實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制技術(shù).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除天馬行空官方博客：/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ群：175569632GBT XXXX200* 實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制技術(shù)利用控制樣品程序估計(jì)和監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測試方法結(jié)果的不確定度Laboratory quality control techniqueStandard Practice for Estimating and Monitoring the Uncertainty of Test Results of a Test Method in a Single Laboratory Using a Control Sample Program編 制 說 明一、本標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)來源GB/T XXXX-2007的制定已列入國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局2007年制、修訂國家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目序號為“國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局20070087-T-469”。本項(xiàng)任務(wù)由全國認(rèn)證認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口，遼寧出入境檢驗(yàn)檢疫局負(fù)責(zé)，定于2008年完成。該項(xiàng)目由遼寧出入境檢驗(yàn)檢疫局、山東出入境檢驗(yàn)檢疫局、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局、廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局、吉林出入境檢驗(yàn)檢疫局等單位組成標(biāo)準(zhǔn)起草工作組共同完成。二、本標(biāo)準(zhǔn)的制訂意義測量不確定度（Measurement Uncertainty，MU）是評定檢測和校準(zhǔn)水平的重要指標(biāo)，也是判定測量結(jié)果質(zhì)量高低的依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國際貿(mào)易的發(fā)展，國內(nèi)外對檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性提出了更高的要求，檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低需要在國際間得到評價(jià)和互相承認(rèn)；另外實(shí)驗(yàn)室在日常出具檢測報(bào)告和認(rèn)可考核工作中也都不可避免地涉及到檢測結(jié)果的MU分析和表達(dá)問題。因此，通過對MU應(yīng)用的調(diào)查研究，掌握國內(nèi)外最新的MU研究動態(tài)，結(jié)合我國實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況提出MU的科學(xué)評估規(guī)范，為解決困擾實(shí)驗(yàn)室的MU這一難題提供科學(xué)指南，是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的工作。目前，MU在各國的應(yīng)用存在較大差距。不少發(fā)達(dá)國家對此項(xiàng)工作的研究和應(yīng)用起步較早，重視并注意對測量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，積累了更為豐富的經(jīng)驗(yàn)，因而應(yīng)用日益廣泛。我國在這方面的研究起步相對較晚，目前在檢測實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域中的應(yīng)用尚處于研究和探討階段。對于MU的研究，國內(nèi)甚至國外發(fā)達(dá)國家都在投入大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行工作。因此，本標(biāo)準(zhǔn)起草組認(rèn)為我國也應(yīng)投入一定精力，開展MU方面的研究工作。 國際組織發(fā)布的測量不確定度表示指南（ISO GUM）和我國已發(fā)布的測量不確定度評定與表示（JJF1059-1999）的國家技術(shù)規(guī)范只給出了MU的通用規(guī)定和信息，對于日常的檢測工作中的應(yīng)用還需要在此基礎(chǔ)上針對不同領(lǐng)域和對象提出可操作性的評定指南。另外，檢測過程中影響MU的因素眾多，而且這些因素對MU合成的影響和貢獻(xiàn)也會隨檢測領(lǐng)域、檢測方法和檢測樣品的不同而明顯不同。美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2554的出臺，為適應(yīng)科技進(jìn)步和提高實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理水平，提供了可供借鑒的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)合作、交流以及檢測結(jié)果互認(rèn)的需求，由此，本標(biāo)準(zhǔn)擬對ASTM D2554進(jìn)行修改采用的轉(zhuǎn)換工作。