您當(dāng)前的位置:檢測(cè)資訊 > 實(shí)驗(yàn)管理
嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2017-08-03 18:23
國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)采用CNAS-GL02《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南》中推薦的穩(wěn)?。≧obust)統(tǒng)計(jì)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析評(píng)價(jià)。而在國(guó)外,實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)常用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法為ISO 5725.2-1994《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》中推薦的格拉布斯檢驗(yàn)法(Grubbs)和科克倫(Cochran)檢驗(yàn)法。三種統(tǒng)計(jì)方法在計(jì)算過(guò)程特別是離群值判斷方面存在較大差異?;诒敬螌?shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng),筆者對(duì)三種統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)介紹與分析。
1. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法簡(jiǎn)介
1.1穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法
采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的前提是假設(shè)分析的結(jié)果服從正態(tài)分布。在開(kāi)始進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析之前,應(yīng)確保所采集的數(shù)據(jù)是正確、合理的,并對(duì)數(shù)據(jù)中的粗大誤差和潛在問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別。通常在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程中需要統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)、中位值、標(biāo)準(zhǔn)四分位間距(標(biāo)準(zhǔn)化IQR)、穩(wěn)健CV、最小值、最大值和極差七種統(tǒng)計(jì)量。這些統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室結(jié)果統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。其中最重要的統(tǒng)計(jì)量是中位值和標(biāo)準(zhǔn)化IQR,它們是數(shù)據(jù)集中和分散的量度,屬于穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)量,不受數(shù)據(jù)中離群值的影響。
對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果應(yīng)使用基于穩(wěn)健總計(jì)統(tǒng)計(jì)量的Z比分?jǐn)?shù)(中位值和標(biāo)準(zhǔn)化IQR)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于分割水平對(duì)樣品a和樣品b應(yīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算兩個(gè)Z比分?jǐn)?shù)——實(shí)驗(yàn)室間Z比分?jǐn)?shù)(ZB)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)Z比分?jǐn)?shù)(ZW)。它們分別基于結(jié)果對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)化和(S)和標(biāo)準(zhǔn)化差(D)來(lái)進(jìn)行計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)化和(S)和標(biāo)準(zhǔn)化差(D)的計(jì)算公式如下:

通過(guò)計(jì)算每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)化和(S)和標(biāo)準(zhǔn)化差(D),可以統(tǒng)計(jì)出所有參加實(shí)驗(yàn)室的S和D 的中位值和標(biāo)準(zhǔn)化IQR,再根據(jù)公式(3)和公式(4)即可計(jì)算實(shí)驗(yàn)室間Z比分?jǐn)?shù)(ZB)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)Z比分?jǐn)?shù)(ZW)。

實(shí)驗(yàn)室結(jié)果依據(jù)Z比分?jǐn)?shù)(包括ZB和ZW)進(jìn)行評(píng)定。
的結(jié)果為離群值,
時(shí)為可疑值。正的實(shí)驗(yàn)室間離群(即ZB≥3)表明該樣品對(duì)的兩個(gè)結(jié)果太高,負(fù)的實(shí)驗(yàn)室間離群值(即ZB≤-3)表明其結(jié)果太低,而實(shí)驗(yàn)室內(nèi)離群值
則表明其兩個(gè)結(jié)果間的差值太大。
1.2科克倫檢驗(yàn)法
科克倫檢驗(yàn)法應(yīng)用于所有標(biāo)準(zhǔn)差都是在重復(fù)性條件下,且由相同數(shù)目(n)的測(cè)試結(jié)果計(jì)算得出的情形。實(shí)際中由于數(shù)據(jù)的缺失或剔除,測(cè)試結(jié)果數(shù)可能不同。所以假定在正常組織的試驗(yàn)中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果數(shù)目不同所造成的影響是有限且可以忽略的,科克倫檢驗(yàn)中所用的n可取多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果數(shù)。
該統(tǒng)計(jì)方法是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差的最大值進(jìn)行評(píng)定,屬于單側(cè)檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)過(guò)程為先將全組實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差從小到大排列,然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的最大值計(jì)算科克倫檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量,見(jiàn)公式(5)。查閱科克倫檢驗(yàn)臨界值表,通過(guò)比較相同顯著水平下的臨界值來(lái)判定該最大標(biāo)準(zhǔn)差是否為離群值。如果標(biāo)準(zhǔn)差的最大值是離群值,則將該值舍去后對(duì)剩余的標(biāo)準(zhǔn)差重新計(jì)算科克倫檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量。

