Внутрилабораторный контроль

В соответствии с требованиями, установленными в ГОСТ ISO/IEC 17025-2019, лаборатория должна иметь процедуру для мониторинга достоверности результатов своей деятельности (т.е. процедуру, которая охватывает и внутрилабораторный контроль).

Целями внутрилабораторного контроля качества (далее – ВЛК) результатов измерений (электрофизических измерений, количественного химического анализа и т.д.) являются:

• экспериментальное подтверждение лаборатории своей технической компетентности,
• обеспечение требуемой точности результатов измерений,
• обеспечение доверия к результатам измерений как внутри лаборатории, так и со стороны Заказчика или контролирующих органов.

Внутрилабораторный контроль является основным элементом подтверждения достоверности результатов анализа.

Данные, полученные по результатам ВЛК должны регистрироваться таким образом, чтобы можно было выявить и установить тенденции поведения результатов измерений. В том числе, когда это практически возможно, должны применяться статистические методы для обработки (анализа) результатов измерений.

Внутрилабораторный контроль качества планируется и реализуется лабораторией для валидированных методик измерений с установленными рабочими характеристиками и методик, прошедших процедуру верификации.

ВЛК проводится на основании составленного заранее плана. Пример такого плана приведен ниже.

План внутрилабораторного контроля на ______ год
испытательной лаборатории

№ п/п	Наименование объекта измерений	Обозначение методики измерений	Характеристика объекта измерений	Обозначение методики ВЛК	Статистические критерии	Время проведения	Персонал, подвергаемый контролю	Отметка о выполнении
1	2	3	4	4	5	6	7	8
1	Устройства защитного отключения в электроустановках до 1000 В	МВИ.МН 4065-2011	Время отключения	СТБ ИСО 5725-2-2002	тест Диксона, статистики Манделя h и k	июль	С.С.Сидоров П.П.Петров И.И.Иванов
			Ток отключения
…
…

Составил: начальник ИЛ __________ Ч.Ч.Черный

Внутрилабораторный контроль результатов измерений должен проводится лабораторией периодически для каждой используемой в лаборатории методики.

Периодичность устанавливается самой лабораторией в зависимости от:

• частоты использования метода в лаборатории;
• стоимости и длительности проведения измерений конкретной величины;
• возможности приобретения или подготовки контрольного образца, его стабильности и однородности;
• уровня риска, связанного с получением некачественного результата измерений, и тяжести последствий, вызванных таким риском;
• законодательных требований по частоте проведения.

Для разных методик измерений, реализуемых в лаборатории, и разных измеряемых величин может устанавливаться разная периодичность внутрилабораторного контроля.

Внутрилабораторный контроль в соответствии с ГОСТ ISO/IEC 17025 должен включать, где это целесообразно, следующее:

1. использование стандартных образцов или образцов для контроля качества;
2. использование альтернативного оборудования, которое было калибровано, для обеспечения прослеживаемости результатов;
3. проверку (и) функционирования измерительного и испытательного оборудования;
4. использование контрольных или рабочих эталонов с ведением контрольных карт, где это применимо;
5. промежуточные проверки измерительного оборудования;
6. повторные испытания или калибровки с использованием одного и того же или различных методов;
7. повторные испытания или повторную калибровку хранящихся образцов;
8. корреляцию результатов для различных характеристик образца;
9. анализ полученных данных;
10. внутрилабораторные сличения;
11. испытания шифрованного (ых) образца (ов).

Использование стандартных образцов или образцов для контроля качества

Стандартный образец (СО) — это средство измерений в виде вещества (материала), состав или свойство которого установлены при аттестации. СО часто используются для различных видов контроля прецизионности, например, ежедневного внутрилабораторного контроля качества.

Под образцом контроля качества следует понимать обычную пробу с уже известным значением определяемой величины. В качестве такого образца могут выступать: раствор, приготовленный в лаборатории с заранее известной концентрацией; холостая проба, проходящая все стадии анализа, что и реальная, но не содержащая анализируемое вещество; проба, ранее исследованная в лаборатории.

Стандартные образцы и образцы контроля качества применяются непосредственно на этапе анализа, и это позволяет выделить наиболее характерные погрешности. При этом важен подбор стандартных образцов или образцов для контроля качества – они должны соответствовать свойствам, составу и структуре исследуемых образцов.