三、國內(nèi)外MU研究簡介上世紀(jì)60年代，為能統(tǒng)一地評價(jià)測量結(jié)果的質(zhì)量，原美國標(biāo)準(zhǔn)局NBS（現(xiàn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST）的數(shù)理統(tǒng)計(jì)專家埃森哈特（Eisenhart）在研究“儀器校準(zhǔn)系統(tǒng)的精密度和準(zhǔn)確度估計(jì)”時(shí)就提出了采用MU的概念，并受到國際上的普遍關(guān)注。精密度、準(zhǔn)確性和不確定度評估與確立的活動開展，主要是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局NBS發(fā)起。NBS集中點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)確立測試方法和測量的精密度重要性，而準(zhǔn)確性視為精密度（測試結(jié)果的接近程度）和系統(tǒng)差異（偏倚）的合成，然后提交報(bào)告值的不確定度，標(biāo)志著“非準(zhǔn)確性的可信限度”。上世紀(jì)70年代，NBS在研究和推廣測量保證計(jì)劃（MAP）時(shí)，對MU定量表示又有了新的發(fā)展。術(shù)語“不確定度”源于英語“uncertainty”，原意為不確定、不穩(wěn)定、疑惑等，是一個(gè)定性表示名詞。現(xiàn)用于描述測量結(jié)果時(shí)，將其含義擴(kuò)展為定量表示，即定量表示測量結(jié)果的不確定度程度。此后許多年中，雖然“不確定度”這一術(shù)語已逐漸在各測量領(lǐng)域被越來越多的人采用，但具體表示方法并不統(tǒng)一。國際計(jì)量組織（CIPM和BIPM）提出了MU識別的要求，其主要是通過國際研究來對國家間的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以界定測量的能力。1980年，為求得MU評定和表示方法的國際統(tǒng)一，國際計(jì)量局（BIPM）在征求了32個(gè)國家的國家計(jì)量院以及五個(gè)國際組織的意見后，發(fā)出了推薦采用MU來評定測量結(jié)果的建議書，即INC-1（1980）。該建議書向各國推薦了采用MU的表示原則。1981年，第70屆國際計(jì)量委員會（CIPM）討論通過了INC-1（1980）建議書，并發(fā)布了一份CIPM建議書，即CI-1981。該建議書推薦的方法以INC-1（1980）為基礎(chǔ)，并要求在所有CIPM及其各咨詢委員會參與的國際比對及其他工作中，各參加者在給出測量結(jié)果時(shí)必須同時(shí)給出合成不確定度。1986年，ISO、IEC、國際計(jì)量局（BIPM）、國際法制計(jì)量組織（OIML）、國際理論化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）、國際理論物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會（IUPAP）、國際臨床化學(xué)聯(lián)合會（IFCC）等七個(gè)國際組織成立了計(jì)量技術(shù)顧問工作組（ISO/TAG4/WG3）。1993年，以上述七個(gè)組織的名義公布了測量不確定度表述導(dǎo)則（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement，GUM），從此國際測量界和相關(guān)理論研究領(lǐng)域開始高度關(guān)注不確定度。1996年，ISO 11095參照物料線性校準(zhǔn)的測量不確定度評定頒布，現(xiàn)正在轉(zhuǎn)換為GB/T標(biāo)準(zhǔn)。1999年，我國等同采用了GUM，發(fā)布了JJF1059-1999測量不確定度評定與表示，拉開了我國的MU研究序幕工作。1999年，ISO/IEC 17025對檢測實(shí)驗(yàn)室的能力提出了技術(shù)要求（我國等同采用并制定了GB/T 15481-2000檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求），對MU的評定做了相應(yīng)的要求。2004年，我國等同采用了ISO 5725系列標(biāo)準(zhǔn)，公布和實(shí)施了部分GB/T 6379測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度（正確度與精密度）。2004年，ISO/TS 21748利用重復(fù)性、再現(xiàn)性和正確度的估計(jì)值評估測量不確定度的指南頒布，現(xiàn)正在轉(zhuǎn)換為GB/T標(biāo)準(zhǔn)）。2005年，ISO/IEC 17025標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過修訂，對測試結(jié)果的MU評定有明確要求：“檢測實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有并應(yīng)用評定MU的程序。某些情況下，檢測方法會妨礙對MU進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)量學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)上的有效計(jì)算。