化學分析實驗室評估體系研究*

張 斌 宗松坤

(西昌衛星發射中心 文昌 571300)

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化學分析實驗室評估體系研究*

張 斌 宗松坤

(西昌衛星發射中心 文昌 571300)

化學分析實驗室在航天發射活動中承擔著重要的推進劑化驗任務,論文針對化驗室實際情況,建立了適用于化驗室評估的指標體系,應用層次分析法和灰色理論相結合的方法對化驗室的評估進行了研究,給出了評估的具體過程,解決了化驗室缺乏明確的評估指標和標準問題,為下一步化驗室的建設和管理提供了很好的指導意見。

化學分析實驗室; 評估指標; 層次分析法; 灰色理論

Class Number TP391

1 引言

化學分析實驗室(簡稱化驗室)主要擔負衛星、火箭測試發射所需的常規氧化劑、常規燃燒劑、液氫、液氧、液氮等液體推進劑和氫氣、氦氣、空氣等各種氣體介質的分析測試、發射場區大氣污染的監測以及星箭推進劑污水的處理測試工作。隨著近年來我國航天發射任務的不斷增多、加重,化驗室的工作不斷得到重視,這就對化驗室的建設與管理提出了更高的要求。

化驗室評估是化驗室管理的重要內容,積極開展化驗室評估活動,逐步建立和完善評估制度,對推動化驗室的建設和管理,提高化驗室能力水平具有深刻的現實意義。

本文的研究主要是出于實際工作的需要,其目的是針對當前化驗室缺乏明確的評估指標體系和標準等問題,擬定一套適用于化驗室特點的評估指標體系,并將其綜合運用到化驗室建設與管理工作的客觀評價活動中。以期將化驗室評估從一種被動的考評活動轉化為一種主動的化驗室常規管理的手段,增強化驗室的自我質量控制意識,建立起化驗室評估的長效機制。

2 問題描述

通過調研發現,當前化驗室的評估存在兩大問題:一是伴隨著時代發展,化驗室的評估體系并沒有呈現一個動態的、不斷發展的過程,相關評估體系匱乏,并沒有一個適合化驗室自身發展要求的評估體系;二是化驗室在開展評估活動中,往往采用上級提出的“通用”評估指標體系,并不能反映出化驗室實際情況,評估的成果也很難堅持、鞏固,這就必然會影響到化驗室作用的發揮以及化驗室建設與管理繼續上層次、上水平發展。

鑒于化驗室評估的多因素、多目標及復雜性等特點,本文采用理論研究與實證分析相結合、定性研究與定量研究相結合的方法。一方面,在設計評估指標時,緊緊圍繞實際工作需要,參考GJB 2725A-2001《測試實驗室和校準實驗室通用要求》,將通用要求中所蘊含的內部管理過程的控制點轉化為外部的控制實驗室建設與管理水平的各項指標,將過程管理與目標管理有機地結合在一起,構建適用于化驗室發展特點的評估指標體系;另一方面,在具體方法的運用上,通過層次分析法(AHP)[1]和灰色理論[2]相結合的方式,最大限度降低個人主觀性對評估結果的影響,提高評估結果的客觀公正性。

3 評估指標體系的建立

3.1 基于ISO族標準的化驗室評估體系框架構建

1) ISO9000族標準介紹

ISO9000是針對組織的管理結構、人員、技術能力、各項規章制度、技術文件和內部監督機制等一系列體現組織保證產品及服務質量的管理措施的標準。

目前,化驗室根據GJB2725A-2001《測試實驗室和校準實驗室通用要求》[3]的內容著手建立和完善質量管理體系。從某種程度來講,化驗室評估指標體系與ISO9000族標準兩者之間,存在著一定的聯系,兩者的管理目標和作用是一致的,區別在于化驗室評估更多的是來自外部的要求,帶有一定的強制性,其工作方式是“從結果看過程”,是通過一系列評估指標值的測量來對化驗室進行績效評價,重于檢查化驗室建設與管理的結果,而對如何達到這些指標并沒有做詳細或具體闡述,其目的是查找差距,制定整改措施。而后者主要是化驗室內部自我提升的需要,其質量標準一般也是由化驗室自行制定的,邏輯思路是“過程決定結果”,ISO9000族標準特別強調,要實現組織的質量管理目標,就要重視實現質量管理目標的所有與質量有關的過程,對這些過程進行有效地控制,屬于過程管理的范疇。

