Использование результатов проверки квалификации для решения задач в области обеспечения единства измерений

использование результатов проверки квалификации для решения задач в области обеспечения единства измерений

О. Б. Пономарева, С. В. Шпаков

Основная цель проверки квалификации испытательных (измерительных) лабораторий (далее — ИЛ), осуществляющих измерения состава и физико-химических свойств веществ, материалов, объектов окружающей среды и (или) испытания продукции по составу и физико-химическим свойствам (далее — испытания), посредством межлабораторных сравнительных испытаний — подтверждение качества результатов испытаний, получаемых ИЛ [1].

Положительные результаты регулярного участия ИЛ в МСИ создают у лабораторий уверенность в качестве получаемых ими результатов испытаний и эффективности действующей в ИЛ системы качества.

Создан и развивается механизм учета результатов МСИ при аккредитации и инспекционном контроле ИЛ, как элемент подтверждения их компетентности [2]. Проведение проверок квалификации ИЛ компетентными провайдерами1 [3] существенно облегчает работу органов по аккредитации и позволяет обеспечивать достоверность выводов о компетентности лабораторий с учетом результатов их участия в МСИ.

С целью подтверждения обеспечиваемых в ИЛ значений показателей качества результатов испытаний лаборатории обращаются

к провайдерам проведения МСИ с просьбой удостоверить достигнутый в ИЛ уровень точности. Выполнение этой процедуры в рамках МСИ получило название: оценка измерительных возможностей ИЛ.

Концепция, содержание и процедура оценки измерительных возможностей (ОИВ) изложены в Р 50.011 [4]. Под ОИВ понимают проверку соответствия статистической оценки погрешности результата испытания, полученного ИЛ при участии в МСИ, характеристике погрешности Д , установленной конкретной лабораторией при реализации соответствующей методики испытаний — гарантируемой ИЛ погрешности результатов испытаний.

Для прохождения ОИВ лаборатория должна дополнительно к протоколам результатов испытаний ОК представить провайдеру (применительно к объектам испытаний и показателям состава (свойств), для которых ИЛ проходит ОИВ) протоколы, содержащие установленные в ИЛ показатели качества результатов испытаний и документы, подтверждающие функционирование в ИЛ системы контроля стабильности результатов испытаний (например, копии контрольных карт Шухарта, ведущихся в ИЛ в течение последних трех месяцев).

1 В нашей стране до настоящего времени организации, выполняющие функции провайдеров, носили название «координатор».

На примере одного из раундов проверки квалификации рассмотрим результаты ОИВ шести лабораторий, занимающихся испытаниями нефтепродуктов.

В таблице 1 приведены сведения о кодовых номерах этих лабораторий.

Лаборатория с порядковым номером 5 (согласно таблице 1) не представила необходимые документы, подтверждающие установленные значения показателя точности результатов испытаний и функционирование в лаборатории системы контроля стабильности результатов испытаний. В этой связи оценка измерительных возможностей признана невозможной. Остальные 5 лабораторий представили необходимые документы. Для них была проведена оценка измерительных возможностей.

При оценке измерительных возможностей все представленные документы подлежали индивидуальному рассмотрению для каждой лаборатории. Внимательный анализ документов в ряде случаев привел к выводам о недочетах в организации контроля стабильности результатов испытаний и нецелесообразности или невозможности по этой причине оценки измерительных возможностей при определении некоторых показателей состава или свойств.

Рассмотрим итоги анализа документов, представленных лабораторией с порядковым номером 1 согласно таблице 1. Были выявлены следующие конкретные ситуации.

1. Значения Дл для результатов испытаний нефтепродуктов, приведенные лабораторией в протоколах результатов испытаний, установлены расчетным путем по 4.7 РМГ 76 [5] (исходя из выражения Д = 0,84Д, где Д — показатель точности, установленный для методики испытаний на основе предела воспроизводимости, приведенного в методике).

2. Для результата определения сульфатной зольности моторного масла по ГОСТ 12417 [6] неверно проведен расчет предела воспроизводимости методики испытаний и, соответственно, показателя точности методики и показателя точности результатов испытаний. Предел воспроизводимости задан в методике в виде степенной зависимости, в п. 9.2.3 НД на метод испытаний для удобства приведены его табулированные значения для отдельных точек диапазона измерений. Для значения сульфатной зольности 1,0 % в таблице приведено значение предела воспроизводимости 0,18913 %. Для полученного результата испытания 0,862 % лаборатория привела значение Дл = 0,22 %, что с математической точки зрения невозможно.