這種情況下，檢測實(shí)驗(yàn)室至少應(yīng)努力尋找MU的所有分量并作出合理評定，并確保結(jié)果的表達(dá)方式不會對MU造成錯(cuò)覺”?！昂侠淼脑u定應(yīng)依據(jù)對方法性質(zhì)的理解和測量范圍，并利用諸如過去的經(jīng)驗(yàn)和確認(rèn)的數(shù)據(jù)”。“MU評定所需的嚴(yán)密程度取決于檢測方法的要求、客戶的要求、據(jù)以作出滿足某規(guī)范決定的寬窄限等要求”。2007年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASTM E2554利用控制樣品程序估計(jì)和監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測試方法結(jié)果的不確定度出臺，提出了采用控制圖方法來進(jìn)行MU評定的技術(shù)。四、美國ASTM E2554出臺背景與觀點(diǎn)1993年，NIST制訂了內(nèi)部技術(shù)文件1297“NIST測量結(jié)果不確定度的評定與表示”，強(qiáng)調(diào)NIST的所有測量都要實(shí)施MU評估。鑒于很多NIST的成員同時(shí)也積極參與ASTM E11（質(zhì)量與統(tǒng)計(jì)）委員會的技術(shù)活動，則該政策對ASTM E11委員會也開始產(chǎn)生了影響。1994年，ASTM E11.91（長遠(yuǎn)規(guī)劃）組建了MU研究工作組，著手于ASTM標(biāo)準(zhǔn)使用的制訂工作。1995年，ASTM E11召開工作組會議，討論MU和室間研究兩者的關(guān)系，認(rèn)為無論是NIST技術(shù)文件，還是GUM技術(shù)規(guī)范，都提出了MU評估的兩種計(jì)算，即A類和B類評定。A類的貢獻(xiàn)量評估建立在實(shí)驗(yàn)中的測量數(shù)據(jù)，來自于正交試驗(yàn)、控制圖或其它現(xiàn)場測試；B類組分由外部來源提供，例如，引自廠商給出的儀器精密度理論分析值。然后對這些各自的分量進(jìn)行合成。ASTM E11對此討論不存在疑義，但在1996年版本的ASTM E1488標(biāo)準(zhǔn)（測試方法制訂與應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)程序指南）中注明：“本指南建議，精密度估值的建立技術(shù)僅考慮ISO GUM中描述的A類不確定度的評定”。1999年，ISO/IEC 17025被作為實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的準(zhǔn)則，且廣泛得到應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)中提出了測試實(shí)驗(yàn)室出具M(jìn)U評估要求，例如，陳述，“檢測實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有并應(yīng)用評定MU的程序”。2001年，鑒于GUM、NIST1297和ISO 17025的多方要求，難免導(dǎo)致測試與測量領(lǐng)域之間的混擾，ASTM董事會常務(wù)委員會正式提出，要求ASTM標(biāo)準(zhǔn)委員會（COS）重視MU的研究技術(shù)，由此COS工作組成立。工作組的八個(gè)成員分別來自：相關(guān)的ASTM技術(shù)委員會（包括E11）、NIST和A2LA（美國實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可協(xié)會）。2002年，ASTM E11技術(shù)委員會舉行了座談會，入會者有NIST和其它測量專家，專門研究當(dāng)今MU評估時(shí)所遇到的問題。最突出的問題之一是，如何來理解計(jì)量系統(tǒng)“測量方法”與ASTM“檢測方法”之間的區(qū)別，這不僅僅是一個(gè)術(shù)語定義的問題。在計(jì)量領(lǐng)域中，“測量”表示量值的測定，主要體現(xiàn)在基本單位，例如，長度、時(shí)間和質(zhì)量，同時(shí)也涉及到國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室計(jì)量單位的溯源性，例如NIST，甚至國際間的實(shí)驗(yàn)室比對。而ASTM檢測方法的應(yīng)用所關(guān)注的是“測試”，針對通常的“特性”而言，這種“特性”給出了“測試結(jié)果”，后者又是來源于特定的儀器和程序，這一切很少能跟蹤一個(gè)溯源標(biāo)準(zhǔn)。所以應(yīng)該認(rèn)識到兩者的區(qū)別。2003年，經(jīng)過慎重考慮，COS工作組制訂下發(fā)的計(jì)劃方案。與此同時(shí)，ASTM E11召開了幾次工作組會議，對該計(jì)劃方案進(jìn)行了研究，以確定ASTM E11的相應(yīng)活動程序。經(jīng)過ASTM E11的討論，達(dá)成一致意見，這就是GUM所描述的不確定度僅適用于產(chǎn)生測試結(jié)果的特定實(shí)驗(yàn)室，而不是檢測方法性能的總測量。同時(shí)認(rèn)為，鑒于所有實(shí)驗(yàn)室的操作人員不同、且使用的設(shè)備或其它因素不同，則ASTM標(biāo)準(zhǔn)無法給出這些效應(yīng)的足夠信息，所以標(biāo)準(zhǔn)只能為某個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供不確定度評估的指南。特定實(shí)驗(yàn)室采用檢測方法的長期變異所識別的不確定度可稱作為“中間精密度”，中間精密度的術(shù)語可定義為，“在規(guī)定的中間精密度條件下，所獲取測試結(jié)果間的一致性接近程度”。