實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證與穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)技術(shù)

實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證與穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)技術(shù)第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證通過(guò)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)確定實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力。實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)：就是按照預(yù)先規(guī)定的條件，組織二個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)相同或類(lèi)似的樣品進(jìn)行檢測(cè)或測(cè)量，并且評(píng)定其結(jié)果。能力驗(yàn)證由中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAL）組織與實(shí)施。實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證后，由CNAL頒發(fā)證書(shū)，并發(fā)布，亞太實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可合作組織APLAC互認(rèn)。能力驗(yàn)證由實(shí)驗(yàn)室自愿申請(qǐng)參加。國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室必須參加。正逐步在各行業(yè)展開(kāi)，已完成60多項(xiàng)全國(guó)性的實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證計(jì)劃。能力驗(yàn)證是監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室能力的有效手段，是實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可技術(shù)的有效補(bǔ)充，是國(guó)際互認(rèn)的基礎(chǔ)。能力驗(yàn)證根據(jù)Z比分?jǐn)?shù)判斷結(jié)果。結(jié)果分為滿(mǎn)意、合格、離群（證書(shū)上不列出）第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六能力驗(yàn)證分類(lèi)

能力驗(yàn)證計(jì)劃：由實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)組織和實(shí)施的實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提交的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)每個(gè)參加實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果給予評(píng)定。

校準(zhǔn)能力驗(yàn)證計(jì)劃：在ISO/IEC指南43中稱(chēng)為測(cè)量比對(duì)能力驗(yàn)證計(jì)劃，其目的是將實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果與已知具有高準(zhǔn)確度水平的參考實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室在其認(rèn)可的準(zhǔn)確度水平內(nèi)校準(zhǔn)儀器設(shè)備的能力。檢測(cè)能力驗(yàn)證計(jì)劃：通過(guò)一個(gè)檢測(cè)計(jì)劃，將實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果與所有參加實(shí)驗(yàn)室的公議值進(jìn)行比對(duì)，以評(píng)定實(shí)驗(yàn)室完成檢測(cè)項(xiàng)目的能力。要求足夠數(shù)量的實(shí)驗(yàn)室參加比對(duì)。第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六能力驗(yàn)證的用途能力驗(yàn)證是實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量保證的手段之一。通過(guò)能力驗(yàn)證這種外部措施，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的質(zhì)量控制程序。按照ISO/IEC17025“檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證的通用要求”，通過(guò)二種方法評(píng)定實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)能力，一是現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審，另一個(gè)是能力驗(yàn)證，這是二種互為補(bǔ)充的評(píng)定技術(shù)。即使實(shí)驗(yàn)室獲得了認(rèn)可，能力驗(yàn)證也是監(jiān)督實(shí)驗(yàn)室維持其認(rèn)可項(xiàng)目有效性的一種手段。對(duì)參加能力驗(yàn)證活動(dòng)獲滿(mǎn)意的實(shí)驗(yàn)室，可以在CNAL的任何評(píng)審中免除相同項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)施能力驗(yàn)證計(jì)劃步驟：

◆能力驗(yàn)證計(jì)劃的組織和設(shè)計(jì)；◆樣品的制備和均勻性檢驗(yàn)；◆分發(fā)測(cè)試樣品、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)以及結(jié)果報(bào)表；◆實(shí)驗(yàn)室按作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的要求進(jìn)行試驗(yàn)；◆實(shí)驗(yàn)室反饋結(jié)果給實(shí)施單位；◆數(shù)據(jù)處理—穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法；◆能力評(píng)定—Z比分?jǐn)?shù)值；◆分發(fā)結(jié)果通知單和最終結(jié)果報(bào)告；◆與實(shí)驗(yàn)室溝通；◆實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)有問(wèn)題和不滿(mǎn)意結(jié)果的糾正措施以及確認(rèn)。第5頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六檢測(cè)能力驗(yàn)證計(jì)劃分類(lèi)：要求提供給實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)物品之間的所有差別降至最小。因此結(jié)果的變異性主要有兩個(gè)來(lái)源:實(shí)驗(yàn)室間的變異（包括測(cè)量方法間的變動(dòng)）和一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的變異。在這兩種類(lèi)型的變異上來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)和提供反饋。第6頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六能力驗(yàn)證的樣品

參加能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室所用的試樣應(yīng)均勻一致，穩(wěn)定可靠。

確保能力驗(yàn)證中出現(xiàn)任何可疑結(jié)果或離群結(jié)果不能歸于試樣之間的變異，而是實(shí)驗(yàn)室之間能力差異所造成。當(dāng)然，還希望通過(guò)能力驗(yàn)證計(jì)劃獲得盡可能多的信息，如測(cè)定項(xiàng)目的重復(fù)性、再現(xiàn)性、產(chǎn)生的偏差的原因等。能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的樣品一般有二種：1、均一樣品對(duì)：二個(gè)樣品完全相同?？蓹z驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室是否處于受控狀態(tài)。2、分割水平樣品對(duì)：二個(gè)類(lèi)似但略有差別的樣品。測(cè)定條件均相同。第7頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)試樣品的均勻性檢驗(yàn)：