Использование альтернативного оборудования, которое было калибровано, для обеспечения прослеживаемости результатов

Метрологическая прослеживаемость – свойство результата измерения, в соответствии с которым результат может быть соотнесен с основой для сравнения через документированную непрерывную цепь калибровок, каждая из которых вносит вклад в неопределенность измерений. Метрологическая прослеживаемость относится именно к результату измерения. 

Для того, чтобы обеспечить метрологическую прослеживаемость своих результатов, лаборатории следует:

• выполнить калибровку средств измерений используемых для испытаний и оказывающих существенное влияние на точность и достоверность результатов испытаний; калибровка может выполняться своими силами, с применением откалиброванных эталонов (в том числе сертифицированных стандартных образцов) или в калибровочной лаборатории; откалиброванные эталоны должны иметь документальные свидетельства с демонстрацией метрологической прослеживаемости результатов измерений величин, которые они воспроизводят; в выдаваемых калибровочной лабораторией свидетельствах калибровки должна быть указана неопределенность измерений связанная с измеренными значениями величин и информация о метрологической прослеживаемости установленных измеренных значений величин;
• использовать аттестованные методики измерений;
• проводить оценку неопределенности измерений.

Проверка (и) функционирования измерительного и испытательного оборудования

Всё лабораторное оборудование перед началом работы должно проходит проверку, заключающуюся в определении готовности к работе. Цель проверки: удостовериться в отсутствии неисправностей и несоответствий, способных привести к повреждению оборудования или нанесению вреда здоровью пользователя после подачи питания, загрязнению и повреждению объектов контроля.

Проверка готовности:

• внешний осмотр на отсутствие механических повреждений, неисправностей кабеля электропитания, загрязнения рабочей поверхности;
• контроль соблюдения условий окружающей среды, прописанных в эксплуатационной документации (далее – ЭД) на средство измерений;
• контроль отдельных элементов оборудования, предусмотренный ЭД.

В случае выявления неисправностей или отклонений необходимо следовать рекомендациям инструкций по эксплуатации оборудования и инструкциям по охране труда. В случае невозможности оперативного приведения оборудования в рабочее состояние или условий окружающей среды в допустимые пределы, оборудование к эксплуатации не допускается.

Проверка функционирования заключается в экспериментальном опробовании средства измерений перед экспериментом путём измерений аналитического сигнала холостой пробы или пробы с известной концентрацией, массой и т.д.; так же можно провести измерения без использования образца.

Использование контрольных или рабочих эталонов с ведением контрольных карт, где это применимо

Эталоны, как и стандартные образцы являются средством измерений, т.к. имеют аттестованное значение измеряемой величины. В данном случае эталоны представляют собой меры, например, эталонные гири, эталоны сопротивления и т.д. Согласно этому пункту меру эталона измеряют с помощью средства измерений, используемого для измерений величины, которую в дальнейшем наносят на контрольную карту Шухарта. Применение контрольных карт рассмотрено ниже.

Промежуточные проверки измерительного оборудования

Для поддержания уверенности в исправности оборудования аккредитованная лаборатория и заявитель на аккредитацию должны периодически подтверждать:

• соответствие оборудования установленным требованиям перед вводом его в эксплуатацию или после возврата в эксплуатацию (верификация);
• калибровать (поверять) оборудование, если неопределенность измерений влияет на достоверность представляемых результатов, калибровка (поверка) измерительного и испытательного оборудования требуется для установления метрологической прослеживаемости результатов измерений.

Лаборатория должна разработать программу калибровки (поверки), которая должна пересматриваться и корректироваться по мере необходимости с целью поддержания доверия к статусу калибровки (поверки).

Повторные испытания с использованием одного и того же или различных методов

Контроль рабочих характеристик используемой методики измерений предусматривает проведение параллельных испытаний. Параллельные испытания – получение нескольких результатов единичных определений для одной пробы практически в одинаковых условиях (условия повторяемости). Однако на практике не всегда удаётся создать условия повторяемости и тогда параллельные испытания превращаются в повторные испытания.

Использование различных методов измерений одной и той же величины применяется для получения более точных рабочих характеристик метода, в случае с ВЛК это аналогично.