該條件可包括：操作人員、測量設(shè)備、室內(nèi)條件和時(shí)間，直接與特定實(shí)驗(yàn)室的中間精密度相關(guān)。中間精密度的認(rèn)識有助于室內(nèi)變異的如下理解：由于操作人員的培訓(xùn)、同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不同設(shè)備的一致性、以及環(huán)境變異條件的室內(nèi)長期控制程度，精密度的中間度量會隨實(shí)驗(yàn)室的不同而有所變化。所以較之檢測方法，中間精密度更能反映出單個(gè)實(shí)驗(yàn)室的特性。ASTM E11開始強(qiáng)調(diào)MU的辦法之一是對ASTM E1488標(biāo)準(zhǔn)（ASTM檢測方法制訂與應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)程序指南）的修訂，增加了MU的重要原則描述，有助于檢測方法制訂時(shí)的統(tǒng)計(jì)處理。但ASTM E11可以提供相關(guān)的信息，幫助標(biāo)準(zhǔn)的使用者如何來基于室內(nèi)的特定情況進(jìn)行自己的評估研究。ASTM E11認(rèn)識到，標(biāo)準(zhǔn)的制訂必須確保其原則和應(yīng)用之間的一致性，最初對檢測方法應(yīng)用新增加MU原則的理解時(shí)，就發(fā)現(xiàn)缺少清晰、簡捷、廣泛應(yīng)用的現(xiàn)行方法值得遵循。ASTM E11現(xiàn)行出臺的E2554標(biāo)準(zhǔn)，拓展了當(dāng)今實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量控制活動的視野，這樣在使用檢測方法時(shí)，很自然的可以捕捉到許多可能的變量。由此確保不會遺漏其它的變量貢獻(xiàn)和操作條件下的系統(tǒng)變化，有助于該實(shí)驗(yàn)室采用方法時(shí)MU評估的潛在變異描述。這種描述的變異估值等同于檢測方法的中間精密度。E2554標(biāo)準(zhǔn)通過標(biāo)準(zhǔn)控制圖的修正，還提供了MU估值評定的持續(xù)監(jiān)控方法。五、統(tǒng)計(jì)過程控制中ASTM E2554的理解統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）中控制圖應(yīng)用目的在于減少變異，控制過程達(dá)到某特定目標(biāo)水平或歷史平均值，進(jìn)而提高質(zhì)量?？刂茍D用于產(chǎn)品或過程特性的監(jiān)控，以確定過程是否處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。若達(dá)到受控，則特性的平均真值和標(biāo)準(zhǔn)差為常數(shù)。控制圖適用于變量數(shù)據(jù)（連續(xù)型測量特性）和屬性數(shù)據(jù)（百分?jǐn)?shù)、分?jǐn)?shù)或計(jì)數(shù)測量特性）。控制圖技術(shù)是由美國Shewhart（修哈特）于1920年提出，至盡仍然廣泛應(yīng)用。SPC是統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的分支，后者還包括過程能力分析和取樣接受檢驗(yàn)。SPC可將一系列活動由輸入轉(zhuǎn)換到輸出，使用不同的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法來降低其輸出的多個(gè)變量，以改善過程的質(zhì)量。無論過程設(shè)計(jì)或運(yùn)行得如何嚴(yán)謹(jǐn)，其過程的輸出總會出現(xiàn)一定量的變異，這種過程操作中輸出的固有變異僅為隨機(jī)或偶然原因，此時(shí)可稱作處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)。過程如果出現(xiàn)可指出原因或特殊原因的情況時(shí)，表明輸出水平起了變化，例如漂移、趨勢現(xiàn)象?？刂茍D屬于SPC中的基本分析工具，用來過程操作中這種特殊原因發(fā)生的檢測。識別出的特殊原因可予以排除，使得過程變異降低到固有變異的水平上。按規(guī)定頻率，定期自過程的輸出特性中抽取一個(gè)或多個(gè)觀測值，樣本統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行匯總，基于時(shí)間作圖，特定時(shí)間點(diǎn)的觀測樣本構(gòu)成子樣。根據(jù)計(jì)算的樣本統(tǒng)計(jì)和抽樣分布，在控制圖中添加控制限。子樣抽取的頻率按實(shí)際情況確定，例如，觀測時(shí)間和成本、過程的動態(tài)性（輸出響應(yīng)達(dá)到的穩(wěn)定態(tài)）、以及非達(dá)到穩(wěn)定態(tài)的后果。如果取樣太頻會引起連續(xù)子樣間的相關(guān)性，導(dǎo)致自相關(guān)趨勢發(fā)生。子樣觀測值匯集的抽樣設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到降低子樣內(nèi)觀測值的變異，以及增加子樣間的變異，這樣能合理地估計(jì)子樣內(nèi)的固有變異和過程中的隨機(jī)變異。子樣大小應(yīng)固定，便于控制圖的處理?？刂茍D為子樣統(tǒng)計(jì)量的時(shí)間序作圖，其中心線代表統(tǒng)計(jì)量的時(shí)間平均值，上下控制限分別以中心線為界的統(tǒng)計(jì)量3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤（3s控制限）。