浅析抽样检验的三个误区

浅析抽样检验的三个误区
于善奇
【摘要】本文指出产品质量检验中常见的三个误区.对前两个误区,通过例题剖析了误区的根源和危害;在第三个误区中,对GB/T 2828.1中的关键概念(包括AQL、转移规则和两类风险)的误读和误操作进行了剖析.此外,对每个误区都给出了正确的理解和做法.
【期刊名称】《中国标准导报》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】4页(P36-39)
【关键词】抽样检验;标准;计量
【作者】于善奇
【作者单位】北京工业大学
【正文语种】中文
质量检验分为全面检验和抽样检验两大类。

全面检验就是对一批产品逐一进行全数检查，以剔除不合格品。

从理论上说，全面检验能够最大限度地保证产品质量，且不存在风险（错检或漏检的人为风险除外），但全检不能适合所有场合。

首先，不适合检验具有破坏性的场合；也不适合批量大的模具类产品；更不适合散料类产品或流程性材料。

于是，抽样检验的理论与方法应需而生，势不可挡；科学的抽样方案像雨后春笋般地茁壮成长。

所谓抽样检验，就是从一批产品中随机抽取部分产品作为样本，根据对样本的检测结果，按照预定的判断规则，推断整批产品是否符合
规定要求。

抽样检验的优点是，在保证产品质量的基础上，能够最大限度地节省人力、物力和财力；缺点是具有一定的风险，通常包含生产方风险和使用方风险。

鉴于抽样检验的目的和处置风险的角度不同，人们在实际应用中存在几个常识性的误区。

产生误区的根源，不是抽样理论、方法或标准本身导致的，而是应用者自身的认知或操作有误，故澄清误区是必要的。

通常提到的抽样检验是广义的，包括假设检验和验收检验等。

假设检验又称为监督检验，假设检验通常考虑生产方风险（也称为显著性水平，记作α），不考虑使用方风险（记作β），所以假设检验即使过关了，不等于说产品可以出厂了。

这是因为产品出厂属于验收检验，既要考虑生产方风险，也要考虑使用方风险，而不是仅考虑生产方的风险。

下面的［例1］是假设检验，其检验方法没有错误，错在将检验结论与验收检验挂钩。

［例1］某厂规定产品必须经过检验合格后才能出厂，其不合格品率p0不得超过5%。

现从一批产品中随机抽取50个进行检验，发现有4个不合格品，问该批产
品能否出厂？（α=0.05）
解：①建立假设H0：p=0.05，H1：p＞0.05；
②因为样本量n=50,较大，故可选用u检验；
③根据显著水平α=0.05及备择假设可确定拒绝域为{u＞u1-α}={u＞1.645}
④由样本观测体，求得：
由于u未落在拒绝域中，所以不能拒绝原假设，应允许这批产品出厂。

1. ［例1］的误区分析
这是用假设检验理论推断一批产品可以出厂的典型例子。

由于假设检验仅考虑生产方风险α，未考虑使用方（用户）的风险β，尽管在显著性水平α下假设检验过关，而使用方风险仍然可能高达50%以上。

这是因为假设检验过关的产品批，可能有
较大的漏判风险，故对假设检验过关的产品批，不受确认产品批合格的责任。

由此可知，［例1］中的检验结果只能说不拒绝原假设，不能说产品批合格允许出厂。

2. 假设检验的应用场合
假设检验不能等同于验收检验，但假设检验的应用场合十分广泛。

其一，国家、行业或地方制定的监督检验标准，就是以假设检验理论为依据。

其二，当供货方与订货方是长期的合作伙伴时，订货方在查验供货方检验报告的基础上，也可以采用监督抽样检验标准。

其三，同一工序内或上、下工序之间的半成品交接，可以采用假设检验方法进行监督或控制；生产企业广泛采用的质量控制图，其实质就是假设检验的图上作业法，在控制图上每描一个点，就相当于进行一次假设检验。

