一、抽样检验的基础统计理论
1.抽样检验与全检
检验是指用一定方法(技术手段)测量、试验和计量产品的一种或多种质量特性,并将测定结果与判别标准相比较,以判别每个产品或每批产品是否合格的过程。按检验方式分,可分为全检(即100%检验)和抽样检验两种。理论上全检结果可以达到100%的准确率,但实际上抽样检验仍是最常用的检验方法。尤其适用于使用破坏性检验,检验成本高、或者检验时间长的检验场合。
2.抽样检验中的两类错误与两种风险
由于抽样检验与全检不同。只要采取抽样检验就有可能产生两种错误的判断:一种是将合格的批判定为不合格,这称为第一类误判,相应的风险称为错判风险;另一种是将不合格的批判定为合格,这称为第二类误判,相应的风险称为漏判风险。由于第一类误判会对产品生产方造成不利影响,所以又称为生产方风险,而第二类误判会对产品使用方造成损失,所以又称为使用方风险。
3.抽样方案
抽样方案可以分为计数抽样方案和计量抽样方案。
(1)计数抽样方案
判断规则中,只利用计数检验的结果,即样本中不合格品的个数或不合格数,就称为计数抽样方案。
例如,(n;r)便是从检验批中抽取n个样品进行检验,如果不合格品数目大于或等于r,则判定检验批不通过。
(2)计量抽样方案
判断规则中,只利用计量检验的结果,如样本均值,就称为计量抽样方案。
例如,(n;k)。以GB/T14900为例,考虑单侧下规格限的情况,则抽取n个样品,测定其平均值,计算QL。若QL>k,则判定检验批可通过。QL的计算式如下:
(1)
式中:——样品平均值;μL——下限值;σ——标准偏差。
4.抽样方案的接收概率曲线(OC曲线)
图1 OC曲线
对某一抽样方案而言,用二项分布可计算出当一批产品的不合格品率为p(下文中p同义)时,可以通过检验的概率Pa(p)。以p为横坐标、Pa(p)为纵坐标,可以得到一条单调递减的曲线,称为抽样方案的接收概率曲线(Operation Characteristic curve,OC曲线)。如图1所示。OC曲线有以下两个特点:
a.不合格品率p趋于零时,接收概率Pa(p)趋于100%;
b.不合格率增大时,接收概率Pa(p)就减少。
生产方风险如图1中α。此时,不合格率p0
使用方风险如图1中β。此时,不合格率p1>AQL,检验批应判不通过检验。但由于OC曲线的特点,仍会有一定风险判为通过检验。风险值为β。
由于OC曲线的计算较为复杂,在实际应用中,各类抽样方案的OC曲线都可以通过相应的技术材料工具书查到。而且往往已经简化为表格,以方便查阅。在决定选取抽样方案时,则主要考虑控制生产方和使用方两类风险。使抽样方案可以满足生产方和使用方的需要。
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二、定量包装商品包装计量监督方案分析
1.对单件定量包装商品的净含量要求
单件定量包装商品净含量如果不符合《规定》的最大负偏差,可判该件商品不合格。对单件定量包装商品的净含量要求是按计数抽样程序设计。根据国际计量组织第87号国际建议的设定,结合中国的实际情况。质量合格水平(AQL)设定为1.5%,而生产方风险(α)不大于5%,即对于p≤1.5%的检验批,通过检验的概率不小于95%。有对于检验批中含16%单件不合格包装的情况,通过检验至少有90%的概率能查出,即使用方风险(β)不大于10%。
在考虑了生产方风险和使用方风险后,根据GB2828-1987给出了以下抽样方案。如果检验批中不合格单件数小于或等于合格判定数Ac,判该检验批通过检验。
2.对平均净含量的要求
通过计算样品的平均净含量,以评价检验批是否合乎平均净含量的要求。抽样方案是依照计量抽样方案。该抽样方案的生产方风险不高于1%。而使用方的风险不高于10%。
如果检验批符合正态分布,而且平均净含量等于标注净含量,可以判定这个检验批通过平均净含量的检验。如果从以上检验批中随机抽取n个样品,测定平均净含量,重复这样的检验多次,可以得到如图2的正态分布。该图表明有50%的概率,抽取的n个样品的平均净含量会小于实际批净含量。
根据ISO2854,对样品平均净含量,有以下要求:
式中:Q0——标注净含量;s——标准偏差;n——抽样数目。
图2 样品平均值的正态分布
此时,图2中P′为生产方风险。使用t-分布的原因是基于可能的小批量检验批。
如果设一个系数,λ=t0.99,(n-1)×(3)
则有以下数据表(表2)。
由公式(3)可知,n→∞时,λ→0。而实际操作中,如果n不小于30时,λ已足够小,可以将公式(2)简化为:
≥Q0(4)
由此可见,《规定》的相关设定是基于一定统计学的简化。
三、定量包装商品计量监督检验的特点
1.监督抽样检验的特点
定量包装商品计量监督检验也是一种监督抽样检验。了解监督抽样检验的特点,有利于更有效地搞好定量包装商品的检验。
(1)监督抽样检验是在验收抽样合格基础上的一种复检。主要作用是监督产品质量和质量管理水平。
(2)由于监督抽样检验的主要目的是发现不合格的产品总体,而不是验收合格的产品总体。所以,通过检验的产品未必“合格”。
(3)质量监督检验的结果是行政执法的基础。检验批被判“不合格”后,生产者或销售者往往被处以各类行政处罚,如罚款等,甚至会被新闻曝光。与产品验收检验相比,监督抽样检验的结果更有威慑力。所以,必须严格控制错判风险,减少错判对生产者的影响。
2.在定量包装商品计量监督检验中应注意的几个问题
(1)由于检验批的数目可能有较大变化,会对样本量有直接的影响。根据统计学原理,当N/n≥10时,可以认为受检验批的大小影响较小。所以,在检验过程中,应尽量选取检验批数目较大的地点,如厂区库房、经销商库房。至少,检验批的大小不宜小于150件。否则,应当慎重考虑检验结果的代表性。
(2)随机抽样的实施必须严格按《规则》的规定。随机抽样是统计学风险评估的重要基础。随机抽样的核心是每个产品都有相同的概率被确定为样品。如果这一假设不成立,错判和漏判风险控制是不可能的。尤其是错判会使执法部门处于不利的情况。
(3)由于公式(2)仅在抽样数目足够大时可以近似简化为公式(4),应当在生产仓库进行净含量计量监督检验。一般认为,抽样数目不应低于30个。
例如,对于400g洗衣粉,一般包装标准偏差(s)为6g。如果在市场上抽取10个样品。由表2,样本平均值的统计误差可能是:5.34g(0.89s)。而计量器具最大允许误差为4g(单件最大负偏查的1/3)。可见,如果以400克进行判定,合格检验批将有可能被判为“不合格”。然而,如果检验地点是生产仓库。抽样数目为80,由表2,样本平均值的统计误差可能是:1.62g(0.27s)。此时,合格检验批被判为“不合格”的风险较低。