一种拉伸测试人员能力检测结果人员比对监控方法

张宏阳，张重远，蔡 静，李红军

（中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）

实验室人员能力检测结果监控是质量体系管理程序中重要的一个环节，因此，有效评定人员检测结果监控是至关重要的。实验室应确保检测人员具备其负责的实验室活动的能力，以及评估其偏离影响程度，而人员监控强调的是上岗后的持续能力，对人员持续能力的评估是实验室质量体系管理的重要环节。

1 适用范围

文章监控方法适用于室温拉伸、高温拉伸的人员能力检测结果人员比对监控。实验室开展内部比对工作的目的，是为了检查在同一测试项目的检测过程中，检测人员之间的差异、试验设备之间的差异等对检测结果所造成的潜在影响，而不是检查检测样品（检测材料）所造成的影响。因此，应选用同一批金属材料，材料均匀，取样位置尽量接近，尽量保障检测样品的一致性。

2 基础要求

（1）样品。人员能力检测结果人员比对IRR计划的样品应选用同一批料，取样位置接近，材料组织性能均匀。室温拉伸测试样品数量50支或更多，高温拉伸测试样品数量50支或更多，室温拉伸测试样品编号分别为RT-1~RT-50或RT-N，高温拉伸测试样品编号分别为HT-1~HT-50或HT-N。根据内部比对样品分类，Ⅰ类样品（已知样品），该类样品已知上限和下限定值的样品，一般适用于标准硬度块的比对。Ⅱ类样品（已知样品）。已经被统计分析评估过的、带有确定均值（μ）和标准偏差（σ）的样品，一般适用于自身加工的批量样品进行统计分析后获得的均值（μ）和标准偏差（σ）。Ⅲ类样品（未知样品），该类样品平均值（μ）和标准偏差（σ）未知的样品。

本方法选用的样品属于Ⅲ类样品（未知样品）。依据所选用的试验机要求及检测标准要求准备相应尺寸的试样，例如本次实验室可选择稳定性较好的316L不锈钢锻件，依据取样标准，取批量样品加工成适用尺寸，作为对比样品准备。

（2）设备。采用经过中实国金能力验证满意的试验设备进行室温、高温拉伸试验。例如本实验选用经过中实国金能力验证的INSTRON5582万能试验机进行350 ℃高温拉伸试验。

（3）标准。室温/高温拉伸均可选择国标、航标、美标检测标准。其中室温拉伸测试标准可选择GB/T228.1、HB5143、ASTM E8/E8M等；高温拉伸测试标准可选择GB/T228.2、HB5195、ASTM E21等，检测标准版本均以现行有效的版本为准。例如本次实验室选用GB/T228.2-2015《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》进行350 ℃高温拉伸测试。

（4）人员。根据质量管理体系文件要求，并结合实验室现状，制订合理的年度人员能力检测结果监控计划，依据年度计划对相关待比对检测人员开展实施人员比对工作。待比对检测人员须采用经过中实国金能力验证满意的试验设备，同时依据相应设备所采用的检测标准，人员为唯一的变量，与经过中实国金能力验证满意的人员选择相同的试验设备及检测标准进行人员比对。

3 标准值及标准偏差的确定

（1）人员选择。选择具有从事力学性能测试多年工作经历，并通过了中实国金能力验证相应检测标准的室温拉伸或高温拉伸测试项目，且结果满意的人员，作为参照人员。

（2）测试。实验室应采用一检测标准方法进行室温或高温拉伸试验，本次IRR计划要求满足室温或高温拉伸测试要求的人员在经中实国金能力验证满意的试验设备上测试≥12支样品，按照计划要求记录试验结果，测试完成后，分别得到≥12组检测数据，依据质量体系管理要求，检测人员填写相应原始记录，复核人核对数据后签字确认，确保数据无误。例如本次实验室将316L不锈钢依据GB/T228.2-2015《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》进行350 ℃高温拉伸测试，获得12组抗拉强度检测结果，修约后分别是482 MPa、465 MPa、484 MPa、482 MPa、475 MPa、476 MPa、463 MPa、459 MPa、468 MPa、480 MPa、482 MPa、480 MPa。

