集團化實驗室間比對方法與結果評價研究

邵 穎

(山西華陽集團新能股份有限公司 選煤質量管理中心, 山西 陽泉 045000)

實驗室間比對是按照預先規(guī)定的條件, 由2個或多個實驗室對相同或類似物品進行測量或檢測的組織、 實施和評價[1], 從而確定實驗室能力, 識別實驗室存在的問題和實驗室間的差異,是判斷和監(jiān)控實驗室能力的有效手段[2]。 CNASCL01: 2018 《檢測和校準實驗室能力認可準則》也明確要求, 可行和適當時, 實驗室應通過與其他實驗室的結果比對監(jiān)控能力水平[1]。

作為集團化實驗室, 山西華陽選煤質量管理中心已有10 個實驗室通過中國合格評定國家認可委員會(CNAS)的認可, 除每年參加國家權威機構組織的能力驗證試驗外, 還定期開展內部實驗室間的比對試驗, 一方面通過比對試驗來實時監(jiān)測各實驗室的檢測能力, 另一方面通過數據的趨勢分析識別實驗室存在的潛在風險, 及時采取應對措施加以改進和預防, 從而不斷提升實驗室的檢測能力, 持續(xù)滿足CNAS 認可準則的要求。

1 實驗室間比對方案

實驗室間比對能否有效開展, 科學、 合理地制定比對方案是關鍵。 方案通常應明確參比部門、 比對樣品、 比對項目、 檢測方法和完成時限等, 同時還應選擇科學有效的統計分析方法對參加實驗室的檢測能力進行客觀評價[3-4]。

1.1 參比部門

集團化實驗室在選擇參比部門時, 應覆蓋到所有實驗室, 或根據集團規(guī)模大小分區(qū)域、 分類別進行。 本案例組織了所屬的10 個已獲認可的實驗室, 包括1 個中心實驗室和9 個駐礦實驗室。

1.2 比對樣品

集團化實驗室可以根據自身情況分區(qū)域、 分煤種, 選擇比較穩(wěn)定的煤源作為比對樣品。 本例按照國標方法采取了某礦的篩選末煤(無煙煤),經過自然干燥、 破碎、 混勻后, 全部通過80 目篩(小于0.2 mm)[5-6]。 經均勻性和穩(wěn)定性檢驗合格后, 分成10 份裝瓶, 每份質量不少于100 g, 煤樣編號為BD322101-01～BD322101-10。

1.3 比對項目及檢測方法

不同用途的煤炭, 其評價煤質的指標不同。評價動力煤的主要指標是灰分、 揮發(fā)分、 全硫和發(fā)熱量, 這些指標是煤炭貿易中計價的主要依據, 也是集團化實驗室開展較多的檢測項目, 故作為常規(guī)比對項目。 實驗室也可優(yōu)先選擇不能參加權威機構組織的能力驗證, 或選擇在能力驗證活動中出現過可疑值和離群值的檢測項目進行比對。 比對項目及檢測方法見表1。

表1 比對項目及檢測方法

1.4 結果評價

(1)均勻性檢驗: 參照CNAS-GL003: 2018《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》, 利用單因子方差分析法對其均勻性進行評價[7]。

(2)穩(wěn)定性檢驗: 對于某些性質較不穩(wěn)定的檢測樣品, 需進行穩(wěn)定性檢驗, 檢驗方法參照CNAS-GL003: 2018 《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》。 本例中的比對樣品為日常外運商品煤, 根據多年的工作經驗, 樣品在傳遞和測試期間品質穩(wěn)定, 故未再進行穩(wěn)定性檢驗。

(3) 比對結果評價: 參照CNAS-GL002:2018 《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》, 使用基于穩(wěn)健統計的統計量Z 比分數(中位值和標準化IQR)評判結果[8]。

1.5 結果判定準則

(1) | Z| ≤2 為滿意結果;

(2)2＜| Z | ＜3 為有問題(可疑)結果, 用“*” 號表示;

(3) | Z | ≥3 為不滿意(離群)結果, 用“ §” 號表示。

1.6 其他要求

實驗室在接收到樣品后, 應根據樣品的性質、 特殊項目對樣品的要求, 確定檢測時限, 保證樣品在測試期間穩(wěn)定, 對結果的離散性無顯著性影響。 檢測過程中應合理選擇、 使用與被測樣品性質、 含量相近的標準物質進行監(jiān)控。

2 試驗結果評價

2.1 均勻性檢驗結果評價

按照CNAS-GL003: 2018 《能力驗證樣品均勻性和穩(wěn)定性評價指南》, 本例比對煤樣BD322101 的均勻性檢驗采用緩慢灰化法測定煤中灰分的方法進行, 每瓶樣品重復測定2 次, 利用單因子方差分析法對檢驗結果進行統計處理。均勻性檢驗結果見表2, 方差分析結果見表3。