測(cè)試樣品按照CNAL/AG04-02《能力驗(yàn)證樣品均勻性評(píng)價(jià)指南》要求進(jìn)行，主要采用單因子方差分析，這是均勻性檢驗(yàn)的基本方法。該法也稱(chēng)為F檢驗(yàn)，基本方法如下：Q1/v1為樣品間的均方差，Q2/v2為樣品內(nèi)的均方差。V1、v2為自由度，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)－1測(cè)試樣品的穩(wěn)定性檢驗(yàn):

若F<Fα說(shuō)明樣品均方差無(wú)顯著性差異，樣品均勻(α可取0.05）

若F>=Fα說(shuō)明樣品均方差有顯著性差異，樣品不均勻，需要重新混合樣品再分裝，再進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法（Robust統(tǒng)計(jì)）能力驗(yàn)證中的統(tǒng)計(jì)分析仍建立在實(shí)驗(yàn)結(jié)果服從正態(tài)分布基礎(chǔ)上。對(duì)同一被測(cè)量一組有限次測(cè)定數(shù)據(jù)xi(i=1,2‥,n),一般統(tǒng)計(jì)方法采用算數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)方差、變異系數(shù)進(jìn)行描述。但這些參數(shù)的計(jì)算會(huì)受到測(cè)定數(shù)據(jù)中離群值的影響。對(duì)各實(shí)驗(yàn)室能力評(píng)價(jià)與對(duì)比時(shí)必須排除受離群值的影響。（當(dāng)然，可采用多種方法除去離群值，但計(jì)算煩瑣，有的還需要查表，并反復(fù)檢驗(yàn)）能力驗(yàn)證中的數(shù)據(jù)處理采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法。其主要統(tǒng)計(jì)量有：中位值、標(biāo)準(zhǔn)化四分位距、穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)、穩(wěn)健變異系數(shù)等。這些統(tǒng)計(jì)量受離群值影響小，可將離群值對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的影響降至最低，故稱(chēng)為穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)。穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)無(wú)需進(jìn)行剔除數(shù)據(jù)處理，還適應(yīng)測(cè)定數(shù)據(jù)不是很好的正態(tài)分布情況。理論上能力驗(yàn)證的結(jié)果應(yīng)服從正態(tài)分布，但實(shí)際上數(shù)據(jù)中會(huì)出現(xiàn)一些極端值，或者整個(gè)數(shù)據(jù)呈不對(duì)稱(chēng)的偏態(tài)分布。由于采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)技術(shù)處理數(shù)據(jù)，對(duì)于能力驗(yàn)證計(jì)劃的結(jié)果只要求近似于正態(tài)分布。穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法一般要求有15-20個(gè)以上實(shí)驗(yàn)室參加，每個(gè)樣品至少重復(fù)測(cè)試2次。如結(jié)果數(shù)較少（如小于10個(gè)），則穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性較差，則不能采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，而與專(zhuān)家實(shí)驗(yàn)室公議值（高水平實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)值）進(jìn)行比較。第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六中位值(xm）：由小到大排列的n個(gè)測(cè)量值，屬于中間位置的測(cè)量值稱(chēng)為中位值。當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，中位值為（n+1)/2個(gè)次序測(cè)量值；當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)為n/2與(n+1)/2次序值的算術(shù)平均值。

Q1——下四分位間距，即數(shù)據(jù)組中有四分之一數(shù)據(jù)比它小，Q1的次序量為（n+3）/4，當(dāng)Q1和Q3的次序量不是整數(shù)時(shí)，由相鄰二個(gè)數(shù)據(jù)值內(nèi)插而得。Q3

——上四分位間距，即數(shù)據(jù)組中有四分之一數(shù)據(jù)比它大，Q3的次序量為（3n+1）/4；標(biāo)準(zhǔn)IQR——表示數(shù)據(jù)分散程度的量度，類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)IQR=0.7413×(Q3-Q1)式中：0.7413——從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布導(dǎo)出，四分位間距轉(zhuǎn)換為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的系數(shù)；第10頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六統(tǒng)計(jì)量Z比分?jǐn)?shù)計(jì)算

