陳東

(浙江省三門核電有限公司，浙江臺州 317112)

在檢測實驗室，質量控制圖［1］的作用是區(qū)分檢測過程中質量異常，發(fā)現檢測過程中所出現的系統(tǒng)性變異，以便及時“報警”，使實驗室采取糾正或預防措施，從而將過程恢復穩(wěn)定。但是繪制質量控制圖的步驟非常繁瑣，需要進行大量的中間計算，用戶還要對照判異準則或者記住判異準則才可以判斷整個分析過程是否屬于受控狀態(tài)，整個過程效率很低。市售的SPSS，Minitab軟件雖然功能強大但專業(yè)性太強，操作復雜且成本高。Excel是大眾辦公軟件，投資成本低。筆者采用Excel VBA［2］編制了質量控制圖(均值-標準差控制圖［3］)自動生成程序，該方法操作簡單、方便，質控圖表直觀形象，提高了測量結果評定的效率。

1 系統(tǒng)介紹

采用Excel VBA語言將該質量控制圖系統(tǒng)設計為一個帶有自動統(tǒng)計程序的Excel工作簿，系統(tǒng)包含兩個數據錄入窗口(數據錄入窗口和原始數據錄入窗口)，兩個信息顯示窗口(質控圖信息顯示窗口和歷史數據顯示窗口)，兩個基礎數據表格(G、T測試法原始數據表)，一個圖表顯示框(質控圖顯示窗口)以及3個操作按鍵(曲線繪制，判斷，保存)，所有的數據處理程序通過Excel 2007中自帶VBA開發(fā)功能分別設置在這3個按鍵中，當點擊按鍵時就發(fā)觸發(fā)相應的運行程序(按鍵均有操作提示)，判定系統(tǒng)主操作界面樣式見圖1。

依據質量控制圖(均值-標準差控制圖［3］)的制作步驟，整個質量控制圖的應用包括4個步驟：(1)生成質量控制圖；(2)判斷儀器新測量結果是否滿足質量控制要求；(3)保存測量結果及其相關信息；(4)以圖表的形式顯示出各質控點及控制線。

2 系統(tǒng)生成

設計質量控制圖算法的關鍵包含3點：(1)排除原始數據中的異常數據；(2)判斷中心數據的計算方法；(3)計算出生成質量控制圖所需的上、下限，上、下警戒線以及中心線。

2.1 質量控制曲線的生成方法

(1)使用Grubbs檢驗法［4］判斷原始數據中是否存在異常數據需要舍棄，檢驗方法按式(1)、式(2)進行，程序流程圖見圖2。

圖1 判定系統(tǒng)主界面

式中：τn——該組數據中由最大值計算的t值；

xn——該組數據中的最大值；

Sx——該組數據的標準偏差。

x1——該組數據中由最小值計算的t值；

x1——該組數據中最小的值。

圖2 Grubbs檢驗法算法流程圖

(2)判定合格后需要將剩余的數據用t檢驗法［4］進行計算來判斷質控圖各關鍵參數的類型，t值按式(3)計算，程序流程圖見圖3。

式中：X——該組數據的平均值；

XSTD——理論值；

Sx——該組數據的標準偏差。

圖3 t檢驗法算法流程圖

將收集的原始數據輸入到相應的數據框中，點擊“繪制曲線”按鍵。如果符合上述判定條件則會按照計算公式自動計算出質量控制表各關鍵參數并且顯示在質控圖信息顯示窗口中，否則會報出相應的錯誤。

2.2 質控結果判斷

由于判定規(guī)則［5］較多，針對每一類判定規(guī)則，都需要編制了一個判定模塊，具體判定規(guī)則以及算法如下。

(1)質控校驗標準的結果屢屢超出警戒線，接近控制限，屬于下述情況的均判斷有異常：連續(xù)3點中至少有2點；連續(xù)7點中至少有3點；連續(xù)10點中至少有4點。判定流程見圖4。

圖4 超出警戒線而接近控制限異常情況的判定算法

(2)連續(xù)11點中至少有10點在中心線兩側的其中一側；連續(xù)14點中至少有12點在中心線兩側的其中一側；連續(xù)17點中至少有14點在中心線兩側的其中一側；連續(xù)20點中至少有16點在中心線兩側的其中一側，則判斷有異常。判定流程見圖5。