表2 均勻性檢驗結果

表3 方差分析結果

結論: 從F 表中查得F0.05(9,10)= 3.02, 因F=1.919＜3.02, 樣品間方差與樣品內方差沒有顯著性差異, 所以比對煤樣BD322101 是均勻的。

2.2 比對試驗結果評價

常用的實驗室間比對數據統計分析方法有穩(wěn)健(Robust)統計法、 格拉布斯檢驗法(Grubbs)及科克倫(Cochran)檢驗法。 實際工作中, 使用不同的統計方法對同一比對試驗的分析結論不盡相同,特別是在離群值的判別上, 可能存在較大差異[9]。本例采用CNAS-GL002 《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》 中推薦的穩(wěn)健(Robust)統計的統計量Z 比分數對數據進行分析評價, 該數據處理方法能減小或消除離群值對統計結果的影響[10], 更有利于反映數據列的集中特征。

(1)灰分測定結果共報出20 個檢測結果, 灰分結果及統計數據見表4。

表4 灰分結果及統計數據

從表4 可以看出: | Z| ≤2 為滿意結果的9個部門, 占參加實驗室的90%; 2＜| Z| ＜3 為有問題(可疑)結果的1 個部門, 占參加實驗室的10%。 無離群結果。

(2)灰分-實驗室間ZB 和實驗室內ZW 的系列直方圖見圖1 和圖2, 從直方圖看到駐礦站7與其他實驗室的測試結果有明顯差異。

圖1 灰分-實驗室間ZB 系列直方圖

圖2 灰分-實驗室內ZW 系列直方圖

(3)全硫測定結果共報出20 個檢測結果, 全硫結果及統計數據見表5。

從表5 可以看出: | Z| ≤2 為滿意結果的9個部門, 占參加實驗室的90%; | Z| ＞3 為離群結果的1 個部門, 占參加實驗室的10%。 無可疑結果。

表5 全硫結果及統計數據

(4)全硫-實驗室間ZB 和實驗室內ZW 的系列直方圖見圖3 和圖4, 從直方圖看到, 駐礦站6 的內部測試結果有明顯差異。

圖3 全硫-實驗室間ZB 系列直方圖

圖4 全硫-實驗室內ZW 系列直方圖

(5)揮發(fā)分和發(fā)熱量的測定結果分別報出20個檢測結果, 均為滿意值。 實驗室按照評價方法建立了相應的數據統計表和直方圖, 為后期的比對結果分析提供查證資料, 也便于實驗室發(fā)現結果的趨勢性變化, 及早采取預防措施。 因選用的 評價方式相同, 本例不再列舉相應圖表。

3 技術建議

在實驗室間的比對活動中, 對不滿意結果的正確處理尤為重要, 它是實驗室檢測能力能否有效提升的重要保證, 結合本例給出以下技術建議。

(1)可疑值處理。 表4 中, 駐礦站7 的灰分-實驗室間ZB 值為2.42, 即2＜| ZB | ＜3 為可疑值, 圖1 也能明顯看到駐礦站7 與其他實驗室間有明顯差異。 說明駐礦站7 在灰分項目的檢測中存在一定的系統誤差, 但誤差在可控范圍。 雖然可疑結果可以接受, 但是該實驗室應關注灰分項目的測試情況, 當發(fā)展趨勢異常應立即采取應對措施, 以降低結果出現偏離的風險。

(2)離群值處理。 表5 中, 駐礦站6 的全硫-實驗室內ZW 值為-3.05, 即| ZW | ＞3 為離群值, 圖2 也能明顯看到駐礦站6 的內部測試結果有明顯差異。 說明駐礦站6 在全硫測定過程中存在較大的隨機誤差。 該實驗室內應從儀器設備性能、 儀器設備標定核查的可靠性、 試驗條件的控制、 試驗材料的質量、 操作人員的技能和執(zhí)行標準的規(guī)范性等方面去查找原因, 并制定針對性的糾正措施。

(3)依據CNAS-RL02: 2018 《能力驗證規(guī)則》 的相關規(guī)定[11], 實驗室應對可疑值或離群值啟動風險評估, 并采取預防和糾正措施。

4 結 語

實驗室運行是一個系統工程, 實驗室間比對是實驗室監(jiān)控結果有效性的重要方法, 同時也是實驗室開展內部質量控制的主要手段之一[12]。實驗室應參照CNAS-CL01: 2018 《檢測和校準實驗室能力認可準則》 的相關規(guī)范要求建立完善《質量手冊》、 《程序文件》、 《作業(yè)文件》 等管理體系, 通過層次化的管理, 充分利用比對結果評價對可疑值和離群值進行有效控制, 促進實驗室檢測能力的提升, 保證檢測結果的準確、 可靠。