（3）数据处理。室温拉伸测试可依据检测标准GB/T228.1、HB5143、ASTM E8/E8M获得试验结果，高温拉伸测试可依据检测标准试验GB/T228.2、HB5195、ASTM E21测试获得试验结果，依据标准要求修约，具体修约规则执行GB/T 8170或ASTM E29规定。其中GB/T、HB检测标准修约参照GB/T8170，ASTM检测标准修约参照ASTM E229。检测标准版本均以现行有效的版本为准。例如本次实验室依据GB/T228.2-2015《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》检测标准进行350℃高温拉伸测试，其中抗拉强度按照GB/T8170-2008规则修约间隔为1MPa。

（4）离群值判定。异常值又称离群值，指在对一个被测量重复观测所获得的若干观测结果中，出现了与其他偏离较远且不符合统计规律的个别值，他们可能属于来自不同的总体，或者属于意外的、偶然的测量错误，也称为存在着“粗大误差”。如果一系列测量值中混有异常值，必然后歪曲测量的结果。这时若能将该值剔除不用，即可使结果更符合客观情况。在测量过程中除了当时已知原因的明显错误或突发事件造成的数据异常可疑随时剔除外，如果仅仅是怀疑某个值，不能确定是否是异常值的，不能随意剔除，必须采用统计判别法进行判别，依据判别异常值常用的统计方法有三种，方法一：当n＞50的情况，采用拉依达准则，又称3σ准则较简便。方法二：当3＜n＜50的情况下，格拉布斯准则效果较好，适用于单个异常值；方法三：有多于一个异常值时狄克逊准则较好。根据各实验室样品准备情况，依据上述三种方法的适用范围进行选定，通常来说离群值判定采用方法二格拉布斯准则进行判断，若判定结果为异常值，应予以剔除。无论采用哪种剔除方法，当剔除数据后若实验数据不足12个结果需补充样品，以保证得到有效数值数量≥12。

例如本次实验室离群值判定采用方法二格拉布斯准则进行判断。针对3.2测试中列举的抗拉强度结果，按照格拉布斯准则对本组离群值进行判定。根据12组数据首先依据3.5公式计算该批次样品的平均值μ=475MPa和标准偏差σ=8.676 MPa。可疑值是459 MPa，残差为16 MPa，在给定置信概率为p=95%，也就是显著水平为0.05时，根据计算，可判定459 MPa不是异常值。

（5）报告平均值和标准偏差。根据批量样品的数据结果按检测标准修约，由实验室质量管理员对所有数据进行判定报告，其中包括试验平均值μ（标准值）、试验标准偏差σ。

根据316L不锈钢进行350 ℃高温拉伸测试得到的12支样品的抗拉强度结果计算，平均值μ=475 MPa和标准偏差σ=8.676 MPa。

4 人员比对

依据年度计划对相关检测人员开展实施比对工作，可根据相应的室温拉伸或高温拉伸测试项目制订作业指导书，待检测人员与参照人员使用同一台试验设备，依据相应作业指导书要求进行测试，获取数据结果。例如本次实验室评价待检测人员在INSTRON5582万能试验机上依据GB/T228.2-2015《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》检测标准进行350℃高温拉伸测试，获得抗拉强度结果进行人员能力检测结果人员比对，从而判定待比对检测人员是否具备持续此项目工作能力。

5 人员比对结果评价

本方法IRR采用Ⅲ类样品内部比对。使用Ⅲ类样品（未知样品）开展内部比对工作，应首先按照《Ⅲ类样品参考分布值的确定》规定的方法，即按照3.5计算方式报告该Ⅲ 类样品的平均值（μ）和标准偏差（σ），同时依据离群值判定规则对全部数据进行判定有效性，一旦出现离群数据，则从数据中剔除该数据，同时重新测试两个替换样品，再次离群值判定，直至得出一组稳健的检测数据，再次按照3.5计算方式报告该Ⅲ 类样品的平均值（μ）和标准偏差（σ），从而获得该Ⅲ类样品的平均值（μ）和标准偏差（σ）。进而获得平均值（μ）和标准偏差（σ）的Ⅲ类样品，此时该样品已相当于Ⅱ类样品（已知样品），可依据下述《Ⅱ类样品内部比对》规定的方法继续开展内部比对工作。

采用Ⅱ类样品内部比对。使用已知平均值（μ）和标准偏差（σ）的样品开展内部比对工作时，设待比对检测人员或检测设备的检测结果为 x，则检测结果的偏差值为 v ＝|x-μ|，根据检测结果的偏差值和样品已知的标准偏差限值，可做以下判定：