Таблица 1

Кодовые номера лабораторий, заявивших о желании пройти оценку измерительных возможностей при испытаниях различных нефтепродуктов

Порядковый № ИЛ Кодовый номер ИЛ при испытаниях различных нефтепродуктов

Бензин автомобильный Дизельное топливо Масло моторное Мазут

1 Б.1.5

2 Б.1.7

3 - - М.1.4 (+) -

4 - ДТ.1.6 (+) М.1.6 (+) -

5 Б.1.15 - - -

6 Б.1.18 (-) - М.1.11 (+) -

14

Научно-методическая концепция

Оценка измерительных возможностей признана невозможной.

3. Результаты рассмотрения представленных контрольных карт Шухарта для контроля стабильности результатов определения фракционного состава автомобильного бензина свидетельствуют о нестабильном состоянии испытаний (результаты контрольных процедур постоянно выходят за пределы предупреждения и действия). В подобной ситуации оценка измерительных возможностей признана нецелесообразной, для ее проведения следует предварительно обеспечить стабильность результатов испытаний.

4. Напротив, анализ представленных контрольных карт Шухарта для контроля стабильности результатов определения массовой доли серы (испытуемые продукты — бензин автомобильный и дизельное топливо) демонстрирует, что реальный разброс результатов контрольных процедур почти на порядок меньше границ регулирования, установленных расчетным путем на основе предела воспроизводимости, заданного в методике. В данной ситуации представляется, что подобные значения границ не отражают реально достигаемой в лаборатории точности результатов испытаний, их использование для внутрилабораторного контроля и оценки измерительных возможностей неэффективно. Оценка измерительных возможностей признана нецелесообразной, для ее проведения имеет смысл использовать показатель точности результатов испытаний, установленный не расчетным путем, а на основе данных, полученных при построении контрольных карт Шухарта (например, в соответствии с рекомендациями [5]).

С учетом выявленных фактов для лаборатории было оформлено подробное заключение по вопросу оценки измерительных возможностей, даны соответствующие рекомендации.

Результаты оценки измерительных возможностей лабораторий при испытаниях различных нефтепродуктов представлены в таблице 1: (+) — лаборатория подтвердила свои измерительные возможности по всем

заявленным показателям состава и свойств данного нефтепродукта, (-) — не подтвердила. Две лаборатории — с порядковыми номерами 3 и 4 — подтвердили измерительные возможности при определении всех заявленных показателей состава и свойств нефтепродуктов.

Лабораториям, подтвердившим свои измерительные возможности, были выданы соответствующие свидетельства и заключения (пример заключения приведен на рис. 1).

Опираясь на результаты рассмотрения представленных с целью ОИВ документов, подтверждающих функционирование в лабораториях системы контроля качества результатов испытаний, возможно с большой вероятностью предположить, что состояние контроля качества в лабораториях нефтеперерабатывающего комплекса находится на достаточно высоком уровне, при этом в качестве формы контроля активно используют контроль стабильности результатов испытаний с применением контрольных карт Шухарта. Как представляется, в данном случае можно говорить о целенаправленном внедрении идеологии управления качеством проводимых испытаний на отраслевом уровне, что вполне объяснимо стратегическим значением выпускаемой продукции, необходимостью надежного подтверждения ее соответствия, в том числе на международном уровне.

Правильно организованная и проведенная программа МСИ дает возможность обеспечить подтверждение прослеживаемости результатов аналитических измерений. На рис. 2 представлена схема МСИ как элемента подтверждения прослеживаемости результатов измерений. Пример реализации МСИ как средства подтверждения прослеживаемости результатов МСИ приведен в [7].

С целью использования результатов МСИ для подтверждения прослеживаемости получаемых в ИЛ результатов необходимо:

а) Функционирование компетентных провайдеров МСИ, на которых ложится ответственность за качество используемых образцов для контроля (ОК), в том числе установление

заключение

по результатам участия лаборатории в межлабораторных сравнительных испытаниях 2008 года по определению состава и свойств масла моторного в образце для контроля

ОК НП.М5

Наименование координатора: ФГУП УНИИМ

Наименование лаборатории, № аттестата аккредитации, адрес: Испытательная лаборатория... Кодовый № лаборатории: М.1.4

Определяемый показатель Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с Температура вспышки в открытом тигле, °С Щелочное число, мг КОН на 1 г Зольность сульфатная, %

Аттестованное значение ОК, С 13,09 222,0 7,2 1,08

НД на метод испытаний ГОСТ 33—2000 ГОСТ 4333—87 ГОСТ 11362—96 ГОСТ 12417—94

Результат испытания, Х 12,99 222 7,2 1,09

Проверка измерительных возможностей

Погрешность результатов испытаний, заявленная лабораторией, Ал1 — 8,8 0,38 0,073

Значение Еп — 0,0 0,0 0,14

Заключение* — Соответствует Соответствует Соответствует

Проверка квалификации

Допустимая погрешность, А2 0,0523 11 0,7 0,12

Значение Z-индекса -3,8 0,0 0,0 0,2

Заключение по результатам контроля точности испытаний** Неуд. Удовл. Удовл. Удовл.