Повторные испытания хранящихся образцов

Повторные испытания проводятся с целью контроля стабильности результатов измерений во времени хранящихся образцов. Проверку стабильности можно осуществлять с помощью рабочих проб, при том, что выбранная рабочая проба стабильна по определяемому показателю в период сбора данных, стандартных образцов.  Оценку стабильности проводится с помощью контрольных карт Шухарта.

Корреляция результатов для различных характеристик образца

Корреляция результатов измерений является достаточно редким способом внутрилабораторного контроля, однако иногда единственным.

Корреляционный анализ – статистический метод, позволяющий с использованием коэффициентов корреляции определить, существует ли зависимость между переменными и насколько она сильна.

Согласно определению, сущность этого способа заключается в установлении связи между двумя независимо определяемыми величинами. Корреляционный анализ результатов измерений легче осуществлять с использованием специального программного обеспечения, хотя возможен вариант ручной обработки данных.

Анализ полученных данных

Можно выделить следующие основные способы анализа результатов измерений внутрилабораторного контроля:

• контроль стабильности измерений с помощью контрольных карт Шухарта (карты размахов, текущих расхождений, средних значений и кумулятивных сумм);
• оценка пределов повторяемости, воспроизводимости и критических разностей (СТБ ИСО 5725-6);
• использование различных статистических критериев (критерий Кохрена, критерий Граббса, критерий Фишера, z-критерий и т.д.).

Контрольные карты Шухарта

Основным инструментом внутрилабораторного контроля является контроль стабильности с помощью контрольных карт. Он основан на анализе результатов регулярных измерений какого-либо стабильного показателя, характеризующего результаты измерений.

Основными достоинствами контроля стабильности являются:

• рассмотрение процесса измерений в динамике, т.е. принятие решения о качестве измерений принимается с учётом измерений, проведённых в прошлом;
• ведение контроля измерений с фактическими рабочими характеристиками.

Контрольные карты представляют собой графики, на которых по горизонтальной оси откладывают порядковый номер подгруппы измерений, а по вертикальной – результаты измерений, обычно значения измеряемой величины для стандартного образца или другие параметры, рассчитанные по результатам измерений: стандартное отклонение, размах, кумулятивные суммы и т. д.

На картах обычно имеется центральная линия – как правило, среднее значение измеряемой величины или параметра, определенное по результатам большого числа предшествующих измерений, предупреждающие границы, а также предельные границы – границы регулирования, выход результата за которые свидетельствует о нестабильности процесса измерений. Пример вида ККШ приведён на рисунке (карта размахов).

Рисунок 1 – Пример ККШ

Наиболее эффективными и часто используемыми являются контрольные карты:

• средних значений X;
• размахов R;
• кумулятивных сумм и др.

Более подробно применение и построение ККШ описано в ГОСТ Р ИСО 7870 (части 1-4).

Оценка пределов повторяемости, воспроизводимости и критических разностей

Основываясь на результатах измерений, полученных в ходе эксперимента, рассчитывают показатели точности.

Дисперсию повторяемости и воспроизводимости рассчитывают согласно СТБ ИСО 5725-2.

По полученным значениям стандартных значений повторяемости и промежуточной прецизионности находим пределы повторяемости r и воспроизводимости R по следующим формулам

Приемлемость результатов измерений, полученных в условиях повторяемости, проводится путем контроля повторяемости результатов измерений (проверка приемлемости результатов измерений, полученных в условиях повторяемости).

Расхождение между максимальным Х_макс и минимальным Х_мин результатами параллельных измерений в пробе объекта измерений не должно превышать (при доверительной вероятности Р=0,95) предела повторяемости r по СТБ ИСО 5725-6

Если данное условие не выполняется, то выясняют и устраняют причины нестабильности и повторяют испытания с использованием не менее двух других градуировочных растворов, предусмотренных методикой. При повторном обнаружении отклонения результатов строят новый градуировочный график.

Контроль приемлемости результатов измерений, получаемых в условиях воспроизводимости.

Расхождение результатов измерений массовой доли аналита в пробе объекта измерений, выполненных двумя специалистами, не должно превышать значение критической разности CR_0,95 по СТБ ИСО 5725-6

где n₁ - число результатов измерений в пробе объекта измерений, полученных первым специалистом;

n₂ - число результатов измерений в пробе объекта измерений, полученных вторым специалистом;

r - предел повторяемости;

R - предел промежуточной прецизионности.