中心線和控制限的計(jì)算來自于過程數(shù)據(jù)，非基于規(guī)格界限。子樣統(tǒng)計(jì)量超出控制限即表示出現(xiàn)特殊原因。3s控制限（也稱為Shewhart控制限）的選擇，其在于平衡兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)特殊原因出現(xiàn)時(shí)未察覺到；過程處于受控狀態(tài)時(shí)給出失控信號（錯(cuò)誤警告）。子樣統(tǒng)計(jì)量的非隨機(jī)排列作圖，也可以預(yù)示特殊原因變異的出現(xiàn)。E2554標(biāo)準(zhǔn)使用的控制圖僅適用于上述的變量數(shù)據(jù)（連續(xù)型測量特性）描述，作為一組過程監(jiān)控的組合圖，其分別包括過程變異和過程水平兩種類型的作圖應(yīng)用。子樣給出多個(gè)觀測值時(shí)，過程水平監(jiān)控的作圖可采用X圖（統(tǒng)計(jì)量為子樣的平均值），和過程變異監(jiān)控的作圖采用s圖（統(tǒng)計(jì)量為子樣的標(biāo)準(zhǔn)差）。通常，子樣不大于5次，若認(rèn)為測量簡便且成本較低時(shí)，可取大樣本。子樣越大，控制圖越容易檢測出過程水平的微小漂移。子樣給出單個(gè)觀測值時(shí)，過程水平監(jiān)控和變異可采用I/MR組合圖。隨著SPC程序的進(jìn)行，控制圖的作用隨之改變。SPC程序可分為以下三個(gè)階段。過程評估階段：收集過程中的歷史數(shù)據(jù)，將其繪制在控制圖中，以評價(jià)過程的現(xiàn)狀，由此計(jì)算的控制限留作后續(xù)使用。理想狀態(tài)下，建議在此階段收集100個(gè)以上數(shù)據(jù)點(diǎn)，子樣給出單個(gè)觀測值時(shí)，至少收集30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。該階段下不容易出現(xiàn)特殊原因，但有助于發(fā)現(xiàn)這些原因的可能來源，便于下階段的實(shí)施。過程改進(jìn)階段：即時(shí)收集過程數(shù)據(jù)，將上階段計(jì)算的控制限標(biāo)繪在控制圖中，用于特殊原因的識別和處理。技術(shù)專家組應(yīng)找出變異的來源，加深對過程的理解。當(dāng)確定使用的控制圖處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)時(shí)，完成該階段的任務(wù)。過程監(jiān)控階段：使用控制圖來監(jiān)控過程，以確認(rèn)是否連續(xù)處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，是否發(fā)現(xiàn)最新進(jìn)入系統(tǒng)中的特殊原因，或以前的特殊原因是否再現(xiàn)。若出現(xiàn)后者情況，可針對性制訂失控措施計(jì)劃，只要過程發(fā)生改變，就應(yīng)定期更新控制限。上述的三個(gè)階段也可劃分為兩個(gè)階段，即前兩個(gè)階段稱為第1階段，最后階段稱為第2階段。六、本標(biāo)準(zhǔn)制定的原則本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，計(jì)量領(lǐng)域中的測量有其特定意義和應(yīng)用，當(dāng)涉及到測試方法時(shí)，從測試結(jié)果的廣義上分析，MU評估需要認(rèn)真對待。（1）與GUM的關(guān)系從概念上看，不確定度與精密度是有區(qū)別的，長期以來，關(guān)于測試方法的質(zhì)量和結(jié)果的特性如何描述一直在爭論。GUM對精密度概念的定義為測量或估值的總體變異，作為技術(shù)術(shù)語，精密度可以定義為過程重復(fù)中的真實(shí)或潛在變異，可通過假定無窮總體的測量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差估值來確定。本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，在給定的所有相關(guān)數(shù)據(jù)下，精密度可表示為測量取樣分布的幅度，而MU可考慮為試驗(yàn)后真值的幅度，用貝葉斯假設(shè)概驗(yàn)后率來描述，而非“誤差”的一般概念上的理解。GUM方法直接起源于美國MBS（現(xiàn)NIST）和國家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)，基于計(jì)量領(lǐng)域的需求，GUM旨在建立國際間測量結(jié)果的比較，未必適合于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量控制活動的操作，通過協(xié)同試驗(yàn)的室間精密度研究來確定測量不確定度，也不是一個(gè)很好的解決辦法。ASTM E2554標(biāo)準(zhǔn)的出臺，實(shí)際屬于top-down的一種合成方法，其MU評定未必要刻意A類和B類的劃分，也是對GUM這種bottom-up溯源方法的補(bǔ)充和完善。（2）系統(tǒng)程序的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)在很多情況下，精密度r和R會隨被測物的含量水平而變化。測量系統(tǒng)在實(shí)施中間精密度測試時(shí)，特別需要考慮系列測據(jù)之間的自相關(guān)趨勢分析問題，而這種相關(guān)性的影響是化學(xué)計(jì)量工作者很難解決的技術(shù)問題。