质量控制图在实验室质量控制中的应用

李滢舟 禹伟腾 梁澄波 徐晓光 邹春海 陈俊彬*

（1.深圳海关工业品检测技术中心 广东深圳 518000；2.深圳市检验检疫科学研究院）

1 前言

人们常常采用相应的手段，如空白实验、标准曲线的绘制、质量控制样的测定、平行样品的测定等，来控制实验室分析质量。质量分析控制图（简称质控图）是一种简便、有效的统计手段，它可证实系统是否处于统计控制状态或鉴别脱离控制的原因[1]。控制图是一种将显著性统计原理应用于控制生产过程的图形方法，由休哈特（Walter Shewhart）博士于1924年首次提出。利用可重复过程所得到的数据，控制图有利于检测出变差的异常模式，并提供统计失控的检验准则[2]。

质量控制图可以直观地显示一个体系或一个过程是否处于统计控制状态，如果失控，则可以指出在什么时间或位置以及多大程度上出现了问题，提醒人们及时采取有效措施克服失控状态。由此可见，质控图是一种以图解方式来阐释数据的统计技术。

2 质控图的绘制

质量控制图分为两大类，包括计量值控制图与计数值控制图。而计量值控制图又包括均值-标准差控制图（-S 控制图）、均值-极差控制图（-R 控制图）与单值-移动极差控制图（X-Rs 控制图）等。本文将用实验室自制的白油漆作为稳定性试样，分别绘制-S 控制图以及-R 控制图，对实验室的分析测试质量进行有效的控制。下面以测定白油漆中铅（Pb）元素为例，具体介绍质控图在实验室内部质量控制中的应用。首先定期测定白油漆中Pb 元素的含量，并至少累计21 组以上的数据，根据这些测定数据，建立质量控制图。白油漆中Pb 元素的测定数据结果详见表1。

表1 白油漆中Pb 元素含量(单位：mg/kg)

图1 白油漆中Pb 含量测定值的-S 控制图

表2 质控图系数表

图2 白油漆中Pb 含量测定值的控制图

图3 白油漆中Pb 含量测定值的R 控制图

3 质控图的检验

在测定实际样品之前，应事先做好质控图。在实际样品分析时，质控样与实际样品应同时测定，并将质控样的测定结果标定在质控图上。若在质控图上的样品点的排列不出现异常，就可以认为过程处于统计控制状态；反之，如果质控图在实际应用过程中出现了异常现象，就认为过程处于统计失控状态，样品测定结果不可信，须立即停止测试工作，寻找原因纠正后重新测定。质控图判断异常情况的标准如下：

（1）其中任意一点落在上下控制限之外，表示分析失控，测定结果不可信。

（2）连续3 个点中有2 个点落在上下警戒限与上下控制限之间。

（3）连续5 个点中有4 个点落在平均值加减1 倍标准偏差与上下警戒限之间。

（4）连续9 个点在中心线的同侧。

（5）连续6 个或更多点呈现上升或下降趋势。

（6）连续14 个相邻点交替上下。

（7）连续15 个点落在平均值加减1 倍标准偏差范围内。

（8）连续8 个点落在平均值两侧且没有1 个点在平均值加减1 倍标准偏差范围内。

在实际应用质控图的过程中，人们应该继续累积质控样的测定数据，如以21 个数据为1 单元，每增加1 个单元应重新计算各种统计量，如、S 以及R 等，不断调整更新控制限水平位置。

4 质控图的应用

根据上述分析依据，对深圳海关工业品检测技术中心实验室质控样白油漆中Pb 元素的质控图进行分析。在白油漆中Pb 含量的控制图中第11 个数据点高于上控制限。发现此问题后，立即进行异常测试原因调查，经过讨论、综合分析，从以下几个方面进行调查：仪器设备、试剂标液、前处理操作过程。通过实验室连续校准验证样、初始校准验证样、对比标准溶液的仪器强度以及空白溶液的测定，证明仪器及试剂没有异常。再通过对标准溶液配置过程的审查，证明标准溶液也没有异常。所以，初步认定在前处理操作过程中可能存在问题。前处理过程中可能引起误差的原因有以下几个方面：容器及实验器皿的污染或残留；实验室用水的污染；人员操作误差；实验室环境；前处理设备误差等。首先，检查实验室环境记录及前处理设备的校准记录，均符合要求。其次，根据GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》[4]的要求，对实验室所用的蒸馏水进行测定，在25℃时电导率测定值为0.138 ms/m，扩展不确定度0.060 ms/m，pH 为5.41，可氧化物＜0.4 mg/L，蒸发残渣（105℃±2℃）0.866 7 mg/L，各项指标均符合国际标准化组织（ISO）对三级水的要求。为了进一步确定，使用确保干净的容器、器皿重新按相同条件进行白油漆的测定，Pb 的2 个平行样测定值分别为122.6 mg/kg 和130.3 mg/kg，落在控制图上下警戒限内，符合质量控制的要求。通过排查，最终确定实验室容器、器皿的污染或人员操作误差是导致白油漆中Pb 的测定值出现异常的原因，由于及时发现问题，立即调查原因，避免了实验室的不合格测试。

5 讨论

由上述过程得知，实验室容器、器皿的污染或人员操作误差直接影响实验室的测试结果，所以应重新对洗涤人员及实验操作人员进行培训，明确实验过程，并重新进行上岗考试确保实验过程的准确性。

以上是实验室测定活动利用质控图的实例，表明质控图的应用是对实验室测定活动实施监控的一个有效手段。实验室的测定过程是一个复杂的过程，当其中一个或几个环节出现问题时，特别是对于一些逐渐变化的因素对测定产生影响的过程，在单一的测定中很难判断。采用质量控制图对实验室的测定进行质量控制，可以采用统计学的方法对历史积累的数据和不断更新的数据进行计算，根据结果判断实验室的测定活动是否在正常的状态，若不在正常的状态则可以查找原因，进行整改，使测定活动回归正常状态。