其四，工商部门可以采用监督抽样检验标准对商品进行质量监督等。

可以采用的监督抽样检验标准有GB/T 2828.4或GB/T 6378.4等。

按照产品质量特性值的属性，可将抽样检验分为计数抽样和计量抽样两大类。

计数抽样又分为计件和计点两种情形。

计数抽样检验是以不合格品率或不合格率为质量指标；计量抽样检验是以产品某项特性值的平均值或不合格品率为质量指标。

无论是计数抽样还是计量抽样，凡是对产品质量进行验收检验，抽样方案的设计就必须同时考虑供、订货双方的风险；如果对产品质量进行监督检验，允许只考虑一方的风险。

请看下面的［例2］。

［例2］饮料瓶的质量特性主要有性能（包括密封性能、耐寒性能等），感官（包括色泽、气味）和理化指标（包括蒸发残渣、重金属等）。

生产饮料瓶的原材料为白色颗粒状散料产品。

规定理化指标为A类不合格项目；性能指标为B类不合格
项目；感官为C类不合格项目。

试制定抽样检验方案。

1. 关于原材料抽样检验标准的选择
假定原材料是属于连续批产品，则对其感官项目的检验，可以采用GB/T 2828.1。

对理化指标的检验，大多数企业采取大面积取样混匀处理后，做两个平行的测试样
品，一个用于对产品批进行推断；另一个留作样品存档。

这种对样品进行混匀后的做法，其质量保证能力会大幅度下降。

这是因为，在大面积取样混匀的过程中，掩盖了产品批的内部差异。

而理化指标是计量值，既要考虑质量特性的平均值，又要考虑其离散度。

据此，采用GB/T 6378.1进行检验或为上策。

生产企业采用大面
积取样混匀的做法，无疑抹杀了计量检验的本质属性，是对计量检验认知不到位的表现。

当然，也可能是生产企业图其简便，沿用旧规。

2. 关于成品抽样检验标准的选择
饮料瓶的感官检验，由于该产品成本低，批量一般在500～1000之间，适合选择GB/T 2828.1；若规定检验水平为Ⅱ，AQL=1.5，则查得一次正常抽样方案为（n，Ac）=（80，3）。

对饮料瓶的性能检验，虽然有的项目是破坏性检验，也可以考虑采用GB/T 2828.1；若规定检验水平为Ⅰ，AQL=1.0，则查得一次正常方案为（n，Ac）=（50，1）。

然而，如果对饮料瓶的理化指标检验，也采用同一个标准GB/T 2828.1的话，当
检验水平规定为S-4，AQL=0.4，则查得一次正常方案为（n，Ac）=（32，0）。

这是一个计数抽样方案，但理化指标为计量值，应采用计量调整型抽样检验标准GB/T 6378.1。

在批量、检验水平和AQL值分别与GB/T 2828.1相同的条件下，查得“s”法一次正常抽样方案为（n，k）=（10，1.98）；也可以查得“σ”法
一次正常抽样方案为（n，k）=（3，1.91）。

显然，在同样的条件下，采用计数抽样方案的样本量远远大于采用计量抽样方案的样本量。

这正是计量抽样检验的优点之一，即样本量小；优点之二，就是计量检验能够提供更多的信息。

此外，由于计量值产品特性的平均值与标准差，在正态分布的情形下是相互独立的，计量抽样检验把平均值与标准差微妙地结合在一起，共同考核产品批的内在质量，可谓一绝。

当然，计量抽样检验也有局限性，局限之一就是要求产品的质量特性值服从或近似服从正态分布；局限之二就是操作过程相对复
杂。

相比之下，计数抽样检验操作简便，尽管样本量大很多，人们宁愿采用计数抽样检验，而舍弃计量抽样检验。

这种观念在20世纪80年代有所松动，先知先觉
者开始寻求更科学的抽样方案。

一个典型的案例是，中国盐业总公司关于碘盐的抽样方案。

碘盐中的含碘量是计量值，在2000年前，该公司采用计数抽样检验方案，即（n，Ac，Re）=（25，3，4）。

这个方案俗称“3过4不过”，即从一批产品中抽取25个样本点，若其中
的不合格点数不超过3，则判该批碘盐合格；否则，判为不合格。

该公司的技术人员觉察到计数抽样的缺陷后，约请本文作者设计计量抽样检验方案，即（n，k）=（9，1.11）。

该方案不仅样本量减少很多，更主要是考虑了碘盐产品含碘的离散度（也就是标准差）。

不久，将该方案纳入国家抽样标准GB/T 8053。

这一案例
说明，对于计量值产品中的关键指标，应采用计量抽样方案。

综上可知，计量抽样检验存在的主要问题，一是大面取样混匀处理法（简称混样法），考虑了平均值，但未考虑离散度，掩盖了产品批的质量差异，导致质量保证能力下降；二是对计量值产品中的关键指标未采用计量抽样方案，导致样本量多，工作量大。