為了回避這個(gè)難題，往往不經(jīng)檢驗(yàn)就主觀地認(rèn)為測試之間具有其獨(dú)立性的條件成立，實(shí)際上這是一種缺乏科學(xué)性盲目的人為預(yù)期假設(shè)結(jié)論的接受。所以系統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)程序很有必要。當(dāng)不易獲取參照物料進(jìn)行量值溯源時(shí)，尤其注意系統(tǒng)程序的精心設(shè)計(jì)，典型的做法是進(jìn)行分層研究，找出諸多影響因素之間的關(guān)系，是否存在樣品基質(zhì)的偏倚效應(yīng)、異方差水平偏倚效應(yīng)、以及系列數(shù)據(jù)的自相關(guān)趨勢排列。若出現(xiàn)這些癥候，則需確定系列殘差值的相互獨(dú)立性檢驗(yàn)、相關(guān)人員的培訓(xùn)或儀器線性函數(shù)模型的選擇擬合及漂移的監(jiān)控。（3）校準(zhǔn)函數(shù)線性擬合處理實(shí)驗(yàn)室分析儀器包括規(guī)定指標(biāo)的硬件和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件，這些性能指標(biāo)的符合性檢查將取決于儀器本身的性能、生產(chǎn)廠家的建議、實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)以及儀器的使用程度。制造商對其出廠的儀器只能對穩(wěn)定性做有限的指標(biāo)測試和符合性指標(biāo)檢查，所以做為日常儀器性能指標(biāo)的監(jiān)控和驗(yàn)收，是一項(xiàng)不可忽視的技術(shù)環(huán)節(jié)。用RM調(diào)整儀器，是為了建立連接起被測物質(zhì)水平與輸出信號的關(guān)系。這種關(guān)系是儀器的一種性能特征，完全隨儀器或?qū)嶒?yàn)因素及參數(shù)而定。所謂線性是指在儀器輸出的工作區(qū)域內(nèi)，各數(shù)據(jù)點(diǎn)接近直線的近似程度（即針對已知輸入量，其平均測量的輸出與直線的最大偏差）。若儀器的輸出量呈非線性時(shí)，需做相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式調(diào)整和加權(quán)擬合，只有經(jīng)過調(diào)整后的輸出結(jié)果才會標(biāo)志著被測質(zhì)量的真實(shí)性。所以說，方法的線性即指抽取直接或經(jīng)一定數(shù)學(xué)換算能與樣品中被測物的濃度，在一定范圍內(nèi)成正比的諸測試結(jié)果的能力。當(dāng)被測水平與輸出信號呈非隨機(jī)性時(shí)，其不確定度就會顯現(xiàn)一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，而采用校準(zhǔn)曲線的測定，即可建立兩者間的相關(guān)擬合關(guān)系。與其它源比較，儀器產(chǎn)生的系統(tǒng)性或周期性的漂移最重要。但是在非合同的情況下，單單從公布的資料來源，來考慮設(shè)備的計(jì)量性能是不夠的。希望實(shí)驗(yàn)室能發(fā)揮自主行為，自我找溯源，根據(jù)需要確定間隔來監(jiān)控漂移和異常，確保設(shè)備產(chǎn)生不合格誤差的風(fēng)險(xiǎn)控制在允許限度內(nèi)。尤其要注意線性漂移帶來的不確定度估值。在曲線的擬合中，提倡直線的擬合，因線性函數(shù)最為常見，即便有許多非線性的函數(shù)關(guān)系，也可以通過適當(dāng)?shù)刈儞Q而簡化為線性函數(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)所討論的直線擬合屬于經(jīng)典分析，給出了以下三種假設(shè)條件：（1）諸xn值無誤差；（2）諸yn值的誤差xn屬于同一個(gè)統(tǒng)計(jì)總體，各xn 互相獨(dú)立；（3）xn 的總體統(tǒng)計(jì)平均為零。測量系統(tǒng)線性校準(zhǔn)函數(shù)的相關(guān)性問題解決是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算過程，在進(jìn)行這方面受控分析的MU評估時(shí)，分量的統(tǒng)計(jì)上盡可能做獨(dú)立、非相關(guān)性的考慮，以避免相關(guān)性的計(jì)算。通過采用置信帶雙曲線方程的途徑，將兩個(gè)量的不確定度加以合并轉(zhuǎn)到因變量上（納入到因變量的置信限中去），來估評校準(zhǔn)函數(shù)擬合回歸線測量所帶來的MU。本標(biāo)準(zhǔn)接受的校準(zhǔn)函數(shù)殘差齊性假設(shè)條件為：（1）系列樣本的不確定度與被測量的誤差比值很小時(shí)，可視為諸x值無誤差（x值為y值的控制因素）；（2）校準(zhǔn)函數(shù)呈線性；（3）系列樣本的重復(fù)測試具有獨(dú)立性（即諸y值的誤差互相獨(dú)立，且獨(dú)立于x值）；（4）系列樣本值的殘差為恒定不變或比例變化。殘差齊性檢查可鑒別兩個(gè)假設(shè)：校準(zhǔn)函數(shù)的線性假設(shè)（殘差與擬合值之間未存在系統(tǒng)差異，且呈隨機(jī)分布）；齊性的假設(shè)（殘差展寬的分布未發(fā)現(xiàn)加寬趨勢）。本標(biāo)準(zhǔn)采用ANOVA對校準(zhǔn)函數(shù)的擬合程度進(jìn)行評估：通過回歸均方和SR與剩余殘差均方和SE/(nk-2)之比，對回歸方程做顯著性檢驗(yàn)，表明變量xn的一次項(xiàng)對ynk的影響是主要的。在剩余殘差平方和SE中，通過ynk重復(fù)試驗(yàn)的誤差平方和Se，估計(jì)模型（其它未加控制的因素）是否引起失擬平方和SL，由此判定是否接受校準(zhǔn)函數(shù)的線性擬合假設(shè)。