黎楓（佛山市南海區(qū)環(huán)境保護監(jiān)測站，廣東 佛山 528000）

1 背景概述

在檢測工作中，把涉及檢測的人員、儀器設備、使用的材料、試驗方法、環(huán)境條件和檢測過程看成實驗室的測量系統(tǒng)，則影響檢測結果準確性的所有要素就是“人、機、物、法、環(huán)”和檢測過程6大要素。這些因素造成檢測工作質(zhì)量具有不穩(wěn)定性原因。理想狀態(tài)下，檢測過程中只存在隨機波動，則該過程是處于統(tǒng)計控制的狀態(tài)中的。

實驗室依照準則和通用要求對“人、機、物、法、環(huán)”等因素建成穩(wěn)態(tài)的標準操作程序。通過對影響檢測過程的5M1E因素分析，利用控制圖技術對檢測數(shù)據(jù)分析，剔除異常，采取糾正措施，建立處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)和技術穩(wěn)態(tài)的控制用控制圖。

1.1 原理和構成

控制圖是由休哈特博士于1924年首次提出。因為一般的數(shù)據(jù)質(zhì)量的差異具有統(tǒng)計規(guī)律性。我們了解這種規(guī)律，利用的是我們最常見的正態(tài)分布。兩個參數(shù)，即平均值(μ)和標準差(σ)是相互獨立的。無論μ和σ取值為何，數(shù)據(jù)的質(zhì)量特性值落在[μ-3σ，μ+3σ]范圍內(nèi)的概率為99.73%，而落在區(qū)間外的概率為0.27%。用我們說的純數(shù)學的角度來看的話，這種如此小概率的事件，在一次實驗中是不會發(fā)生的。

我們說所的控制圖，由中心線(CL)、控制限（包括:上控制線UCL和下控制線LCL），以及按時間順序的描述對應的數(shù)據(jù)點序列所組成:

1.1.1 數(shù)據(jù)點:每個數(shù)據(jù)點可以代表單個的測量值，也可以是樣本的某個統(tǒng)計量（如一組數(shù)據(jù)的均值）

1.1.2 中心線CL:通常指的就是所有數(shù)據(jù)的平均值

1.1.3 控制限（上控制限UCL或下控制限LCL）:以統(tǒng)計的慣例，多數(shù)是畫在距平均值大約3倍的標準差之處。實際的控制限是通過現(xiàn)有過程的數(shù)據(jù)套入公式算出來的。

若控制圖中的描述點落在控制限之外或點在控制限之間的排列不隨機則預示過程存在異常，即檢測數(shù)據(jù)不能持續(xù)存在置信度內(nèi)。

1.2 圖制作流程

根據(jù)工作需要，我們所選擇建立的為控制用控制圖。在測量過程開始時，不可能是穩(wěn)定狀態(tài)的。如果此非穩(wěn)態(tài)下來建立控制圖，則控制限之間定會比較寬。待過程穩(wěn)態(tài)后，建立控制圖，延長控制線作成我們需要的“控制用控制圖”。

制作流程:

1.2.1 收集數(shù)據(jù):重點是去了解如何收集繪制控制圖所需要的數(shù)據(jù)，并按時間順序標明數(shù)據(jù)，以便找出過程何時失控。

1.2.2 計算并在圖上標出中心線和控制限

1.2.3 解釋統(tǒng)計控制

1.2.4 延長控制限以繼續(xù)控制

2 實驗室控制圖應用

2.1 在穩(wěn)態(tài)標準操作程序下過程控制

實驗室確定需要監(jiān)控的檢測項目時一般應考慮以下因素:在日常檢測工作中出問題概率較高的項目等。根據(jù)我們目前實驗室的實際情況，按照年度質(zhì)量保證工作計劃，質(zhì)量控制部門室對特定檢測項目的室內(nèi)空白數(shù)值、同一樣品的測試數(shù)值進行連續(xù)統(tǒng)計，利用有效數(shù)據(jù)建立控制界限，繪制出常規(guī)控制圖。

檢測過程質(zhì)量控制用樣品，可以是有證標準物質(zhì)，也可以是留存的檢驗樣品。我們以實驗室空白數(shù)值為例，選擇X-S控制圖，精度高，使用方便。

我們選擇氨氮空白測試值原始數(shù)據(jù)，連續(xù)20次的氨氮實驗空白值，具體數(shù)據(jù)如下表:

序號1 2 3 4 5 6 7 8 9 10測試0.010 0.011 0.012 0.013 0.012 0.012 0.013 0.013 0.013 0.015值序號11 12 13 14 15 16 17 18 19 20測試0.016 0.014 0.014 0.016 0.020 0.015 0.013 0.013 0.015 0.014值平均值0.0137標準偏差0.0022

從氨氮測試空白質(zhì)控圖可以看出，氨氮測試空白值在其中心線（CL＝0.0137）上下隨機排列，空白實驗值全部落在其控制限（0.0071-0.0203）內(nèi)，有1點超出警告上限。

判定依據(jù)是否符合沒有出現(xiàn)1個點位以上落在A區(qū)以外符合沒有出現(xiàn)連續(xù)9點落在中心線同一側不符合（1～9點連續(xù)在中心線下側）沒有出現(xiàn)連續(xù)6點遞增或遞減符合沒有出現(xiàn)連續(xù)14點中相鄰點交替上下符合

沒有出現(xiàn)3點中有2點落在中心線同一側的B區(qū)以外符合沒有出現(xiàn)連續(xù)5點中有4點落在中心線同一側的C區(qū)符合以外沒有出現(xiàn)連續(xù)15點落在中心線兩側的C區(qū)內(nèi)符合沒有出現(xiàn)連續(xù)8點落在中心線兩側且無一在C區(qū)內(nèi)符合

最終分析:表明氨氮空白值在統(tǒng)計前期，測試點位連續(xù)集中于中心線下側位置，在統(tǒng)計中后期，測試點位連續(xù)集中于中心線上側位置，點位的排列存在異常模式和趨勢，不符合“沒有出現(xiàn)連續(xù)9點落在中心線同一側”的判異準則，檢測過程存在不穩(wěn)定因素。對引起這種長序列空白值偏低的異?，F(xiàn)象，應引起分析人員的注意，查找出現(xiàn)異常的原因，避免日常工作中重新出現(xiàn)此現(xiàn)象，影響分析結果的準確性。

2.2 實驗室儀器設備期間核查

我們同時在實驗室儀器設備期間核查實施方法中也應用控制圖的過程控制。在期間核查中所建立控制圖的數(shù)據(jù)值均應滿足儀器設備送檢計量檢定部門后的數(shù)據(jù)值。因為，剛送檢的儀器測量認為是在穩(wěn)態(tài)下所測量得到的數(shù)據(jù)。

在此類方法核查過程中，對核查對象有相對嚴格的要求，必須是穩(wěn)定試樣。根據(jù)儀器期間核查的特性，選擇控制用控制圖。我們運用待核查儀器測量而獲取數(shù)值，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來建立控制圖，并按時間順序描點在圖上。根據(jù)圖中的點落控制限情況，判斷是否合格。如同上一個例子評價要求，當任一描點值落在任一控制限之外，或在控制限之間的排列不隨機，即表示儀器設備的使用狀態(tài)不可信。

我們以AE-200型電子天平為例，選用X-s控制圖。儀天平送檢質(zhì)檢單位檢定合格送回后，每天用電子天平對標準砝碼(49.9998g)進行稱量，將結果描點到控制圖中。由根據(jù)《非自動天平》JJG998-1990中對于該天平的最大允許誤差要求可知，3σ取值應≤0.001g。中心線CL值為49.9998g，控制上限UCL為50.0008g，控制下限LCL為49.9988g，據(jù)此畫出控制圖，如下。

我們以2013年12月份該天平的核查值為例:

時間電子天平稱量值50.0007、49.9996、50.0005、49.9996、50.0006、49.9999、50、2013.1249.9994、49.9995、49.9999、50.0001、49.9991、50.0004、49.9995、49.9991、49.9998、50.0002、49.9994、49.9994、50.0001、49.9992、50.0006、49.9992、50.0001、50.0004

最終分析:從上圖可知，數(shù)據(jù)均未出現(xiàn)異常值，該天平在該月均是處于統(tǒng)計可控制的狀態(tài)的，由此評定，該天平期間核查合格。

3 結語

休哈特控制圖應用于實驗室中的質(zhì)量保證控制是統(tǒng)計過程控制(SPC)理論在應用上的一次深遠的探索。利用建立控制圖，分析過程是否處于統(tǒng)計控制狀態(tài)。若出現(xiàn)異常，分析出產(chǎn)生原因，及時采取糾正改正措施和預防措施，保證實驗報告的質(zhì)量目標,使監(jiān)測站在提供為環(huán)境管理提供有更好的技術依據(jù)。