伴随计算机的发展与进步、检测设备的现代化，以及人们认知的提升，终将认识到计量抽样检验的先进性和不可替代性，让我们拭目以待。

1. 对AQL值的误解
众所周知，GB/T 2828.1是计数调整型抽样检验标准，适用于连续批产品的检验。

所谓连续批是指：同一工序在基本相同条件下连续生产的一系列产品批。

质量指标AQL的定义是：连续批产品提交验收抽样时，可允许的最差平均质量水平。

通常
是指，在生产连续稳定的基础上，其过程不合格品率或不合格率的最大值。

在
GB/T 2828.1中，AQL是用每百单位不合格品数或不合格数表示。

当以每百单位
产品不合格品数表示质量水平时，AQL值的范围是0.01～10；当以每百单位产品不合格数表示质量水平时，AQL值的范围是0.01～1000。

例如，若AQL=1.0，
则可以表示每百单位产品不合格品数，也可以表示每百单位产品不合格数，究竟是哪种含义，应由使用者根据实际情形去界定。

这是因为样本中的不合格品数服从二项分布（对GB/T 2828.1而言，不考虑超几何分布），而样本中的不合格数服从
泊松分布。

带“品”字与不带“品”字是两个不同的概念，若AQL=1.0，且带“品”字，就是要求加工作过程在连续稳定的基础上，其不合格品率的最大值不超过1.0%；若AQL=1.0，且不带“品”字，则表示其不合格率的最大值不超过
1.0%。

2. 对转移规则的错误处置
GB/T 2828.1中的转移规则分为三种情形：
（1）正常检验与放宽检验之间的转移规则；
（2）正常检验与加严检验之间的转移规则；
（3）加严检验与暂停检验之间的转移规则。

在这三种转移规则中，典型的错误是不执行正常检验转加严检验的规则。

该规则简称“五～二”规则，即在正常检验开始后，若连续五批或少于五批中有二批不接收，则下一批始转为加严检验。

现实情形是，相当多的生产企业不执行加严规则，说正常检验不接收，加严检验肯定不接收，何必加严呢！殊不知，受到加严检验的惩罚时，主管质量的负责人应及时召集有关的技术管理人员、加工者等的座谈会，研讨产品质量下降的根源，采取措施，加以改进。

若改进后的效果好，达到“连五”规则，即连续五批加严检验皆接收，则可以转回正常检验；若改进后的效果不好，导致出现“累五”规则，即加严检验开始后累计五批不接收，则转向暂停检验，这意味着该种产品应暂停生产。

可见，出现“五～二”规则后，必须实施加严检验，这是GB/T 2828.1中的强制性规定。

若不执行“五～二”规则，将出现多批产品因
正常检验而接收，导致使用方的利益受损，最终将影响生产方的信誉。

3. 对抽样检验中两个风险的解读
我们知道，在标准型抽样检验标准中，都明确规定生产方风险α与使用方风险β
的值。

在GB/T 2828.1中，并没有明确规定统一的双方风险，这是为什么？粗略地说，GB/T 2828.1是计数调整型抽样检验标准，其AQL系列称为R5（）优先
数系列，系列值为0.010，0.015，0.025，0.040，0.065，0.10，……。

样本量系列也是R5优先数系列，依次为2，3，5，8，13，20，……。

由于在正常、加严
和放宽检验中，需要分别考虑一次、二次和五次抽样方案之间的匹配，所以不可能对所有抽样方案给出统一的生产方风险。

例如，在一次正常抽样方案中，当
AQL=6.5时，不同的抽样方案所对应的生产方风险，最小者为1.13%，最大者为12.6%。

可见，在正常抽样方案中，生产方风险虽不固定，但基本上在α=0.05左右波动。

在一次加严检验方案中，当AQL=6.5时，不同抽样方案所对应的生产方风险最小为6.32%，最大为22.6%。

易见，在加严抽样方案中，生产方风险较大，这是因为加严检验表明生产方质量水平下降，生产方承担较大的风险是合情合理的。

在一次放宽检验方案中，当AQL=6.5时，不同抽样方案所对应的生产方风险，最小为0.389%，最大为5.48%。

易见，在放宽检验方案中，生产方风险较小，这是对生产方的优惠，但不总有。

一旦有一批放宽检验不接收或生产不稳定等情形之一出现，就立即转回正常检验。

在GB/T 2828.1中，关于使用方风险是这样给出的：在每一个抽样方案中，都给出了使用方风险为10%所对应的使用方风险质量，若
使用方同意，可以选择该抽样方案。

这就相当于从另一个角度告诉我们，使用方风险可以约定地认为β=0.10。

在特别要求的情形下，若认为使用方风险质量不满意，可以适当调整检验水平或AQL值等，以满足使用方的特别要求。

质量检验与人们的工作、学习和日常生活息息相关，更不用说与国防宇航的厉害关系。

当你买回一件不合格品时，你可能选择抱怨，也可能选择投诉，或者自认倒霉。

人们有理由期待质检部门把好质量关，让人们吃得放心，住得安心，行得顺心，用得舒心。

质检部门应再接再厉，正视质量检验误区，厘清质量检验方案，当好产品
质量卫士，为百姓掌眼立功，任重而道远。

【相关文献】
[1] 于善奇. 统计方法引论[M]. 北京：北京工业大学出版社，2014第一版.
[2] GB/T 2828.1—2012 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划
[3] GB/T 6378.1—2008 计量抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的对单一质量特性和单个AQL的逐批检验的一次抽样方案。