線性校準(zhǔn)函數(shù)分析是采用控制圖動態(tài)監(jiān)控技術(shù)，來做回歸線性校準(zhǔn)假設(shè)和相關(guān)量合成的不確定度研究。當(dāng)校準(zhǔn)函數(shù)使用了一段時(shí)間后，則可檢查校準(zhǔn)曲線的有效性，以避免由于測量系統(tǒng)的漂移造成校準(zhǔn)曲線的失效。本標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，鑒于線性擬合校準(zhǔn)過程中可能要帶來許多相關(guān)因素的影響（兩變量相關(guān)性用協(xié)方差來進(jìn)行分析比較復(fù)雜），故希望在實(shí)際工作中應(yīng)盡量做到各分量間獨(dú)立（選無關(guān)來源，避免相關(guān)計(jì)算），不考慮兩個(gè)變量間所存在的共同影響因素。ASTM E2554的控制圖監(jiān)控技術(shù)是解決相關(guān)性問題的較好途徑，從而使測量可以納入經(jīng)典情況。具體做法是把諸多的Xn值調(diào)置在標(biāo)稱值上（即是說在測量過程中，Xn值是處于受控狀態(tài)）。實(shí)質(zhì)上，該控制圖監(jiān)控技術(shù)是把Xn的誤差轉(zhuǎn)移到y(tǒng)n的誤差里，將兩個(gè)量的不確定度加以合并轉(zhuǎn)到因變量上（相關(guān)因素的合成影響已考慮在線性擬合的MU研究），即是把MU納入到求出真值的Yn的置信限經(jīng)典情況中去。（4）特定程序的方案設(shè)計(jì)每次產(chǎn)生多個(gè)測試結(jié)果時(shí)，可采用X/s組合進(jìn)行監(jiān)控；每次產(chǎn)生單個(gè)測試結(jié)果時(shí)，可采用I/MR組合進(jìn)行監(jiān)控。無論是X/s組合圖，還是I/MR組合圖，各有各的側(cè)重點(diǎn)，例如，X/s組合控制圖的多組重復(fù)測量“受控”后的合并值估計(jì)要比s2/n好，意味著聯(lián)合方差估值的表征是提高精密度評定質(zhì)量的努力方向。單值測試屬于I/MR組合控制圖分析，這種控制圖的分析可以預(yù)測長期持續(xù)發(fā)展的變化趨勢。比方說，單值若偏離母體觀測值，即使落在規(guī)定極限內(nèi)，也有可能使波動增大，引起平均值發(fā)生變化，導(dǎo)致批次產(chǎn)品被拒收。所以采用MR值來計(jì)算序時(shí)平均數(shù)，即是為了消除隨機(jī)甚至系統(tǒng)效應(yīng)的影響。該值用逐項(xiàng)移動的計(jì)算方法，把短期的變動看作是受隨機(jī)因素影響的結(jié)果，通過平均將其修勻掉。隨著移動的數(shù)據(jù)增多，對前期數(shù)據(jù)波動的曲線修勻得越光滑，也就越能顯示出現(xiàn)象的長期發(fā)展趨勢，十分有助于系列數(shù)據(jù)自相關(guān)趨勢的排列分析。在任何一次測試中，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差同時(shí)存在。系統(tǒng)受控的技術(shù)要求，能否將掌握不到，或可以掌握但過于復(fù)雜規(guī)律的系統(tǒng)誤差當(dāng)作隨機(jī)誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理（例如，儀器本身或由于調(diào)諧不準(zhǔn)確而致的隨機(jī)性系統(tǒng)誤差）。減少隨機(jī)誤差的辦法主要依靠改進(jìn)試驗(yàn)和測試技術(shù)。對許多試驗(yàn)來說，測試值的漲落是由于進(jìn)行測試所用的儀器精度有限造成的，這種漲落與被測的量值沒有直接關(guān)系，表明測試值帶有不確定度（實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的精度不夠，無法使每次測試都得到正確的值）。如果隨機(jī)誤差是由于儀器的不準(zhǔn)確性引起的，則改用精度儀器來減少這種誤差；如果隨機(jī)誤差是由于有限的統(tǒng)計(jì)漲落造成的，則可通過更多的重復(fù)來減少這種誤差。若認(rèn)識到了誤差來源及其變化規(guī)律，往往有可能把以往認(rèn)識不到而歸為隨機(jī)誤差的某項(xiàng)誤差予以澄清，而明確為系統(tǒng)誤差，并加以技術(shù)上的適當(dāng)處理。較之多值測試，單值測試比較直觀，也便于不確定度的計(jì)算，但必須建立在系統(tǒng)受控的前提下（即使QC樣本測試數(shù)據(jù)增多，但系統(tǒng)依然未改變），通過時(shí)間之間的變異、時(shí)間和樣品之間的變異，作為系統(tǒng)不同階段的尺度，來對單獨(dú)樣本做獨(dú)立估計(jì)。檢查過程是否僅受隨機(jī)誤差影響而不受系統(tǒng)誤差干擾，其質(zhì)量特性是否服從正態(tài)分布（m，s2），而不隨時(shí)間和空間的變化而變化，除了靠專業(yè)技術(shù)知識和以往經(jīng)驗(yàn)外，可充分利用ASTM E2554的統(tǒng)計(jì)模型，分析它們在極限上下的分布，判別質(zhì)量的穩(wěn)定性，研究質(zhì)量不穩(wěn)定的原因，察覺質(zhì)量的緩慢變化，選擇合理的檢測技術(shù)，評定檢測質(zhì)量的好壞，這些都作為檢測質(zhì)量變化的重要技術(shù)檔案。若在控制圖中發(fā)現(xiàn)違反上述規(guī)律的情況出現(xiàn)，可以判定，可能是操作或質(zhì)量有了變化；也可能是技術(shù)條件發(fā)生了變化。研究這些變化能幫助改進(jìn)操作，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)檢測。