guān)，在操作某些檢測儀器時不夠謹(jǐn)慎或記錄讀取數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤操作，都可能導(dǎo)致計量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)；第二，檢測人員專業(yè)能力欠缺，無法采取某些操作水平要求更高、更加精準(zhǔn)的檢測方法，也會增大計量檢測中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的可能；第三，不同的檢測人員在開展計量檢測工作時水平不一，再加上不同檢測人員對溫度、濕度等外部環(huán)境因素的理解不同，所以在很多時候不同檢測人員的計量檢測數(shù)據(jù)差異較為明顯，容易導(dǎo)致計量檢測中存在異常數(shù)據(jù)。

2.3 計量檢測設(shè)備存在問題導(dǎo)致計量檢測出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)

計量檢測設(shè)備是否性能良好關(guān)系著計量檢測的工作質(zhì)量，換言之，計量檢測設(shè)備存在問題可能導(dǎo)致計量檢測出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，比如因相關(guān)人員未按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范對某計量檢測設(shè)備進(jìn)行日常監(jiān)控與維護(hù)，導(dǎo)致該計量檢測設(shè)備靈敏度有所下降，在后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，若檢測人員未發(fā)現(xiàn)靈敏度下降的問題，照舊使用該設(shè)備進(jìn)行計量檢測，就可能出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。此時，若不能有效剔除異常數(shù)據(jù)，直接將該數(shù)據(jù)用于后續(xù)環(huán)節(jié)當(dāng)中，就可能導(dǎo)致計量檢測工作不能取得預(yù)期成效，相關(guān)活動的開展無法參考科學(xué)的計量檢測結(jié)果。

3 計量檢測中異常數(shù)據(jù)的剔除方法

3.1 計量檢測中常用的四種異常數(shù)據(jù)剔除方法

作為計量檢測工作的重要內(nèi)容之一，計量檢測中異常數(shù)據(jù)的剔除關(guān)系著數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，影響著計量檢測工作的最終質(zhì)量。常用的異常數(shù)據(jù)剔除方法如下表。在剔除計量檢測中存在的異常數(shù)據(jù)時，3α數(shù)據(jù)剔除法、狄克遜準(zhǔn)則剔除法、t值檢測數(shù)據(jù)剔除法、肖維勒數(shù)據(jù)剔除法、格布拉斯數(shù)據(jù)剔除法均較為常用。在利用上述方法對計量檢測中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除時，應(yīng)結(jié)合實際情況選用最合適的某一種方法或某幾種方法，不過結(jié)合上述方法的實際運用情況來看，當(dāng)幾種剔除方法同時運用于計量檢測異常數(shù)據(jù)剔除時，往往能容易取得較好的異常數(shù)據(jù)剔除效果。

3.2 計量檢測中異常數(shù)據(jù)的剔除案例

方法一：計量檢測中異常數(shù)據(jù)的3α數(shù)據(jù)剔除法。在計量檢測中異常數(shù)據(jù)剔除時，3α數(shù)據(jù)剔除法是常用的異常數(shù)據(jù)剔除方式之一，其數(shù)據(jù)剔除公式是∣Xd-X∣＞3α，通過這個公式，將計量檢測數(shù)據(jù)代入其中，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行剔除，以提升計量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

方法二：計量檢測中異常數(shù)據(jù)的狄克遜準(zhǔn)則剔除法。狄克遜準(zhǔn)則剔除法的特點可以多次剔除異常值，但每次運用公式只能剔除一個異常值，需要多次使用公式進(jìn)行剔除。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)的數(shù)量選擇對應(yīng)的γij，γ’ij的計算公式，選擇顯著水平α值及檢測數(shù)據(jù)個數(shù)n確定狄克遜檢驗臨界值D（α，n），取γij，γ’ij中的大值與臨界值D（α，n）比較，如果γij，γ’ij中的大值大于臨界值D（α，n）則γij，γ’ij中的大值對應(yīng)的數(shù)據(jù)值為異常值，如果檢測數(shù)據(jù)中還懷疑異常值，則可以再次應(yīng)用這種方法，進(jìn)行異常值判定。

