紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)及評(píng)價(jià)方法淺析

賀志鵬

［1.中國(guó)紡織信息中心，北京 100020；2.中聯(lián)品檢（北京）技術(shù)集團(tuán)有限公司，北京 100025］

檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性是檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的根本，實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)采取多種方法對(duì)檢測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。能力驗(yàn)證活動(dòng)作為實(shí)驗(yàn)室針對(duì)單個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目技術(shù)能力的確認(rèn)，同時(shí)也考核檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)整個(gè)質(zhì)量管理體系的運(yùn)行情況。一次較高水平的能力驗(yàn)證活動(dòng)可以在一定程度上評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)質(zhì)量管理體系的運(yùn)行情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理有積極而重要的作用。因此，選擇較為合適的方法對(duì)參加實(shí)驗(yàn)室的能力驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)至關(guān)重要。本文以紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)為聚焦點(diǎn)，將日常組織的項(xiàng)目按照定量結(jié)果項(xiàng)目、定性（分類）結(jié)果項(xiàng)目和半定量結(jié)果項(xiàng)目來(lái)分類，重點(diǎn)研究各類項(xiàng)目的特點(diǎn)及指定值的確定方法，以及如何選取適宜的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行結(jié)果評(píng)定。

1 紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證分類

1.1 定量結(jié)果項(xiàng)目

紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)中常見(jiàn)的定量測(cè)試項(xiàng)目包括甲醛含量、pH、禁用偶氮染料含量、4-氨基偶氮苯含量、斷裂強(qiáng)力等，這些項(xiàng)目的測(cè)試結(jié)果有具體數(shù)值，且數(shù)值間可以進(jìn)行比較，具有實(shí)際意義。需要注意的是，在組織檢測(cè)禁用偶氮染料含量等類似項(xiàng)目能力驗(yàn)證活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該充分考慮實(shí)驗(yàn)室通用設(shè)備的檢出限以及所使用測(cè)試方法的檢出限問(wèn)題，在組織斷裂強(qiáng)力等類似項(xiàng)目能力驗(yàn)證活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該充分考慮設(shè)備的量程問(wèn)題，否則會(huì)造成部分實(shí)驗(yàn)室無(wú)法出具具體結(jié)果的情況，降低能力驗(yàn)證活動(dòng)對(duì)參加者所起的作用。

1.2 定性（分類）結(jié)果和半定量結(jié)果項(xiàng)目

紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)通常涉及需要將評(píng)定的項(xiàng)目歸類為定性結(jié)果項(xiàng)目還是半定量結(jié)果項(xiàng)目。例如在評(píng)定是否為防紫外線產(chǎn)品時(shí)，是否具有遠(yuǎn)紅外性能以及負(fù)離子發(fā)生量高低等可歸類為定性結(jié)果項(xiàng)目，但是如果出具具體數(shù)值，如UPF 值、遠(yuǎn)紅外發(fā)射率、負(fù)離子發(fā)生量等則屬于定量結(jié)果項(xiàng)目。各項(xiàng)色牢度、起毛起球等結(jié)果為等級(jí)，雖然響應(yīng)結(jié)果為數(shù)值，但其平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的意義無(wú)法解釋，為半定量結(jié)果項(xiàng)目［1］。

2 指定值的確定

GB/T 28043—2019《利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)進(jìn)行能力驗(yàn)證的統(tǒng)計(jì)方法》［2］和CNAS GL002:2018《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理以及能力評(píng)價(jià)指南》［3］中規(guī)定了5 種確定指定值的方法。針對(duì)紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)，已知值（配方法確定）和由參加者的公議值確定指定值最為常用，也是最容易操作和實(shí)現(xiàn)的。有證參考值（有證標(biāo)準(zhǔn)樣品）雖然更加簡(jiǎn)單，但是由于紡織行業(yè)可以提供有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的機(jī)構(gòu)較少，而且有證標(biāo)準(zhǔn)樣品的種類較少，參加者很容易識(shí)別，并不常用。參考值（由單一實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果確定）則是在定量項(xiàng)目參加者較少而且不服從正態(tài)分布或者半定量項(xiàng)目參加者較少時(shí)使用。