圖5 中心線一側點異常情況判定算法

(3)連續(xù)上升或下降的點大于等于7個時，則判斷有異常，判定流程見圖6。

(4)在中心線一側連續(xù)出現的點大于等于7個時，則判斷有異常，判定流程見圖7。

(5)質控校驗標準超出控制上、下限，則判斷有異常，判定流程見圖8。

圖6 連續(xù)上升、下降異常情況判定算法流程圖

圖7 中心線一側連續(xù)出現7個及以上點判定算法流程圖

如果錄入結果不符合要求，在點擊“判斷”鈕后則系統(tǒng)會將所有不符合內容顯示在提示框內，用戶可根據提示信息了解質控不合格的原因。

圖8 超過上、下控制限的異常情況判定算法流程圖

2.3 數據儲存

為了便于后續(xù)查閱歷史數據，點擊“保存”按鍵可將錄入數據結果及與數據相關的各類信息儲存在歷史數據顯示窗口中。為了防止使用人員保存時忘記填入與該質控點相關的信息，點擊“保存”鍵后系統(tǒng)將判斷各關鍵錄入框是否已填寫內容。

2.4 質量控制圖的顯示［6］

本系統(tǒng)的另一大特色在于實時顯示質量控制圖的樣式，使用者在保存錄入的數據后，無需進行其它操作，即可直觀了解近期質控點的變化趨勢。利用Excel強大的制圖功能可以分別從質控圖信息顯示窗口和歷史數據顯示窗口選取數據，再利用格式美化功能，將各控制線顏色分別設置成醒目的黃或紅色，線型設置成虛線。而質控數據可以設置為不連接的單點，并將結果顯示在質控點的上方。

2.5 系統(tǒng)保護措施

系統(tǒng)保護［7］主要采取3項措施：

(1)為防止外來人員修改系統(tǒng)代碼，在VBAProject工程中設置密碼；

(2)在主界面中，對各項基本參數及保存數據設置密碼防止外來人員修改；

(3)在關閉工作薄之前，將安全級別設置為高，不允許工作薄使用宏［8］，能夠較有效地防止外來病毒對電腦系統(tǒng)造成破壞。下一次打開前，需重新設置安全級別，才能重新打開工作薄使用本系統(tǒng)。

3 結語

運用常用的辦公軟件Excel軟件制作質量控制圖，能夠快速、準確地判斷出測量結果是否滿足要求，可大大提高實驗室質量控制工作效率。本系統(tǒng)代碼已通過安全測試，其功能滿足設計要求，使用本系統(tǒng)的統(tǒng)計結果與人工統(tǒng)計的結果相符合。對于有內部數據管理系統(tǒng)的企業(yè)或者質控要求與上述要求不一致的企業(yè)，也可以參考上述算法編制自己的質控程序。

該系統(tǒng)的計算表格需要進一步完善，可以進一步開發(fā)出在判斷出質量控制偏差后給出改善意見的功能。系統(tǒng)的界面設計不夠專業(yè)化，程序代碼也有待于進一步優(yōu)化，以進一步提高系統(tǒng)的運行速度。

［1］孫金庫，陳澤恩，廖志海，等.化學分析中的質量控制［J］. 化學分析計量，2009，18(2): 67-71.

［2］羅剛君.Excel VBA程序開發(fā)自學寶典［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［3］劉崇華，董夫銀.化學檢測實驗室質量控制技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2013: 61-77.

［4］David S Hage，James D Carr. Analytical chemistry and quantitative analysis［M］. Upper saddle River NJ: Pearson Education，Inc，2011: 64-84.

［5］王兆軍，鄒長亮，李忠華.統(tǒng)計質量控制圖理論與方法［M］.北京：科學出版社，1970.

［6］邱富容，徐志明，左天明，等. Excel軟件在巖礦化學分析質量控制中的應用［J］.中國測試，2010，36(5): 91-93.

［7］侯金生，陳強.基于Excel VBA的化學分析不確定度評定系統(tǒng)［J］.化學分析計量，2013，22(1): 89-91，96.

［8］阿卜拉萊扎. Excel求生指南［M］.北京：人民郵電出版社，2007.