能力驗(yàn)證結(jié)果用穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)進(jìn)行評(píng)判。單一水平的能力驗(yàn)證試驗(yàn)，Z比分?jǐn)?shù)計(jì)算：式中：Xi－某試驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果。（最好是兩次測(cè)定結(jié)果的平均值）；M（X）—所有結(jié)果穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)出的中位值；標(biāo)準(zhǔn)IQR(X)—所有結(jié)果穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)出的標(biāo)準(zhǔn)化四分位間距。第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六若結(jié)果對(duì)是從A和B兩個(gè)樣品中獲得，則每個(gè)結(jié)果對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化和S以及標(biāo)準(zhǔn)化差D按下式計(jì)算：若樣品A的中位值>樣品B的中位值，則若樣品B的中位值>樣品A的中位值，則第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六將所有結(jié)果對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化和S排序，求得標(biāo)準(zhǔn)化和S的中位值M(S)及標(biāo)準(zhǔn)IQR(S)，然后計(jì)算每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室間Z比分?jǐn)?shù)ZBi：將所有結(jié)果對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化差值D排序，按上述方法求得標(biāo)準(zhǔn)化差值的中位值M(D)及標(biāo)準(zhǔn)IQR(D)，然后計(jì)算每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)Z比分?jǐn)?shù)ZWi:顯然Z比分?jǐn)?shù)ZB的大小反映了實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化和S對(duì)其中穩(wěn)健位值M(S)的偏離程度。Z比分?jǐn)?shù)ZW的大小反映了實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化差D對(duì)其中穩(wěn)健位值M(D)的偏離程度。某實(shí)驗(yàn)室的ZB或ZW越小，說(shuō)明對(duì)中位值偏離越小，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ綇?qiáng)，某實(shí)驗(yàn)室的ZB或ZW越大，說(shuō)明對(duì)中位值偏離越大，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ讲?。?3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六結(jié)果數(shù)量—從一個(gè)特定檢測(cè)/樣品中得到的結(jié)果的總數(shù)，符號(hào)為N。穩(wěn)健CV—一個(gè)變異系數(shù)（它可供比較不同樣品測(cè)試中的變異性時(shí)使用），它等于標(biāo)準(zhǔn)IQR除以中位值.。用百分比表達(dá)即：穩(wěn)健CV=100%×標(biāo)準(zhǔn)IQR/中位值。最小值—最低值（即X1）。最大值—最高值（即XN）。全距—它們之間的差值（即XN-X1)。第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例如：現(xiàn)有13個(gè)數(shù)據(jù)按由小到大的順序排列如下，53.8，55.4，56.6，56.9，57.5，58.2，59.3，59.8，60.1，61.0，61.4，61.5，62.1中位值次序量=（13+1）/2=7，中位值為59.3Q1次序量=（13+3）/4=4，Q1＝56.9Q3次序量=（13×3+1）/4=10，Q3＝61.0IQR=Q3-Q1=61.0-56.9=4.1標(biāo)準(zhǔn)IQR=0.7413×IQR=3.04數(shù)據(jù)總數(shù)為13，最小值＝53.8，最大值＝62.1，全距＝62.1-53.8＝8.3穩(wěn)健CV＝3.04×100％/59.3=5.13%該列數(shù)據(jù)的平均值為58.74，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.58與穩(wěn)健法的中位值59.3和標(biāo)準(zhǔn)IQR3.04較為接近。

若第3個(gè)數(shù)據(jù)56.6錯(cuò)寫(xiě)為5.66，則中位值和標(biāo)準(zhǔn)IQR均未變動(dòng)，但平均值變?yōu)?4.82，標(biāo)準(zhǔn)偏差變?yōu)?4.98。上述例子說(shuō)明穩(wěn)健法能很好抵御極端結(jié)果的影響。第15頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六對(duì)實(shí)驗(yàn)室能力結(jié)果的評(píng)價(jià)根據(jù)Z比分?jǐn)?shù)來(lái)評(píng)判實(shí)驗(yàn)室結(jié)果。|Z|≤2為滿(mǎn)意結(jié)果；2＜|Z|＜3為有問(wèn)題結(jié)果；|Z|≥3為不滿(mǎn)意（離群）結(jié)果。這個(gè)離群標(biāo)準(zhǔn)Z>3的置信度約為99%。即在測(cè)定結(jié)果中容易出現(xiàn)問(wèn)題的概率有1%。類(lèi)似的，Z比分?jǐn)?shù)減為2的置信度約為95%。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的Z比分?jǐn)?shù)處在此區(qū)間（即2<Z<3）時(shí),實(shí)驗(yàn)室“認(rèn)真檢查”測(cè)定結(jié)果。第16頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六|ZB|≥3說(shuō)明試驗(yàn)中存在較大的系統(tǒng)誤差。正（即ZB≥3）通常表明測(cè)定結(jié)果對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化和S顯著偏高，負(fù)值（即ZB≤-3）通常表明測(cè)定結(jié)果對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化和S顯著偏低。|ZW|≥3說(shuō)明試驗(yàn)中存在較大的隨機(jī)誤差。正值（即ZW≥3）通常表明其