* Заключение дано на основе сравнения величины Е , Е = (Х — С)/ А , с установленным нормативом контроля Е = 1:

п

— при |Еп| < Е погрешность результатов испытаний признают соответствующей погрешности, заявленной лабораторией; в противном случае — не соответствующей.

** Заключение дано на основе сравнения величины Z-индекса, Z = (Х — С)/а(А) (а(А) = А/2 — СКО допускаемой погрешности), с установленными нормативами контроля Z' = 2, Z" = 3: при < Z' качество результатов испытаний признают удовлетворительным; при Z ' < < Z ' ' качество результатов испытаний признают сомнительным и подлежащим дополнительной проверке; при И > Z " качество результатов испытаний признают неудовлетворительным.

Зам. директора, руководитель координатора

Ответственный за проведение МСИ

Рис. 1. Пример заключения по результатам проверки квалификации для ИЛ, подтвердившей свои

измерительные возможности

1 Значение характеристики погрешности результатов испытаний, заявленное лабораторией с целью оценки измерительных возможностей, соответствующее аттестованному значению ОК.

2 Значение установленной для применяемой методики испытаний характеристики погрешности, соответствующее аттестованному значению ОК.

3 Допустимая погрешность установлена на основе СКО результатов испытаний, полученных лабораториями — участниками МСИ.

16

Научно-методическая концепция

Компетентный координатор

ОК

мви

МСИ

ИЛ ИЛ 1 ил_,

Результат испытания

Результат испытания

Результат испытания

Приписанное значение ОК

Оценка соответствия | Оценка соответствия \Щ\ Оц енка соответствия |

1 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рис. 2. МСИ как элемент подтверждения прослеживаемости результатов измерений

их приписанных значений, организацию МСИ и достоверность выводов по результатам МСИ (информация о требованиях к провайдерам и их функционировании в [3]).

б) Создание ОК с обеспеченной прослежи-ваемостью, в виде стандартных образцов или специальных образцов для МСИ [4].

Роль приписанного (референтного) значения для ОК могут выполнять аттестованные значения стандартных образцов (СО) с установленной метрологической прослеживаемостью, что делает результат, полученный лабораторией, звеном неразрывной цепи прослеживаемо-сти.

Однако отсутствие СО, адекватных по матричной структуре и составу анализируемым

рабочим пробам, для целого ряда объектов аналитических измерений (пищевая продукция, водные объекты и т. п.) приводит к необходимости использования специальных образцов для проведения МСИ — проб веществ (материалов), аналогичных по составу анализируемым в лабораториях пробам, с установленными значениями одной или нескольких величин, характеризующих состав или свойства этого вещества.

За приписанные значения специальных образцов для МСИ, используемые в качестве референтных значений, могут быть приняты значения с обеспеченной прослеживаемостью (различные способы обеспечения прослежи-ваемости см. в [1], а также согласованное

значение, установленное на основе результатов испытаний, полученных участниками МСИ.

В последнем случае обеспечение прослежи-ваемости вызывает наибольшие затруднения. Зачастую речь может идти только об обеспечении совместимости результатов испытаний в широком круге лабораторий страны. В то же время в ситуации использования лабораториями результатов измерений в условных единицах применительно к конкретным методикам анализа (эмпирическим методикам анализа) результаты МСИ позволяют подтверждать про-слеживаемость к этим условным единицам.

В ряде случаев для создания стандартных образцов, адекватных по матрице анализируемым пробам, их характеризация с использованием межлабораторного эксперимента [8] является единственным способом установления аттестованного значения. В подобной ситуации в процессе проверки квалификации лабораторий возможно решение сразу двух задач: проверка качества лабораторий и установление аттестованных значений СО. Эту работу проводят такие провайдеры, как ЗАО «Институт стандартных образцов» (государственные СО состава материалов черной металлургии), ФГУП УНИИМ (государственные СО минерального состава воды), ГНУ «Всероссийский НИИ агрохимии им. Д. Н. Прянишникова» (государственные и отраслевые СО состава продовольственного сырья и пищевой продукции, почв), ФГУ «Тюменский ЦСМ», ООО «СервоЛаб», ФГУ «ЦСМ Республики Башкортостан» (ГСО состава и свойств товарной нефти). Результаты этой деятельности позволяют не только участникам МСИ, но и другим лабораториям использовать разработанные стандартные образцы для комплексного метрологического обеспечения испытаний, обеспечивая таким образом соблюдение требований НД на методы испытаний, повышая достоверность своих результатов испытаний.

