应用质量管理方法评价氨氮环境监测测量系统

应用质量管理方法评价氨氮环境监测测量系统

杨丽

辽宁省鞍山生态环境监测中心 中心分析室，辽宁 鞍山 114000

[摘 要]本文研究目的是应用质量管理方法分析氨氮测量系统现有水平。本研究结合质量管理统计学理论进行实验设计，计算氨氮系统测量能力、系统分辨力和系统偏倚，并判断是否符合六西格玛要求。实验结果表明质量管理方法可以应用于氨氮测量系统分析，计算得到氨氮测量系统分辨力为六西格玛质量管理优秀水平，测量能力为可接受水平仍有提升空间，测量系统整体不存在偏倚。

[关键词]质量管理；氨氮；测量系统；

Evaluation of Ammonia Nitrogen Environmental Monitoring and Measurement System by Quality Management Method

Yang Li

(Central Analysis Room Liaoning Anshan Ecological Environment Monitoring Center , Anshan 114000, China)

Abstract: The purpose of this paper is to analyze the current level of ammonia nitrogen measurement system by using quality management method. In this study, combined with the theory of quality management statistics, the experimental design was carried out to calculate the measurement ability, system resolution and system bias of ammonia nitrogen system, and judge whether it meets the requirements of Six Sigma. The experimental results show that the quality management method can be applied to the analysis of ammonia nitrogen measurement system. The resolution of ammonia nitrogen measurement system is Six Sigma excellent level, the measurement ability is acceptable level, there is still room for improvement, and there is no bias in the measurement system.

Keywords: Quality Management； Ammonia Nitrogen ；Measurement System；

质量管理，旨在系统的评价和改进业务流程，使之达到管理目标。通常管理目标是使测量系统接近或达到六西格玛水平^[1]。符合六西格玛水平意味着每百万个出错机会中，最多存在3.4个缺陷。在摩托罗拉公司和美国通用公司应用六西格玛管理方法取得巨大成功之后，越来越多的企业注意到这项质量管理方法，用来提升企业管理水平。质量管理理论中，有很多涉及测量系统分析的方法可以与环境监测项目测量系统相结合，帮助了解测量系统现有技术水平，实现测量系统水平量化目标。本研究应用质量管理方法对氨氮测量系统进行的实验设计和分析，主要考查系统测量能力、测量系统分辨力、测量系统偏倚和线性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

分光光度计（723N，上海精科实业有限公司）; 电子天平（0.01mg, 德国SARTORIUS, BP211D）

氯化铵(NH₄Cl)(优级纯, 国药集团化学试剂有限公司)；溴百里酚蓝(指示剂级，酷尔化学科技（北京）有限公司); 二氯化汞（HgCl₂）（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；碘化钾（KI）（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；氢氧化钾（KOH）（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；硼酸（H₃BO₃）（化学纯，国药集团化学试剂有限公司）；酒石酸钾钠（KNaC₄H₄O₆·4H₂O）（优级纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司 ）；硫代硫酸钠（Na

₂S₂O₃）（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；氢氧化钠（NaOH）（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；硫酸锌（ZnSO₄·7H₂O）（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；盐酸（HCl）（CMOS, 国药集团化学试剂有限公司）;氨氮环境标准样品(200575, 2005113, 2005122，环境保护部标准样品研究所)。

1.2 标准溶液配制

纳氏试剂、硫代硫酸钠溶液、溴百里酚蓝指示剂、酒石酸钾钠溶液和氨氮标准溶液等的配制参见中华人民共和国国家环境保护标准《水质 氨氮的测定》（GB11892-89）^[2]。

2 结果与讨论

关于测量能力、测量系统分辨力、系统偏倚的质量管理理论。测量能力，用来评价测量过程是否有能力准确可靠地反映被测对象的波动。研究变异（%GageR&R）是测量系统波动占整体波动的百分比，可作为测量能力的判据。这个指标小于10%说明测量系统能力良好，在10%-30%之间说明测量系统能力处于临界状态,勉强可接受，大于30%说明测量系统能力不足，误差太大，必须加以改进^[1，3]。测量系统分辨力，是指测量系统识别并反映被测量的最微小变化的能力。在六西格玛质量管理中，可区分类别数可作为分辨力的判断依据，具体判断标准如表1所示。系统偏倚，指平均值与其参考值之间的差异，如果系统存在偏倚，就用该差值作为此点的偏倚估计。量程内任意一处都不存在偏倚为最佳。

表1 系统分辨力质量水平的判别准则^[3]

Tab.1 Criterion of quality level of system resolution

Fig.1 Analysis results of measuring tools for ammonia nitrogen measuring system

表2 氨氮分光测量的基准值与偏倚（单位mg/L）

Tab.2 Reference value and bias of ammonia nitrogen spectrometric measurement system（Unit mg/L）

Fig.2 Analysis report of improved permanganate index measuring system

以上分析说明氨氮的测量系统较为稳定可靠，测量能力均处于中间水平勉强可接受，分辨力达到优秀水平，测量系统不存在偏倚。系统测量能力仍有提升空间，可以采用头脑风暴或失效模式分析等质量管理工具进一步改进测量系统。

3 结果与讨论

通过采用六西格玛方法掌握氨氮测量系统现有的测量水平，得到以下结论：

1. 氨氮系统的测量能力分析显示，研究变异为13.17%，测量系统波动与被测对象的容差之比为22.29%，这两个指标均属于10%-30%之间，表明测量能力勉强可接受，仍有提升空间。

2. 氨氮测量系统的分辨力分析显示，可区分类别数为10，分辨力符合六西格玛质量管理优秀水平。
3. 氨氮测量系统的偏倚分析显示，根据假设检验理论，P值大于0.05可判断系统整体不存在偏倚。

参考文献

1. 何桢，马逢时，龚晓明，等. 六西格玛管理（第三版）[M]. 北京：中国人民大学出版社，2019：13-15.
2. 中华人民共和国国家环境保护标准，水质 氨氮的测定：GB11892-89[S]．北京：中国环境出版社，1989．
3. 马逢时，周暐，刘传冰，等. 六西格玛管理统计指南——MINITAB使用指导（第3版）[M]. 北京：中国人民大学出版社，2019：404-406.