2.1 將已知值作為指定值

在組織棉麻、特種動(dòng)物纖維成分定量分析等項(xiàng)目時(shí)，通常會(huì)采用配方法來(lái)制作能力驗(yàn)證樣品。此外，紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證通常指定使用統(tǒng)一方法，因此，定性（分類）結(jié)果項(xiàng)目一般也會(huì)使用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)作為明確的指定值，例如在進(jìn)行“防紫外線產(chǎn)品”評(píng)定時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該符合“UPF>40，且T（UVA）AV≤5%”［4］，但是在進(jìn)行能力評(píng)定時(shí)并不需要對(duì)各分量都進(jìn)行判斷，僅僅只需要分析各參加者反饋的結(jié)果即可，即“可稱為防紫外線產(chǎn)品”以及“不可稱為防紫外線產(chǎn)品”。

2.2 將參考值作為指定值

在紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)中，以參考值作為指定值的確認(rèn)通常需要使用多個(gè)能力驗(yàn)證樣品，使用與參加者相同的測(cè)試方法進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量而獲得［2］。根據(jù)GB/T 28043—2019 附錄D 中1.3.1，當(dāng)參加者數(shù)量不超過(guò)12 家時(shí)，不符合μx≤0.3δ的要求，此時(shí)可選擇其他的指定值。在具體實(shí)踐中則會(huì)將參考值作為指定值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 以參加者的公議值作為指定值

針對(duì)紡織品實(shí)驗(yàn)室其他定量項(xiàng)目，通常會(huì)使用參加者的公議值作為指定值。而針對(duì)半定量項(xiàng)目（如色牢度項(xiàng)目），則通常以專家參加者確定的公議值作為指定值，或者使用參加者結(jié)果的眾數(shù)、預(yù)先確定適宜的比例（如80%或者更高）作為指定值。在實(shí)際操作中，后面兩種情況更為常用。實(shí)踐中可能會(huì)出現(xiàn)眾數(shù)有2 個(gè)值或者統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較平均的現(xiàn)象，這時(shí)則可以考慮由成立的專家組判斷或者直接使用專家參加者確定的公議值作為指定值。

2.4 以專家實(shí)驗(yàn)室確定的公議值作為指定值

該指定值采用已公布的方法來(lái)確定，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)來(lái)確定參考物質(zhì)的定值相似。紡織品實(shí)驗(yàn)室的能力驗(yàn)證活動(dòng)使用專家實(shí)驗(yàn)室確定的公議值作為指定值通常出現(xiàn)在半定量結(jié)果項(xiàng)目中，如江蘇出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)中心紡織品實(shí)驗(yàn)室在2014 年組織的JSTLPT-T-2014-4《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)腿嗽旃馍味龋弘　分械闹付ㄖ导礊閷＜覍?shí)驗(yàn)室確定的公議值。

而CNAS CL03:2010《能力驗(yàn)證提供者認(rèn)可準(zhǔn)則》［5］和GB/T 28043—2019對(duì)使用專家實(shí)驗(yàn)室確定的公議值要求能力驗(yàn)證提供者將原因形成文件，并應(yīng)根據(jù)能力驗(yàn)證計(jì)劃方案評(píng)估指定值的不確定度。查閱近幾年本單位參與的相關(guān)項(xiàng)目能力驗(yàn)證報(bào)告，目前紡織品實(shí)驗(yàn)室極少會(huì)針對(duì)色牢度等半定量結(jié)果項(xiàng)目進(jìn)行不確定度評(píng)估。因此，在使用專家實(shí)驗(yàn)室確定的公議值的能力驗(yàn)證活動(dòng)中并未涉及相關(guān)內(nèi)容。