Если данное условие выполняется, то оба результата признаются приемлемыми.

Так же для оценки приемлемости результатов измерений могут быть использованы другие методы согласно СТБ ИСО 5725-6.

Статистические критерии

Полученные данные подвергаются проверке с целью обнаружения выбросов среди измерений. Для этого используют критерии Кохрена (проверка однородности оценок дисперсии) и Граббса (проверка однородности средних значений).

Оценке по критерию Кохрена подвергаются стандартные отклонения, полученные каждым оператором на каждом уровне. Для этого рассчитывают значение критерия по формуле

где  − максимальное среднеквадратическое отклонение на уровне;

 − среднеквадратическое отклонение внутри ячейки.

После полученный критерий на каждом уровне сравнивают со справочными данными и отбрасывают значения операторов, у которых полученный критерий выше справочного СТБ ИСО 5725-2 таблица 4.

Критерий Кохрена применяется только в тех случаях, когда все СКО состоят из одного и того же количества результатов измерений. Фактически это количество может меняться из-за выбросов или недостающих данных.

Аналогично поступают и со средними значениями. Для этого рассчитывают значение критерия Граббса

где S_j – стандартное отклонение, которое вычисляется по формуле

Полученный критерий сравнивают со справочным значением и отбрасывают значения лабораторий, у которых в соответствующей ячейке рассчитанный критерий Граббса превышает справочный. 

Для проверки двух наибольших и двух наименьших выбрасываемых значений так же применяют критерий Граббса метод расчёта описан в СТБ ИСО 5725-2.

Рассчитанные значения критерия Граббса сравнены с критическими значениями статистики Граббса при уровне значимости α = 1 % и α = 5 %. Если рассчитанные значения одного выбросового значения наибольшего или наименьшего превосходят критические значения, то они являются выбросами при соответствующем уровне значимости. Если рассчитанные значения двух выбросовых значений меньше критических значений при соответствующем уровни значимости, то это также выбросовые значения.

Для проверки равенства дисперсий двух выборок применяется критерий Фишера, который рассчитывается по формуле

где – рассчитанная дисперсия.

При оценке качества измерений лабораторий используют количественный показатель z. В соответствии с п.9.4.1 СТБ ISO 13528 показатель z вычисляют по формуле

где x_i -– результат, заявленный участником;

x_pt – приписанное значение;

σ_pt -  стандартное отклонение для оценки квалификации.

При анализе данных внутрилабораторного контроля используют так же критерий Стьюдента, критерий Манделя и др.

Внутрилабораторные сличения

В соответствии с ГОСТ ISO/IEC 17025, внутрилабораторное сличение – это организация, выполнение и оценивание измерений или испытаний одного и того же или нескольких подобных образцов в пределах одной лаборатории в соответствии с заранее установленными условиями. Внутрилабораторные сличения так же называют внутрилабораторной прецизионностью. К условиям внутрилабораторной прецизионности относят:

• использование одной и той же методики,
• идентичные пробы,
• измерения в одной лаборатории;
• вариация различных факторов (время, аналитики, реактивы и т.п.). 

Внутрилабораторные сличения возможны в случае, если возможно получение двух независимых результатов по одному и тому же образцу (пробе). Оценка внутрилабораторной воспроизводимости проводится в соответствии с СТБ ИСО 5725-3.

Испытания шифрованного (ых) образца (ов)

Под испытанием шифрованных образцов можно понимать исследования образцов контроля качества как обычной рядовой пробы. Для этого необходимо создать условия восприятия персоналом данной пробы как обычной. Шифровка образцов помогает соблюдать принцип беспристрастности при проведении измерений.

Вывод

Данные, полученные с помощью мониторинга, должны анализироваться и использоваться для управления лабораторной деятельностью, а также по возможности для внесения улучшений в работу лаборатории. Если было обнаружено, что результаты анализа данных, полученных при мониторинге, выходят за рамки установленных критериев, необходимо предпринять соответствующие действия с целью предотвращения включения в протоколы измерений неверных результатов.

В целом можно сказать, что внутрилабораторный контроль является одним из основных инструментов обеспечения качества результатов измерений лабораторий.