Требования к образцам для контроля:
Образец для контроля должен соответствовать по составу или свойству выбранному объекту испытаний.
В качестве образца для контроля при проведении внутрилабораторного контроля могут быть использованы:
- стандартный образец состава и свойств веществ и материалов по ГОСТ 8.315;
- разделенный образец с установленными (опорными) значениями показателей.
Стандартный образец может представлять собой:
- материал объекта испытаний с естественным или измененным в результате дополнительной обработки уровнем значений контролируемого показателя (показателей);
- материал, получаемый из материала объекта испытаний в процессе пробоподготовки;
- вещество (материал), имитирующее объект испытаний.
Разделенный образец должен быть отобран от объекта испытаний в соответствии с требованиями НД, регламентирующим отбор проб (образцов для испытаний) этого объекта. Разделенный образец должен быть подготовлен в соответствии с процедурой подготовки проб (образцов для испытаний), регламентированной в НД на метод испытаний. При подготовке материала разделенного образца должны быть также выполнены операции по обеспечению стабильности состава (свойств) материала образца, если НД на метод испытаний предусматривает выполнение таких операций.
Образцы должны быть стабильны в течение времени проведения испытаний.
Количество материала контрольного образца, предоставляемое каждому участнику испытаний, должно быть достаточным для получения заданного в соответствии со схемой проведения испытаний числа результатов испытаний по каждому контролируемому показателю с использованием любой из методик испытаний, которые будут применены участниками испытаний.
Подготовку материала проводит непосредственно зав.лаборатории.
Образцы должны быть розданы зав. лаборатории конкретным специалистам для контроля качества проводимых испытаний.
Порядок проведения внутрилабораторного контроля (с применением карт Шухарта) проводят по РМГ 76-2014 ГСИ. «Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа» или по приведенным ниже методам.
Метод проверки повторяемости результатов испытаний
Два результата измерений должны быть получены в условиях повторяемости.
Абсолютное расхождение между ними должно в таком случае сравниваться с пределом повторяемости r = 2,8уr.
Если абсолютное расхождение между результатами двух измерений не превышает r, оба результата признают приемлемыми, и в качестве окончательного результата должно указываться среднее арифметическое значение результатов двух измерений. Если абсолютное расхождение превышает r, лаборатория должна получить ещё два результата измерений.
Если при этом диапазон (xmax-xmin) результатов четырёх измерений равен или меньше по значению критического диапазона для уровня вероятности 95 % для n = 4, CR0,95, то в качестве окончательного результата должно фиксироваться среднее арифметическое значение результатов четырёх измерений. Коэффициенты критического диапазона f(n) приведены в таблице 1 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.
CR0,95(n)=f(n)уr
Контроль повторяемости результатов испытаний должен осуществляться при каждом измерении.
Метод проверки точности (правильности и прецизионности) результатов испытаний с помощью контрольных карт Шухарта.
Контрольные карты (КК) являются основным инструментом статистического управления качеством. КК применяют для сравнения получаемой по выборкам информации о текущем состоянии процесса с контрольными границами, представляющими пределы собственной изменчивости (разброса) процесса. КК используют для оценки того, находится или не находится процесс в статистически управляемом состоянии. Собственный разброс характерен для всех процессов из-за большого числа незначительных случайных воздействий. Вследствие этого результаты измерений, полученные в ходе нормального течения процесса, непостоянны. Непостоянные и отслеживаемые статистические характеристики, например выборочное среднее, медиана и т.д. Поэтому необходимо ввести статистически обоснованные границы для данной отслеживаемой характеристики с целью минимизировать ошибочные решения при управлении процессом.
Считается, что процесс находится в статистически управляемом состоянии при отсутствии в нём систематических сдвигов. Если процесс находится в статистически управляемом состоянии, можно предсказывать его ход до тех пор, пока не случайные (особые) причины не станут воздействовать на него, в результате чего процесс будет выведен из статистически управляемого состояния. Метод контрольных карт представляет собой простой графический метод оценки степени статистически неуправляемого состояния процесса путём сравнения отдельных статистических данных из серии выборок или подгрупп с контрольными границами.
Анализ процесса проведения испытаний.
Детальный анализ процесса проведения испытаний осуществляют для того, чтобы определить:
а) вид и локализацию причин, которые могут возникнуть нерегулярно;
б) влияние вводимых новых условий проведения испытаний;
в) все другие существенные факторы, которые могут влиять на процесс проведения испытаний.
Анализ следует так же проводить для определения связи между причинами и типами несоответствий. Условия проведения испытаний должны быть отрегулированы одновременно с корректировкой процесса проведения испытаний и оборудования, а также с разработкой планов статистического управления процессами. Это поможет выявить любые несоответствия в ходе процесса проведения испытаний и обеспечить надлежащие корректирующие действия.