其中,si為實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)差,smax是si中最大值。
離群值的判斷:
a)當(dāng)統(tǒng)計(jì)量小于等于5%的臨界值時(shí),認(rèn)為該值是正常值;
b)當(dāng)統(tǒng)計(jì)量大于5%的臨界值且小于等于1%的臨界值時(shí),該值為可疑值;
c)當(dāng)統(tǒng)計(jì)量大于1%臨界值時(shí),認(rèn)為該值是統(tǒng)計(jì)離群值。
1.3格拉布斯檢驗(yàn)法
格拉布斯檢驗(yàn)法適用于判定一組檢測(cè)結(jié)果中最大值或最小值是否為離群值,此方法通過(guò)計(jì)算平均值 和標(biāo)準(zhǔn)偏差SD然后再計(jì)算統(tǒng)計(jì)量(G),見(jiàn)公式(6)、公式(7)。通過(guò)查閱Grubbs檢驗(yàn)臨界值表獲得一定顯著性水平(α)下的臨界值,比較統(tǒng)計(jì)量(G)與查到的臨界值。當(dāng)統(tǒng)計(jì)量(G)大于臨界值時(shí),此數(shù)據(jù)即為離群值,并對(duì)剩余數(shù)據(jù)繼續(xù)檢驗(yàn),直到數(shù)據(jù)中無(wú)異常值為止。
Grubbs檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量計(jì)算公式為:

其中,Xp為一系列數(shù)據(jù)xi(i=1,2,…,p)中的最大值; 為平均值;SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差。
最小值x1的統(tǒng)計(jì)量計(jì)算公式為:

其中,x1為一系列數(shù)據(jù)xi(i=1,2,…,p)中的最小值; 為平均值;SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差。
離群值的判斷:
a)當(dāng)統(tǒng)計(jì)量小于等于5%的臨界值時(shí),認(rèn)為該值是正常值;
b)當(dāng)統(tǒng)計(jì)量大于5%的臨界值且小于等于1%的臨界值時(shí),該值為可疑值;
c)當(dāng)統(tǒng)計(jì)量大于1%臨界值時(shí),認(rèn)為該值是統(tǒng)計(jì)離群值。
2.實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)結(jié)果分析
本次塑料薄膜阻隔性實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)采用“分割水平”的樣品設(shè)計(jì),氧氣透過(guò)量的樣品分為A、B兩組,水蒸氣透過(guò)量的樣品分為C、D兩組。在對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力進(jìn)行評(píng)定時(shí),不出具“合格”與否的結(jié)論,而是使用“滿意”、“可疑”或“離群”的概念。如果一個(gè)結(jié)果被評(píng)定為離群值,這意味著從統(tǒng)計(jì)上看它明顯地不同于同組的其他結(jié)果。
2.1采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法評(píng)定結(jié)果
用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法計(jì)算各參加實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室間Z值(ZB)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)Z值(ZW)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,本次氧氣透過(guò)量檢測(cè)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室間離群1家,實(shí)驗(yàn)室間可疑2家,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)離群0家,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可疑6家;對(duì)于水蒸氣透過(guò)量檢測(cè)項(xiàng)目,此次有實(shí)驗(yàn)室間離群2家,實(shí)驗(yàn)室間可疑1家,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)離群7家,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可疑9家。將實(shí)驗(yàn)室Z值(ZB和ZW)合并統(tǒng)計(jì),本次氧氣透過(guò)量項(xiàng)目共有94%的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果滿意,5%的實(shí)驗(yàn)室可疑,1%的實(shí)驗(yàn)室離群;水蒸氣透過(guò)量項(xiàng)目共有84%的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果滿意,8%的實(shí)驗(yàn)室可疑,8%的實(shí)驗(yàn)室離群。
由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的離群與可疑明顯多于實(shí)驗(yàn)室間離群與可疑,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部檢測(cè)過(guò)程中的隨機(jī)誤差比較多,而實(shí)驗(yàn)室間的系統(tǒng)誤差要少一些。
2.2采用科克倫檢驗(yàn)法評(píng)定結(jié)果
用科克倫檢驗(yàn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí),需要計(jì)算統(tǒng)計(jì)量C,再與臨界值進(jìn)行比較判定離群值??瓶藗悪z驗(yàn)法是對(duì)檢測(cè)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以剔除離群值。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算,本次實(shí)驗(yàn)室比對(duì)活動(dòng)中,樣品A的可疑值有1個(gè),離群值有9個(gè);樣品B有可疑值1個(gè),離群值8個(gè);樣品C有可疑值2個(gè),離群值13個(gè);樣品D有可疑值5個(gè),離群值12個(gè)。
根據(jù)科克倫統(tǒng)計(jì)原理,采用此方法時(shí),參與實(shí)驗(yàn)室數(shù)量越多,其對(duì)應(yīng)的臨界值越小,即要求標(biāo)準(zhǔn)偏差的離散程度要小。參與實(shí)驗(yàn)室數(shù)量少時(shí),對(duì)應(yīng)的臨界值大,那么對(duì)于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差離散程度的要求就不是那么嚴(yán)格。因此,在此次實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)室較多,而數(shù)據(jù)的離散程度偏大的情況下,科克倫檢驗(yàn)法評(píng)定剔除的離群值相對(duì)較多。
2.3采用格拉布斯檢驗(yàn)法評(píng)定結(jié)果
在此次實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)中,對(duì)同一種樣品的檢測(cè)結(jié)果呈兩端離散的形式,所以在采用格拉布斯檢驗(yàn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí),需要同時(shí)對(duì)最大值和最小值計(jì)算統(tǒng)計(jì)量Gp和G1,再與臨界值G(α)比較。如果Gp>G1且Gp>G(α),則評(píng)定最大值為離群值;如果G1>Gp且G1>G(α),則評(píng)定最小值為離群值。對(duì)于樣品A,經(jīng)計(jì)算沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可疑值和離群值;對(duì)于樣品B,經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)可疑值2個(gè),離群值1個(gè);對(duì)于樣品C,計(jì)算發(fā)現(xiàn)可疑值2個(gè),離群值2個(gè);對(duì)于樣品D,計(jì)算沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可疑值和離群值。
格拉布斯檢驗(yàn)法是對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì),從而剔除離群值。在數(shù)據(jù)量較少時(shí),其對(duì)應(yīng)的臨界值越小,那么剔除離群值的概率就較大。在數(shù)據(jù)量較大時(shí),其對(duì)應(yīng)的臨界值越大,那么剔除離群值的概率就較低。因此,在此次實(shí)驗(yàn)室比對(duì)活動(dòng)中,采用該方法計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)的離群值較少。
2.4不同統(tǒng)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果評(píng)定的比較
對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)樣品的參考值,不同的統(tǒng)計(jì)方法依據(jù)不同的統(tǒng)計(jì)量來(lái)反映。穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法采用中位值反映樣品的參考值,而科克倫檢驗(yàn)與格拉布斯檢驗(yàn)則采用總平均值??偲骄挡⒉皇菍?duì)一組數(shù)據(jù)計(jì)算其平均值得到的,而是首先通過(guò)科克倫檢驗(yàn)法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)剔除離群值,然后通過(guò)格拉布斯檢驗(yàn)法剔除平均值的離群值,之后再對(duì)剩余的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值即為總平均值。
通過(guò)對(duì)本次實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算,得到的參考值與離群情況見(jiàn)表1、表2:
表1:實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)參考值比較
| 統(tǒng)計(jì)方法 | 樣品A(cm3/m2·24h·0.1MPa)或ml/m2·day | 樣品B(cm3/m2·24h·0.1MPa)或ml/㎡·day | 樣品C(g/m2·24h) | 樣品D(g/m2·24h) |
| 穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法 | 58.429 | 17.611 | 5.433 | 2.859 |
| 科克倫檢驗(yàn)+格拉布斯檢驗(yàn) | 59.770 | 17.879 | 5.368 | 2.987 |
表2:實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)
| 統(tǒng)計(jì)方法 | 樣品 | 滿意(個(gè)) | 可疑(個(gè)) | 離群(個(gè)) | 備注 | |
| 穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法 | ZB |
樣品A+B |
101 | 2 | 1 |
樣品A、B用于氧氣透過(guò)量測(cè)試; 樣品C、D用于水蒸氣透過(guò)量測(cè)試。 |
|
樣品C+D |
108 | 1 | 2 | |||
| ZW | 樣品A+B | 98 | 6 | 0 | ||
| 樣品C+D | 95 | 9 | 7 | |||
| 科克倫檢驗(yàn)+格拉布斯檢驗(yàn) | 樣品A | 95 | 1 | 9 | ||
| 樣品B | 96 | 3 | 9 | |||
| 樣品C | 96 | 4 | 15 | |||
| 樣品D | 99 | 5 | 12 | |||
由表1、表2可以看出,雖然通過(guò)穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法判定出的可疑值與離群值數(shù)量與通過(guò)科克倫檢驗(yàn)法和格拉布斯檢驗(yàn)法剔除的可疑值與離群值數(shù)量有較大的差別,但是兩種統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的樣品參考值是很接近的。由此可以看出,穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法和由科克倫檢驗(yàn)法與格拉布斯檢驗(yàn)法組合檢驗(yàn)這兩種檢驗(yàn)方法的統(tǒng)計(jì)參數(shù)受極端值的影響都不大。
3. 總結(jié)
通過(guò)對(duì)此次實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì),可以看出,穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法不受數(shù)據(jù)量多少的影響,而且受極端值的影響也不大。而由科克倫檢驗(yàn)法與格拉布斯檢驗(yàn)法組合檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法,受數(shù)據(jù)量多少的影響較大,而受極端值的影響較小。不過(guò)兩種統(tǒng)計(jì)方法相比較,穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)法在數(shù)據(jù)處理和計(jì)算程序上更加科學(xué)、直觀和簡(jiǎn)潔方便。
來(lái)源:AnyTesting