兩種組合的控制限界定都是基于3s經(jīng)典做法，3s判據(jù)稱為萊特準(zhǔn)則，即是把剩余誤差絕對值超過3s的個(gè)別判據(jù)Xn或In判為可疑。關(guān)于控制界限的考慮是來自于我們對面臨的問題本質(zhì)的理解認(rèn)識。比方說，害怕由于監(jiān)控的疏忽，易造成狀態(tài)不安全時(shí)，可以高些選擇第一類錯(cuò)誤的概率（a=0.05），這樣可以很快地發(fā)現(xiàn)問題的癥結(jié)所在。很顯然，由于增大了第一類錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)率，即使受控體系沒有問題，但是a=0.05的嚴(yán)格使得控制圖出現(xiàn)了更多的失控現(xiàn)象（通過調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)問題）。ASTM E2554標(biāo)準(zhǔn)沒有限定a=0.05，則短時(shí)間內(nèi)不能很快地察覺均值水平變化，即將第一類錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)概率確定選擇低些，例a=0.01，盡管未發(fā)現(xiàn)假信息現(xiàn)象，且發(fā)現(xiàn)問題可能需要一段時(shí)間，但最終會達(dá)到預(yù)期假說的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。本標(biāo)準(zhǔn)的a值確定就是基于這種小概率事件推斷原則的考慮（在重復(fù)次數(shù)不太大的情況下忽略小概率事件是恰當(dāng)?shù)模?。?dāng)然，也可以與客戶協(xié)調(diào)，經(jīng)雙方共同研究來確定分析圖的a值。產(chǎn)品的質(zhì)量是靠MU來衡量，某些情況下用戶可能僅根據(jù)合同規(guī)定來評價(jià)產(chǎn)品，這就涉及到用戶需承擔(dān)產(chǎn)品不符合規(guī)格的共同風(fēng)險(xiǎn)問題。如何來對待共同風(fēng)險(xiǎn)，也可以與用戶協(xié)調(diào)，通過ASTM E2554的控制圖技術(shù)取得認(rèn)可的MU評估，經(jīng)雙方共同研究來確定測量的a值，以避免以后的糾紛產(chǎn)生。ASTM E2554考慮到極差作圖方法的簡捷性，給出了樣本量至n=6時(shí)控制因子的計(jì)算方法，但本標(biāo)準(zhǔn)還是建議，在評定階段性中間精密度測試數(shù)據(jù)時(shí)，n取值最好在1520之間，這在設(shè)計(jì)技術(shù)路線時(shí)尤其值得注意，因n太小將使測量結(jié)果的分散性較大，n太大將使工作量大增而對改善測量結(jié)果分散性幫助不大，而且測試時(shí)間過長，等精度條件也不好控制。一般情況下受測量條件的限制，每次測試n也不可能取得很大。采用本標(biāo)準(zhǔn)提出的動態(tài)跟蹤監(jiān)測方案，通過統(tǒng)計(jì)控制下的多次測量，使n變得很大，從而會使其測試結(jié)果精密度的評定質(zhì)量大大提高。（5）持續(xù)研究的意義本標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控圖追求的是經(jīng)濟(jì)性，強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)、利益、成本的統(tǒng)一原則（權(quán)衡考慮費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)），盡管在標(biāo)準(zhǔn)條件下，實(shí)驗(yàn)室儀器校準(zhǔn)是合格的，但在使用條件下（人員、環(huán)境、被測對象等）卻可能帶來誤判存在風(fēng)險(xiǎn)，為了保證風(fēng)險(xiǎn)仍能保持在可接受的限度內(nèi)，可以減少產(chǎn)品驗(yàn)收的極限允差（內(nèi)縮、加嚴(yán)）；也可以在滿足產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)要求，以盡量低的成本投入（降低測量費(fèi)用），爭取盡量高效益的利益平衡中，確定合適的質(zhì)量水平，把該誤差風(fēng)險(xiǎn)控制在一定的限度內(nèi)，集中精力對批次間的隨機(jī)波動效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控（消除系統(tǒng)誤差后的使用風(fēng)險(xiǎn)必須控制在3s的極限內(nèi)）。由于時(shí)間的不同，MU必須不斷地進(jìn)行重復(fù)評估，只有當(dāng)長期監(jiān)控的變異值達(dá)到已知常數(shù)，就能改進(jìn)系統(tǒng)測試的準(zhǔn)確性。本標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控就是通過這樣多批次的測試，使自由度變大，準(zhǔn)確地評估出被測量的MU，節(jié)余了以往重復(fù)實(shí)驗(yàn)所投入的控制費(fèi)用和資源。由于本標(biāo)準(zhǔn)研究采用合成來評定總精密度，其分散性包含在時(shí)域的測試范圍內(nèi)，因此在進(jìn)行測試時(shí)，對一個(gè)被測對象檢測一次，就可以準(zhǔn)確給出測試總精密度，不必再對每個(gè)量值做重復(fù)實(shí)驗(yàn)。而且評定的自由度很大，這在非實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線的