近年來(lái)，針對(duì)紡織品實(shí)驗(yàn)室半定量結(jié)果項(xiàng)目不確定度的研究也較少，通過(guò)知網(wǎng)檢索發(fā)現(xiàn)，僅有1 篇名為《紡織品耐汗?jié)n色牢度試驗(yàn)方法不確定度評(píng)定》［6］的文章。此外，在本單位于2019 年承擔(dān)的國(guó)家認(rèn)監(jiān)委CNCA-19-B08 項(xiàng)目中，在使用GB/T 4745—2012《紡織品防水性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)沾水法》進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)能力驗(yàn)證樣品均勻性的過(guò)程中采用了不確定度進(jìn)行評(píng)定，要求不同樣品測(cè)試結(jié)果等級(jí)差值的絕對(duì)值不應(yīng)高于本實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法的不確定度。這是因?yàn)樵谶M(jìn)行后期能力評(píng)價(jià)的過(guò)程中，此類項(xiàng)目通用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“指定值±0.5 級(jí)”，因此，能力驗(yàn)證提供者的方法不確定度應(yīng)低于0.5 級(jí)，這一點(diǎn)也在黃怡婧等［6］的研究中得到證實(shí)。另外，根據(jù)該研究中針對(duì)各影響因素對(duì)總不確定度的貢獻(xiàn)分析，目光評(píng)級(jí)的貢獻(xiàn)度超過(guò)了50%，因此也從側(cè)面證明以±0.5 級(jí)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是合理的。

此外，對(duì)于半定量結(jié)果項(xiàng)目專家實(shí)驗(yàn)室的確定，通常由專家組來(lái)完成，應(yīng)該選擇具有可證實(shí)的測(cè)量能力的實(shí)驗(yàn)室，例如在同類能力驗(yàn)證活動(dòng)中持續(xù)保持滿意結(jié)果［7］或者選擇同行業(yè)中技術(shù)能力較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室。專家實(shí)驗(yàn)室既可以是該項(xiàng)能力驗(yàn)證項(xiàng)目的參加者，也可以是其他實(shí)驗(yàn)室。

3 能力統(tǒng)計(jì)及評(píng)定方法的選擇

GB/T 28043—2019 和CNAS GL002:2018 給出了5 種相同的能力統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算方法，而針對(duì)紡織品實(shí)驗(yàn)室最常用的有3 種，分別為測(cè)量誤差（差值、百分相對(duì)差）、z比分?jǐn)?shù)和z′比分?jǐn)?shù)。

3.1 定量結(jié)果項(xiàng)目常用能力統(tǒng)計(jì)及評(píng)定方法

在紡織品實(shí)驗(yàn)室中，定量結(jié)果項(xiàng)目通常通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化能力評(píng)定統(tǒng)計(jì)量z比分?jǐn)?shù)或z′比分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行能力評(píng)定。2 種方法的差異在于指定值的不確定度μ（xpt）是否可以忽略。GB/T 28043—2019 中9.2.1 部分明確指出，如果符合μ（xpt）小于0.3δpt的條件，則認(rèn)為指定值的不確定度可以忽略不計(jì)，否則應(yīng)將其加入能力評(píng)定統(tǒng)計(jì)量中進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)宜使用z′比分?jǐn)?shù)或者其他方法。

3.1.1 使用z比分?jǐn)?shù)進(jìn)行能力評(píng)定

使用參加者的公議值作為指定值是最常用的方法，因此，優(yōu)先使用z比分?jǐn)?shù)進(jìn)行能力評(píng)定（使用z′比分?jǐn)?shù)時(shí)，指定值的確定不使用參加者結(jié)果［3］）。在選擇統(tǒng)計(jì)方法的過(guò)程中，GB/T 28043—2019 中6.5.1 部分明確指出，使用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)先于使用預(yù)先刪除離群值的方法。而且大多數(shù)紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證項(xiàng)目可以提供單峰和近似對(duì)稱的數(shù)據(jù)，因此可以使用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法，假定近似服從正態(tài)分布或者至少為單峰且服從對(duì)稱分布［2］。但是對(duì)于參加者數(shù)量較少的情況，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可能不夠可靠，因此需要確定可以使用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法及z比分?jǐn)?shù)的最少參加者數(shù)量。