Выбор рациональных подгрупп.
В основе контрольных карт лежит идея Шухарта о разделении наблюдений на так называемые «рациональные» подгруппы, внутри которых могут возникать вариации, обусловленные только случайными причинами, в то время как различия между ними могут быть обусловлены особыми причинами, которые контрольные карты и должны обнаружить.
При планировании сбора данных надо обращать внимание на то, чтобы данные от каждой подгруппы можно было рассматривать именно как отдельную рациональную подгруппу. Необходимо объём подгрупп n поддерживать постоянным, чтобы избежать ошибок в пересчётах и интерпретации. Однако принципы, на которых основаны карты Шухарта, применимы и в случаях переменного n.
Частота и объём подгрупп.
Нет общих правил для выбора частоты отбора подгрупп и их объёмов. Частота может зависеть от стоимости процедур взятия и анализа выборки, а объём подгрупп – от ряда соображений. Например, большие подгруппы, берущиеся с меньшей частотой, могут обнаружить малый сдвиг среднего процесса более точно, но малые подгруппы, берущие с меньшей частотой, могут обнаружить малый сдвиг среднего процесса более точно, но малые подгруппы, берущиеся чаще, обнаруживают большие сдвиги быстрее.
Предварительный сбор данных.
После принятия решения о выборе частоты и объёма подгрупп, должны быть собраны и проанализированы некоторые первоначальные данные контроля и измерений, чтобы определить предварительные параметры контрольных карт: центральную линию и контрольные границы. Предварительные данные могут быть собраны последовательно, пока не будет получено 20 - 25 подгрупп при непрерывном ходе процесса проведения испытаний. В период сбора предварительных данных процесс должен быть достаточно стабилен.
Обозначения и сокращения.
n - объём подгруппы, число выборочных значений в подгруппе;
k – число подгрупп;
X - измеряемая характеристика (индивидуальные значения записываются как X1, X2, X3);
Xср – среднее значение для подгруппы, Xср= (1/n) уn1 Хi ;
Хсрср – среднее средних значений подгрупп;
м0 – принятое опорное значение;
Ме – медиана подгруппы. Для выборки объёма n, значения X1 X2 Xnкоторой упорядочены по возрастанию или по убыванию, медиана есть центральное значение, если n нечётно, и среднее двух центральных значений, если n чётно;
Меср - среднее значение медиан подгрупп;
R - размах подгруппы (разность наибольшего и наименьшего значений в подгруппе);
Rср – среднее значение R для всех подгрупп;
s – выборочное, стандартное (среднее квадратическое) отклонение
s= √ (Уn1(Хi-Xср)2)/(n-1) ;
sср – среднее выборочных стандартных (средних квадратических) отклонений подгрупп;
у – истинное внутригрупповое стандартное отклонение процесса;
у, - оцененное внутригрупповое стандартное отклонение процесса;
CL- центральная линия;
UCL- верхняя контрольная граница;
LCL – нижняя контрольная граница.
Основы построения контрольных карт Шухарта.
Контрольная карта Шухарта требует данных, получаемых выборочно из процесса через примерно равные интервалы. Интервалы могут быть заданы по времени (например, ежедневно), либо по количеству образцов (например, через каждые 10 образцов). Каждая подгруппа состоит из одинаковых образцов с одним и тем же контролируемым показателем, и все подгруппы имеют равные объёмы. Для каждой подгруппы определяют одну или несколько характеристик, таких как среднее арифметическое подгруппы Хср и размах подгруппы R среднее выборочных стандартных отклонений. Карта Шухарта – это график значений определённых характеристик подгрупп в зависимости от их номеров. Она имеет центральную линию (CL),соответствующую опорному значению характеристики. При оценке того, находится ли процесс в статистически управляемом состоянии, опорным значением обычно служит среднее арифметическое рассматриваемых данных. При управлении процессом проведения испытаний опорным служит долговременное значение характеристики, установленное в нормативных документах, или её номинальное значение, основанное на ранее полученной информации, или намеченное целевое значение характеристики. Карта Шухарта имеет две статистически определяемые контрольные границы относительно центральной линии, которые называются верхней контрольной границей (UCL) и нижней контрольной границей (LCL).
Контрольные границы на карте Шухарта находятся на расстоянии 3у от центральной линии, где у – генеральное стандартное отклонение используемой статистики. Для получения величины у вычисляют выборочное стандартное отклонение или умножают выборочный размах на соответствующий коэффициент.
Часто на контрольной карте границы проводят ещё и на расстоянии 2у. Тогда любое выборочное значение, попадающее за границы 2у, может служить предостережением о грозящей ситуации выхода процесса из состояния статистической управляемости. Поэтому границы 2у иногда называют «предупреждающими».
