休哈特控制图在纺织纤维检验中的应用

摘要：

文章以禁用芳香胺染料―― 联苯胺为例，介绍了休哈特控制图的原理、均值和极差控制图的制作及使用。在纺织纤维检测中可使用休哈特图，它是查找仪器性能和状态、人员检测水平、检测过程和检验数据的异常波动等方面的有效工具。通过休哈特控制图可以很好地发现并分析问题，从而提高质量管理的整体水平。

关键词：休哈特控制图；联苯胺；气相色谱-质谱联用仪

休哈特控制图简称控制图，由休哈特(Walter Shewhart)博士于1924年提出[1]，之后被广泛应用于实验室数据控制和生产过程中产品的质量控制。在我国，控制图在食品、药品、海关等方面的应用日趋广泛，但纤维检验检测中还较少见。本文以禁用芳香胺染料――联苯胺为例，介绍了同一人员使用同一台气相色谱-质谱联用仪，利用加标法检测联苯胺，检测结果制作休哈特控制图，从而查找、控制整个试验过程的稳定性。下文将根据此例，介绍休哈特控制图的原理、制作及使用。

1控制图的原理

根据数理统计理论，控制图判断过程的状态是一种统计判断。影响质量因素可分成偶然和异常两类因素。偶然因素始终存在且不易识别，对质量的影响微小；异常因素时而存在且可以识别，对质量影响重大，应采取措施消除。

当由偶然因素造成的过程变异时，过程处于统计控制状态，质量特性值将形成某种典型分布，常见的是正态分布N(μ，σ)2，如图1所示。假设H0:μ=μ0，表示过程为稳定状态。质量特性值落在[μ－3σ，σ+3σ]范围内的概率为99.73%，落在这个范围之外的概率为1－99.73%=0.27%[2]，若控制图上的点绝大多数落在控制线内，且点在控制线内排列随机，则认为过程存在偶然变异，过程为稳态。若有一定数量的点落在控制线之外，或者点在控制线内非随机排列，这就发生了小概率事件，如果发生则拒绝H0，认为过程存在异常变异，过程处于失控。控制图便是基于这种原理产生的。

2作分析用控制图

控制图由中心线(CL)、上控制线(UCL)、下控制线(LCL)，以及一系列点组成。一般来说控制图分为计量值控制图和计数值控制图，表1具体介绍了计量值控制图（系数均由GB/T 4091―2001《常规控制图》中“计量控制图计算控制线的系数表”查找）。

各种控制图只是计算公式不同，绘图步骤均类似，以X－R控制图的绘图为例，介绍气相色谱-质谱联用仪测定联苯胺的休哈特控制图的制作过程。

2.1搜集数据

为了分析检测过程的稳定性，笔者采用在白色标准棉布试样中加苯胺标准溶液的方法，加有标准溶液的试样由同一试验人员进行禁用芳香胺染料前处理，经过一系列的操作后，在同一台气相色谱-质谱联用仪上测定，结果如表2所示，同一人员在一段时期内检测20组数据，每组内X1、X2分别表示该人员两次测定的结果，X表示两次测定结果的平均值，R表示两次测定结果的极差。

2.2计算X和R

参见表2X和R栏内结果。

2.3计算X和R

2.4计算并画图

计算极差图的CL、UCL和LCL并作图，根据判异准则，观察极差控制图是否处于统计控制状态：如果不处于可控状态，需查找原因，进行纠正，并防止它再次出现，剔除所有受到某种已识别的可查明原因影响的子组，重新计算并点绘新的平均极差和控制线，剔除的子组也应从X中删除；如果处于可控状态，则继续计算均值图的CL、UCL和LCL，并作图，再根据判异准则，观察均值控制图是否处于统计控制状态。极差图和均值图都在可控范围内，说明检测过程处于统计控制状态。

判异的标准有两类：①点出界，包括压界，②界内点排列分布有规律，由国标GB/T 4901―2001给出，判异准则有8种：将中心线CL与上控线UCL 、中心线CL与下控线LCL之间的区域分别等分为三个区域[3]，分别命其为A区、B区、C区，见图2。

8个判异准则[1]：

①测量点出现在A区之外；

②连续9点出现在中心线同侧；

③连续6点单调递增或递减；

④连续14点上下交替出现；

⑤连续3点中的2点出现在中心线同侧A区；

⑥连续5点中的4点出现在中心线同侧的B区或A区中；

⑦连续15个点出现在中心线两侧的C区；

⑧连续8点出现在中心线两侧且全部不在C区。

1）极差图的CL、UCL和LCL

CL=R=1.25

UCL=D4R=3.267×1.25=4.08

LCL=D3R=0

从图3可知，极差控制图处于统计控制状态，可绘制均值控制图。

2）均值图的CL、UCL和LCL

CL=X=28.8

UCL=X+A2R=28.8+1.88×1.25=31.15

LCL=X－A2R=28.8－1.88×1.25=26.45

由图4可知，均值控制图处于统计控制状态。说明这段时间，禁用芳香胺染料整个检测过程中没有出现什么异常，过程稳定且处于可控状态。如果点有超出控制线以外的，就得查找可能存在异常的原因，并剔除点，重新绘制相应的极差和均值图。

3作控制用控制图

如果分析用控制图在统计控制状态下达到稳态，可考虑计算过程能力指数（CP），CP反映了过程处于统计控制状态时所表现出来的过程自身的性能。如果过程统计达到稳态，过程能力指数也达到了技术稳态。可将分析用控制图的控制线延长作为控制用控制图[4]。

在进行同类检测项目时，可统计分析检测结果的均值和极差，在控制用控制图上描点。若点随机落在控制线内，可开展该检测项目；反之，则要查找原因，采取纠正措施，找出问题。在本文的联苯胺均值和极差图中可见，点落在控制线内，说明检测处于稳定状态，可继续开展工作，如果点落在控制线外，则可以分别从气相色谱-质谱联用仪的仪器状态、人员操作等检测过程中的各方面进行分析，从而查找出问题所在。

4结论

文中所举的联苯胺的例子是检测整个禁用芳香胺染料操作过程的稳定性，除此之外，还可采用标准物质直接进行气相色谱-质谱联用仪检测的方式，制作休哈特控制图，考察检测仪器设备的稳定性，从而发现仪器设备的稳定性，也可将休哈特图单独用于人员的操作上，从而考察人员操作的稳定性。休哈特质量控制图可广泛应用于纺织纤维检测的实验室控制当中，它是查找仪器性能和状态、人员检测水平、检测过程和检验数据的异常波动等方面的有效工具。通过质量控制图可以很好地发现并分析问题，从而提高质量管理的整体水平。

参考文献：

[1]李海峰.基于休哈特控制图（SCC）对ICP-OES性能评价的方法研究[J].现代科学仪器，2010,5(10)：82-85.

[2]赵燕滔，李雪琴,岳明祥，等.休哈特控制图在检测结果质量控制中的应用[J].信息系统工程，2011(2):48-51.

[3]陈绚青，濮晓龙.判异准则在标准差控制图上的应用[J].江苏技术师范学院学报，2004,10(4):16-25.

[4]王治国.临床检验质量控制技术[M].人民卫生出版社,2008:129.

（作者单位：北京市纺织纤维检验所；国家纺织及皮革产品质量监督检验中心）