根據(jù)GB/T 28043—2019 中7.7.3 部分，以穩(wěn)健均值作為指定值，指定值xpt的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以估計(jì)為而使用z比分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行能力評(píng)定時(shí)，指定值的不確定度可以忽略，因符合μ（xpt）=計(jì)算可得p大于17.36。因此，在以穩(wěn)健均值作為指定值，使用z比分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行能力評(píng)定時(shí)，參加者數(shù)量最少為18［8］。

根據(jù)GB/T 28043—2019 中9.4.2 部分，z比分?jǐn)?shù)能力評(píng)定準(zhǔn)則使用2.0 以及3.0 作為臨界值，是假設(shè)有能力的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行正確操作所測(cè)量結(jié)果服從均值為xpt和標(biāo)準(zhǔn)差為δpt的正態(tài)分布，此時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差定義為了忽略指定值的不確定度，仍應(yīng)滿足計(jì)算得到p大于11.11，因此，當(dāng)有能力的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行正確操作數(shù)量不低于12 家時(shí)，可以使用z比分?jǐn)?shù)能力評(píng)定準(zhǔn)則。GB/T 6379.2—2004《測(cè)量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度（正確度與精密度）第2 部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法》7.3.4 部分給出了實(shí)驗(yàn)室間變異的檢驗(yàn)方法，即格拉布斯（Grubbs）檢驗(yàn)［9］。GB/T 4882—2001《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋正態(tài)性檢驗(yàn)》則提供了進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)的方法［10］。

3.1.2 使用z′比分?jǐn)?shù)進(jìn)行能力評(píng)定

在使用z′比分?jǐn)?shù)進(jìn)行能力評(píng)定時(shí)，需要使用除以參加者的公議值作為指定值的其他方法來(lái)確定指定值，并獲得其不確定度，適合μ（xpt）大于等于0.3δpt的情況。

3.2 半定量結(jié)果項(xiàng)目常用能力統(tǒng)計(jì)及評(píng)定方法

紡織品實(shí)驗(yàn)室半定量結(jié)果項(xiàng)目的能力統(tǒng)計(jì)及評(píng)定方法可以參考RB/T 185—2017《目測(cè)評(píng)定紡織品色牢度能力驗(yàn)證實(shí)施指南》［11］，或者選擇其他合適的方法。但是需要注意，使用大多數(shù)同類參加者結(jié)果眾數(shù)時(shí)出現(xiàn)2 個(gè)及以上眾數(shù)的情況，此時(shí)應(yīng)使用其他方法來(lái)確定指定值。同時(shí)應(yīng)注意，在以往的評(píng)價(jià)過(guò)程中以參加者數(shù)量30 為界的說(shuō)法并無(wú)科學(xué)依據(jù)，而是對(duì)中心極限定理的不正確解讀，即一個(gè)樣本中的原始數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)大于30 時(shí)，這組原始數(shù)據(jù)的分布接近正態(tài)分布。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行能力驗(yàn)證活動(dòng)時(shí)，前期的設(shè)計(jì)尤為重要，應(yīng)充分考慮可能出現(xiàn)的各類情況，選擇適宜的指定值確定方法及評(píng)定方法。在紡織品實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證活動(dòng)中，目前大部分參加實(shí)驗(yàn)室仍僅關(guān)注評(píng)定結(jié)果，對(duì)于不確定度，今后應(yīng)給予必要的重視。