Когда наносимое значение выходит за любую из контрольных границ или серия значений проявляет необычные структуры, состояние статистической управляемости подвергается сомнению. В этом случае надо исследовать и обнаружить не случайные (особые) причины, а процесс можно остановить и скорректировать. Как только особые причины найдены и исключены, процесс снова готов к продолжению работы.
Если контрольную карту строят впервые, то часто оказывается, что процесс статистически не управляем. Контрольные границы, рассчитанные на основе данных такого процесса, будут иногда приводить к ошибочным заключениям, поскольку они могут оказаться слишком широкими. Следовательно, прежде чем установить постоянные параметры контрольных карт, надо привести процесс в статистически управляемое состояние.
Контрольные карты Шухарта для количественных данных.
Количественные данные представляют собой наблюдения, полученные с помощью измерения и записи значений некоторой характеристики для каждой единицы, рассматриваемой в подгруппе.
Для каждой контрольной карты встречаются две ситуации:
а) опорное значение не задано;
б) опорное значение задано.
Контрольные карты, для которых опорное значение не задано.
Цель таких карт – обнаружение отклонений значений характеристик (например, Хср, R или какой-либо другой характеристики), которые вызваны иными причинами, чем те, которые могут быть объяснены только случайностью.
Контрольные карты, для которых опорное значение задано.
Целью таких карт является определение того, отличаются ли наблюдаемые значения Хср, R и т.п. для нескольких подгрупп (каждая объёмом n наблюдений) от соответствующих опорных значений (µ) больше, чем можно ожидать при действии только случайных причин. Особенностью карт с заданными опорными значениями является дополнительное требование, относящееся к положению центра и вариации процесса. Установленные значения могут быть основаны на опыте, полученном при использовании контрольных карт без априорной информации или на заданных опорных значениях.
Карты средних (Хср) и размахов (R) или выборочных стандартных отклонений (s).
Карты количественных данных отражают состояние процесса через разброс (изменчивость от единицы к единице) и через расположение центра (среднее процесса). Поэтому контрольные карты для количественных данных почти всегда применяют и анализируют парами – одна карта для расположения (Хср – карта) и одна – для разброса (R – карта). В таблицах 1 и 2 приведены формулы контрольных границ и коэффициенты соответствующих карт.
Контрольные карты индивидуальных значений (Х).
При использовании карт индивидуальных значений рациональные подгруппы для обеспечения оценки изменчивости внутри серии измерений не применяют и контрольные границы насчитывают на основе меры вариации, полученной по скользящим размахам обычно двух наблюдений. Скользящий размах – это абсолютное значение разности измерений в последовательных парах, т.е. разность первого и второго измерений, затем второго и третьего и т.д. На основе скользящих размахов вычисляют средний скользящий размах Rср, который используют для построения контрольных карт.
Также по всем данным вычисляют общее среднее Хср. В таблице 3 приведены формулы расчёта контрольных границ для карт индивидуальных значений.
8.3.9 Контрольные карты медиан.
Контрольные границы для карт медиан вычисляют двумя способами: посредством расчёта медиан от медиан подгрупп и медиан размахов или расчёта средних от медиан подгрупп и средних размахов.
Центральная линия равна Меср (среднему от медиан подгрупп),
UCLMe=Меср + А4Rср
LCLMe= Meср – А4Rср
Карту медиана строят таким же образом, как Хср и R – карты. Коэффициент А4 приведён в таблице 4.
Контрольная карта размахов.
Центральная линия равна Rср(среднему размахов R для всех подгрупп)
UCLR=D4Rср
LCLR=D3Rср
Значения постоянных D3 и D4приведены в таблице 2.
Метод интерпретации контрольных карт для количественных данных.
Собирают и анализируют данные, вычисляют средние и размахи.
Строят R-карту. Сопоставляют нанесённые точки размахов с контрольными границами, выделяют точки вне границ, необычные структуры и тренды. Для каждого сигнала о наличии неслучайной причины в значениях размаха проводят анализ операций процесса проведения испытаний, чтобы определить причину. Проводят корректирующие действия и действия по предотвращению повторения данной причины.
Исключают все подгруппы, на которые повлияла неслучайная причина, затем пересчитывают и наносят на карту новые средний размах Rср и контрольные границы. Необходимо убедиться в том, что все точки размахов при сравнении с новыми границами указывают на статистическую управляемость процесса.