方法三：計量檢測中異常數(shù)據(jù)的t值檢測數(shù)據(jù)剔除法。t值檢測數(shù)據(jù)剔除法是以檢測數(shù)據(jù)外部的一個數(shù)據(jù)值作為參照整體，并對整體數(shù)據(jù)集進(jìn)行假設(shè)，采用正態(tài)分布的形式，將參照值作為數(shù)據(jù)計量樣本，然后通過計量檢測數(shù)據(jù)與計量檢測樣本進(jìn)行比對，現(xiàn)實出計量檢測數(shù)據(jù)的隸屬總體，并最終對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。

方法四：肖維勒數(shù)據(jù)剔除法。肖維勒數(shù)據(jù)剔除法的計量檢測數(shù)據(jù)公式為∣Xd-X∣＞W(wǎng)n·α，是通過互相獨立計量檢測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合對比，當(dāng)計量檢測數(shù)據(jù)的測量值達(dá)到公式要求標(biāo)準(zhǔn)后，計量檢測出的數(shù)據(jù)數(shù)值Xd就可以判定為異常數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行剔除。

方法五：格布拉斯數(shù)據(jù)剔除法。格布拉斯數(shù)據(jù)剔除法也是計量檢測中常見的異常數(shù)據(jù)剔除方法，是以Xd計量檢測的測量數(shù)據(jù)，計量檢測數(shù)據(jù)的平均值以X來進(jìn)行表示，計量檢測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差由S表示，并查表獲得G(α,n)，因此計量檢測異常數(shù)據(jù)剔除公式為∣Xd-X∣≥G(α,n)S。

為進(jìn)一步對“如何剔除計量檢測中的異常數(shù)據(jù)”進(jìn)行說明，下面將聯(lián)系案例，圍繞上述剔除方法展開討論。案例如下：在某次次計量檢測時得到數(shù)據(jù) 10.003、10.205、10.219、10.221、10.229、10.231、10.313、10.321、10.343、10.346，此時需 剔除異常數(shù)據(jù)。經(jīng)判定得出，采用方法一、二、三、四、五分別對計量檢測中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷時，得出的結(jié)果都是10.346為異常值。結(jié)合實際判斷過程來看，在計量檢測中進(jìn)行異常數(shù)據(jù)剔除時，若試圖加快異常數(shù)據(jù)剔除工作的速度，可采取以下措施：措施一，檢測人員可先質(zhì)疑計量檢測數(shù)據(jù)中最大值、最小值，比如在此案例中，可先假設(shè)10.003或10.346就是異常數(shù)據(jù)，然后針對10.003和10.346進(jìn)行異常數(shù)據(jù)判定，這是因為在多數(shù)情況下，若一組檢測數(shù)據(jù)的最大值與最小值皆不是異常數(shù)據(jù)則意味著該組數(shù)據(jù)中存在異常數(shù)據(jù)的可能性很小，換言之，在計量檢測得到一組數(shù)據(jù)當(dāng)中，最大值和最小值往往更容易是異常數(shù)據(jù)，結(jié)合本案例異常數(shù)據(jù)判斷結(jié)果來看，該案例的異常數(shù)據(jù)的確是最大值；措施二，可通過檢測樣本數(shù)據(jù)量n大小選擇對應(yīng)的經(jīng)驗方法，初步判斷計量檢測過程中得到一組數(shù)據(jù)中是否存在異常數(shù)據(jù)，以此來加快異常數(shù)據(jù)剔除工作的效率，比如，上述案例當(dāng)中可先設(shè)定好統(tǒng)計量，若規(guī)定范圍完全包括統(tǒng)計量，則意味著該統(tǒng)計量呈正態(tài)分布，則可初步判定該組數(shù)據(jù)中不存在異常數(shù)據(jù)，從而加快異常數(shù)據(jù)的剔除速率[3]。

4 結(jié)語

計量檢測工作對于我國科技發(fā)展已經(jīng)工業(yè)生產(chǎn)都具有重要意義，保證計量檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，能夠為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的開展提供數(shù)據(jù)保障。實際工作中，在采用3α數(shù)據(jù)剔除法、狄克遜準(zhǔn)則剔除法、t值檢測數(shù)據(jù)剔除法、肖維勒數(shù)據(jù)剔除法、格布拉斯數(shù)據(jù)剔除法剔除異常數(shù)據(jù)時，可將上述方法結(jié)合在一起用于異常數(shù)據(jù)剔除，以此進(jìn)一步提高異常數(shù)據(jù)的剔除質(zhì)量，保證計量檢測工作質(zhì)量并為相關(guān)活動的開展提供科學(xué)、合理的參考信息。