Как представляется, для подтверждения прослеживаемости аттестованных значений СО, аттестованных таким образом, целесообразно проведение международных сличений.

в) Использование аттестованных методик измерений (МВИ). В соответствии с ФЗ «Об обеспечении единства измерений» [9] методики, используемые в лабораториях в области государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны быть аттестованы. Показатели точности таких методик должны соответствовать требованиям, предъявляемым в соответствии с целями измерений. В лабораториях должна быть внедрена система менеджмента. Требования к реализации методик измерений для обеспечения прослежива-емости результатов измерений представлены на рис. 3.

Рис. 3. Требования к реализации методик измерений для обеспечения прослеживаемости результатов измерений

В настоящее время, к сожалению, в лабораториях используется большое количество методик, допущенных к применению, но метрологически не обеспеченных, с неустановленными значениями показателей точности или со значениями показателя точности, которые не могут быть реально воспроизведены в лаборатории.

Рассмотрим сложившуюся ситуацию на примере методик, используемых для определения показателей состава вина.

Провайдер ФГУП УНИИМ начиная с 2006 г. проводит МСИ вина по физико-химическим

18

Научно-методическая концепция

показателям. Ежегодно в МСИ участвуют порядка 20 лабораторий.

Одна из методик, используемых в лабораториях при определении массовой концентрации железа, регламентирована ГОСТ 30178 [10] (атомно-абсорбционный метод измерений). При анализе данных было обращено внимание, что приведенное в этом стандарте среднеквадратическое отклонение (СКО) воспроизводимости говорит о значении характеристики относительной погрешности — 110 % (на уровне аттестованного значения ОК). С использованием такого значения невозможно получить достоверную информацию. При проведении МСИ для оценивания допускаемой погрешности в этом случае было использовано СКО, полученное в ходе межлабораторного эксперимента.

Одна из методик для определения объемной доли этилового спирта в вине регламентирована ГОСТ Р 51653 [11]. В соответствии с информацией, приведенной в этом стандарте,

допускаемая погрешность определяется постоянной в единицах измеряемых содержаний для всего диапазона измерений и равна 0,13 % (такое значение допускаемой погрешности приводит к большому числу сомнительных и неудовлетворительных результатов). В то же время стандарт предполагает использование для испытаний ареометра АСП-1 по ГОСТ 18481 [12]. В соответствии с последним стандартом предел основной допускаемой погрешности ареометра равен 0,1 % (объемные доли). На основании изложенного представляется неоправданным установленное значение характеристики погрешности результатов определения массовой доли этилового спирта, тем более что в соответствии с ГОСТ Р 52523 [13], определяющим общие технические условия к таким винам, определено возможное отклонение объемной доли этилового спирта от допускаемого, равное 1 %. Таким образом, целесообразно пересмотреть ГОСТ Р 51653 с целью уточнения установленных в нем мет-

10,70

10,60

10,50

* 10,40

Е

10,30

10,20

ь

Л 10,10

О

10,00

л

н га 9,90

¡5

с >> 9,80

<> а> 9,70

о.

9,60

9,50

9.40

±

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 • Результаты испытаний ^^^ Аттестованное значение, С= 10,29 %

С ± Б, Б = 0,13 % - допускаемая погрешность по ГОСТ Р 51653

С ± 2в, Б = 0,15 % - СКО воспроизводимости, установленное по результатам МСИ

Рис. 4. Результаты определения объемной доли этилового спирта в вине, полученные лабораториями —

участниками МСИ

рологических характеристик, тем более что значение среднего квадратического отклонения воспроизводимости, установленное по результатам МСИ, находилось на уровне 0,10—0,20 % (объемная доля), то есть интервальное значение характеристики погрешности должно быть для разных содержаний не меньше 0,20—0,40 % (на рис. 4 показаны результаты участия лабораторий в МСИ, а также границы регулирования по ГОСТ Р 51653 и по результатам МСИ).

Приведенные примеры показывают, что при организации и проведении МСИ возможно и решение другой задачи — установление метрологических характеристик методик измерений, используемых лабораториями. Таким образом, целесообразно объединение усилий провайдеров МСИ и технических комитетов по стандартизации для проведения работ по пересмотру и аттестации методик измерений, регламентированных в национальных стандартах и не соответствующих ФЗ «Об обеспечении единства измерений».