Если некоторые подгруппы исключены из R-карты из-за выявления особых причин, их надо исключить и из Хср-карты. Пересмотренные значения Rср и Хср надо использовать для пересчёта пробных контрольных границ для средних Хср ± А2Rср. (Исключение подгрупп, представляющих причину выхода процесса из состояния статистической управляемости, это не «исключение плохих данных». Скорее, здесь исключаются точки, на которые повлияли известные неслучайные причины, и мы получаем лучшую оценку основного уровня изменчивости из-за случайных причин. Это даёт наиболее подходящую основу для контрольных границ, применение которых позволяет наиболее эффективно обнаружить будущие появления неслучайных причин вариаций).
Когда размахи находятся в статистически управляемом состоянии, разброс процесса (отклонения внутри подгрупп) считается стабильным. В этом случае можно проанализировать средние значения, чтобы увидеть меняется ли со временем среднее положение процесса.
Строят Хср-карту и сравнивают точки с контрольными границами. Выделяют точки вне границ, необычные структуры точек или тренды. Так же как и для R-картынеобходимо анализировать любое из состояний статистической неуправляемости и проводить корректирующие и превентивные меры. Надо исключить точки, которые характеризуют это состояние и для которых были найдены неслучайные причины. Повторно вычисляют и наносят на график новое среднее процесса (Хср) и контрольные границы. Проверяют, чтобы, по сравнению с новыми границами, все точки демонстрировали статистически управляемое состояние, при необходимости возобновляя последовательные действия: «идентификация – корректировка - пересчёт».
Проверка структур на особые причины.
Критерий 1 . Одна точка вне зоны А
Критерий 2. Девять точек подряд в зоне С или по одну сторону от центральной линии
Критерий 3. Шесть возрастающих или убывающих точек подряд
Критерий 4. Четырнадцать попеременно возрастающих и убывающих точек
Критерий 5. Две из трёх последовательных точек в зоне А или вне её
Критерий 6. Четыре из пяти последовательных точек в зоне В или вне её
Критерий 7. Пятнадцать последовательных точек в зоне С выше и ниже центральной линии
Критерий 8. Восемь последовательных точек по обеим сторонам центральной линии и ни одной в зоне С
Верхняя и нижняя границы установлены на расстоянии 3у над и под центральной линией. Для применения этих критериев контрольная карта делится на шесть равных зон шириной у. Эти зоны обозначаются А,В,С,С,В,А, причём зоны С расположены симметрично центральной линии.
Построение контрольных карт.
Если предварительные данные невозможно разбить на подгруппы в соответствии с намеченным планом, то необходимо разбить весь набор значений в результате наблюдений, на последовательные подгруппы. Подгруппы должны иметь одинаковую структуру и объём.
Единицы каждой подгруппы должны объединяться на основе предположительно одного важного общего фактора, например, все они произведены в коротком интервале времени или все единицы из одного или нескольких одних и тех же источников или мест. Разные подгруппы должны представлять возможные или подозреваемые различия в процессе, из которого они сформированы, например, разные интервалы времени или источники.
Для каждой подгруппы вычисляют среднее (Хср) и размах (Rср).
Подсчитывают общее среднее (среднее средних) всех полученных значений (Хср) и средний размах (Rср).
На соответствующей форме или бумаге в клеточку строят Хср и R – карты, где вертикальная шкала - для Хср и R, а горизонтальная шкала – для номера подгруппы. Наносят вычисленные значения Хср на карту средних и вычисленные значения Rср - на карту размахов.
На соответствующие карты наносят сплошные горизонтальные прямые, представляющие Хср и Rср.
На карты наносят контрольные границы. На Хср – карту наносят две горизонтальные прямые на уровнях Хср + А2Rср, а на R-карту аналогичные линии на уровнях D3Rср и D4Rср , где А2, D3 и D4 зависят от числа n наблюдений в подгруппе и приведены в таблице 2. Нижнюю контрольную линию LCL на R-карту не наносят, если n менее 7, т.к. соответствующее значение D3 принимают равным 0.
Рисунок 2. Общая форма контрольной карты.
Оценка результатов контроля качества выполнения измерений
1. При получении неудовлетворительной оценки по результатам внутреннего контроля качества выявляются причины с помощью следующих процедур:
- проверка соблюдения всех требований методик КХА, состояния используемых реактивов, правильность выполнения калибровочных кривых и определения расчетных коэффициентов, приготовления растворов;
- проверка метрологических характеристик средств измерений, методик, их соответствия диапазону определения ингредиента;
- проверка качества работы исполнителей;
- проведение контрольного эксперимента.
2. Меры корректирующего действия:
- профилактика, ремонт, применение современных средств измерения и вспомогательного оборудования, своевременная их поверка;
- замена реактивов;
- повторная калибровка средств измерений;
- уточнение диапазона метрологических характеристик методик КХА;
- корректировка процедуры контроля качества КХА и соответствующей документации;
- проведение обучения исполнителей;
- материальное стимулирование исполнителей за высокое качество работ и штрафные санкции за низкое качество