（1）如果检测结果的偏差值（v）落在样品 1 倍标准偏差（1σ）内，即 v ≤1σ，则检测结果被认为是合格，本次检测人员的内部比对结果为满意。

（2）如果检测结果的偏差值（v）落在样品的 1 倍标准偏差（1σ）外，但在 2 倍标准偏差（2σ）内，即 1σ＜ v ≤ 2σ，则需额外再做 2 次测试。检测结果判定方法如下：如果所有这三次检测结果的偏差值都在 2 倍标准偏差（2σ）内，并且平均 Z 值在 1.6 倍标准偏差（1.6σ）内，即 Z ≤ 1.6σ，则检测结果被认为是合格，本次检测人员的内部比对结果为满意。

如果所有这三次检测结果的偏差值都在 2 倍标准偏差（2σ）内，但平均 Z 值在 1.6 倍标准偏差（1.6σ）外，即 Z ＞1.6σ，则检测结果被认为不合格，本次检测人员的内部比对结果为不满意。应立即启动《不符合工作的控制管理程序》，分析原因，采取预防、纠正措施。

如果这三次检测结果的偏差值有一次落在 2 倍标准偏差（2σ）外，即v＞2σ，则检测结果被认为不合格，本次检测人员或仪器设备的内部比对结果为不满意。应立即启动《不符合工作的控制管理程序》，分析原因，采取预防、纠正措施；在排除原因并采取措施后，应再次进行比对试验，以验证测试结果。

— 平均 Z 值计算方法：

— 设三次测试的检测结果为 xi，i=1-3，则

— 偏差值vi＝|xi-μ|

— 偏差Z值Zi＝vi／σ

— 平均Z值Z＝∑Zi／3，i=1-3

（3）如果检测结果的偏差值(v)落在样品的2倍标准偏差（2σ）外，即v＞2σ，则检测结果直接判定为不合格，本次检测人员或仪器设备的内部比对结果为不满意。应立即启动《不符合工作的控制管理程序》，分析原因，采取预防、纠正措施；在排除原因并采取措施后，应再次进行比对试验，以验证测试结果。

依据上述要求对结果评价，由质量管理员对每个测试值进行评估，并由质量管理员填写人员结果人员比对结果通知单。在结果通知单中应体现待考核检测人员的测试结果，经统计分析的Ⅲ类样品，相当于Ⅱ类样品（已知样品）平均值（μ）和标准偏差（σ），依据用Ⅱ类样品内部比对方法，计算出z值，为有问题结果，依据5人员结果比对评价b）的要求判定，有问题结果在人员结果人员比对结果通知单中用＊标出；＞2.0为不满意结果，不满意结果在人员结果人员比对结果通知单中用$标出。

例如本次待比对人员在INSTRON5582万能试验机上依据GB/T228.2-2015《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》检测标准进行350℃高温拉伸测试，获得抗拉强度结果为478 MPa，依据修约间隔为1 MPa，结果数据满足检测标准要求。针对统计分析，该类样品已属于Ⅱ类样品（已知样品），平均值μ=475 MPa和标准偏差σ=8.676 MPa。根据5人员比对结果评价，待比对人员检测结果的偏差值为 v ＝|478-475|=3MPa＜1σ=8.676MPa。本次检测结果的偏差值（v）落在样品 1 倍标准偏差（1σ）内，即 v ≤1σ，则检测结果被认为是合格，本次比对检测人员的内部比对结果为满意。因此由质量管理员填写人员结果人员比对结果通知单，在通知单中z=v＜1σ，对此本次结果为满意。通过数据体现在结果通知单中，并在报告评价结果：满意。即为本次人员能力检测结果人员比对完成。

6 结束语

文章是一种新型评估人员能力检测结果的有效手段，利用该方法可根据各实验室现状准备合适的样品，并对此批次样品进行异常值的剔除，报告最终的平均值和标准偏差值，为后续按照年计划安排相关检测人员进行人员能力检测结果的人员比对，从而有效评估检测人员的能力，判定相关检测人员是否具备继续持续操作此项工作的能力。

该方法同样适用于检测设备比对，同一检测人员，首先具备经过中实国金能力验证的试验设备、检测标准、检测人员作为基础数据，同一检测人员采用待比对试验设备进行相应标准的测试，从而依据比对评估方法进行判定。

该方法实现性较大，相对成本低，可操作性强，后续继续对该方法进行完善，更好地为质量体系管理工作提供有效的监控手段。有效的监控方法保障了检测工作的持续性和有效性，确保检测结果的真实和准确。