Таким образом, учитывая изложенное, а также стандартизованные процедуры межлабораторной аттестации стандартных образцов по ГОСТ 8.532 [14], аттестации методик выполнения измерений на основе межлабораторного эксперимента по стандартам серии ГОСТ Р ИСО 5725 [15], прорабатываемые вопросы создания референтных лабораторий насущной и перспективной, представляется задача комплексного подхода к планированию и организации МСИ, консолидации и координации работ организаторов МСИ, метрологических институтов, разработчиков методик и стандартных образцов, создания и реализации порядка и процедур комплексного подхода к проведению МСИ, направленных на многоцелевое использование результатов МСИ, проводимых с целью проверки квалификации лабораторий.

Информативность МСИ, разработанные механизмы оценки результатов МСИ и их использования определяют возможность применения МСИ (наряду с проверкой квалификации ИЛ, учетом результатов МСИ при их аккредитации и инспекционном контроле) для

решения других задач в области обеспечения единства измерений, таких как:

— оценка метрологических характеристик стандартных образцов;

— оценка показателей точности методов испытаний;

— контроль сопоставимости используемых в ИЛ методик испытаний;

— определение ИЛ, проводящих испытания с наиболее высокой точностью (референтных лабораторий).

ЛИТЕРАТУРА

1. Панева В. И. Роль межлабораторных сравнительных испытаний в обеспечении качества аналитических измерений, используемых в области оценки соответствия // Стандартные образцы. № 3. 2009.

2. Пономарева О. Б., Горяева Л. И., Шпаков С. В. Межлабораторные сравнительные испытания как средство подтверждения компетентности аналитических лабораторий при их аккредитации и инспекционном контроле // Стандартные образцы. № 3. 2009.

3. Шпаков С. В. Деятельность координаторов межлабораторных сравнительных испытаний // Стандартные образцы. № 3. 2009.

4. Р 50.011—2005 Государственная система обеспечения единства измерений. Проверка квалификации испытательных (измерительных) лабораторий, осуществляющих испытания веществ, материалов и объектов окружающей среды (по составу и физико-химическим свойствам), посредством межлабораторных сличений.

5. РМГ 76—2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа.

6. ГОСТ 12417—94 Нефтепродукты. Метод определения сульфатной золы.

7. Горяева Л. И. Проверка квалификации аккредитованных экоаналитических лабораторий по определению минерального состава воды природной // Стандартные образцы. № 3. 2009.

8. Налобин Д. П., Осинцева Е. В., Скутина А. В. МИ 3174—2009 «ГСИ. Стандартные образцы веществ (материалов). Установление прослежива-емости аттестованных значений» // Стандартные образцы. № 2. 2009. С. 17—20.

20

Научно-методическая концепция

9. Закон РФ от 26.06.2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».

10. ГОСТ 30178—96 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов.

11. ГОСТ Р 51653—2000 Алкогольная продукция и сырье для ее производства. Метод определения объемной доли этилового спирта.

12. ГОСТ 18481—81 Ареометры и цилиндры стеклянные. Общие технические условия.

13. ГОСТ Р 52523—2006 Вина столовые и вино-материалы столовые. Общие технические условия.

14. ГОСТ 8.532—2002 Стандартные образцы состава веществ и материалов. Межлабораторная метрологическая аттестация. Содержание и порядок проведения работ.

15. ГОСТ Р ИСО 5725-1-6—2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений.

Авторы

ШПАКОВ Сергей Викторович

Инженер 1 категории лаборатории метрологического обеспечения количественного химического анализа ФГУП УНИИМ. Направление деятельности: внутрилабора-торный и внешний контроль качества результатов аналитических работ. Имеет более 20 публикаций.

Адрес:

ФГУП УНИИМ, 620000, г. Екатеринбург,

ул. Красноармейская, 4

Телефон:

8 (343) 355-39-86

E-mail:

msi@uniim.ru

ПОНОМАРЕВА Ольга Борисовна

Старший научный сотрудник, руководитель методической группы лаборатории метрологического обеспечения количественного химического анализа ФГУП УНИИМ. Направление деятельности — внутренний и внешний контроль качества результатов аналитических измерений. Имеет более 75 публикаций.

Адрес:

ФГУП УНИИМ, 620000, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, 4

телефон: 8 (343) 355-39-86 Факс:

8 (343) 350-21-17

E-mail:

msi@uniim.ru