在制定化驗室評估體系時,可以借鑒部分質量管理體系文件的內容,將其與評估指標有機地結合起來。

2) 化驗室評估指標體系

化驗室評估體系是開展化驗室評估活動的重要依據,化驗室評估工作成功與否在很大程度上依賴于評估體系設計的科學性和合理性。因此,在構建評估體系的過程中,應注意把握目標一致性、客觀性、導向性、整體性、可操作性以及定量與定性相結合等基本原則[4],以化驗任務需求為基礎,對化驗室功能特征進行歸納,提出多項指標,初步建立指標體系。在此基礎上,以指標體系檢驗原則為指導,用權值判斷法進行多次的指標篩選。最后,化驗室評估體系歸納為化驗任務完成能力、化驗保障能力、化驗室管理能力三個二級指標及支撐二級指標的多個底層指標。

(1)化驗任務完成能力(A1):針對化驗室在接到上級安排任務后組織相關人員完成化驗任務的能力進行衡量。其底層支撐指標為:

· 人員安排合理性(U1):針對具體化驗任務,崗位人員進行分工合作,相互配合,共同完成。

· 崗位人員能力(U2):各個崗位人員完成化驗的能力水平,可通過專業培訓提高化驗能力。

· 化驗設備有效性(U3):化驗設備能有效支撐化驗工作的能力,受設備化驗精度及可靠性影響。

(2)化驗保障能力(A2):針對化驗室為化驗任務順利完成提供各項保障的能力進行衡量。其底層支撐指標為:

· 化驗用房保障(U4):部分化驗項目的進行需要在專門的化驗間進行,并且某些樣品的化驗不能在同一個化驗間進行。

· 化驗設備保障(U5):樣品的化驗需要使用到相關的儀器設備,保障化驗的順利進行。

· 化驗藥品保障(U6):部分樣品的化驗需要使用各種藥品試劑,包括現成的和現配制的。

· 化驗安全保障(U7):樣品的取樣過程中需要穿戴防護裝具,化驗間需要有相應的通風設備。

(3)化驗室管理能力(A3):針對化驗室為保證化驗任務的順利完成進行各項管理的能力進行衡量。其底層支撐指標為:

· 人員管理(U8):化驗室的人員管理包含各個崗位人員的配置以及人員在位率、崗位人員的能力培養等內容。

· 文件管理(U9):包含實驗室體系文件、化驗記錄、儀器設備使用記錄以及各類化驗結果報告等文件的管理。

· 儀器設備管理(U10):包含儀器設備定期保養、檢修,精密儀器的校正等內容。

· 藥品試劑管理(U11):包含藥品試劑的定期補充,危險藥品試劑的專人負責管理。

3.2 基于AHP法的指標權重確定

化驗室評估的指標體系中,不同指標在體系中所占地位不同,為了表示各指標因素的相對關系,給不同的因素賦予不同的權重,采用AHP法確定權重[5],可以將決策者的專業知識和經驗判斷充分給予量化,克服其他方法的弊端。進行層次分析首先要把一個決策問題描述為一個遞階層次結構模型,然后進行定量分析計算。以指標體系中第二層目標為例,建立求解判斷矩陣,確定這一組三個因素的相對重要性或相對價值。構造兩兩比較的判斷矩陣,判斷矩陣中的各元素數據來自化驗室相關人員調查數據的統計分析,并滿足T.L.Saaty[6]提出的1～9標度,如表1所示。

表1 AHP的比例標度

根據表1的標度可以構建二級指標的判斷矩陣,即二級指標之間相對重要性的比較。如表2所示。

表2 二級指標的相對重要性

采用方根法進行權重計算:

1) 求A中各行元素的積:

M1=15,M2=1,M3=1/15。

2) 求Mi的n(n=3)次方根:

3) 對向量w=(2.4662,1,0.4055)T做歸一化處理:

sum=2.4662+1+0.4055=3.8717
w1=2.4662/sum=0.6370
w2=1/sum=0.2583
w3=0.4055/sum=0.1047

w0=(0.6370,0.2583,0.1047)T即為所求特征向量。

4) 求λmax:

5) 一致性檢驗:

由此可知得到的權重向量是符合要求的。

同理按照上述步驟得到二級指標的支撐指標權重如表3～表5所示。

表3 二級指標A1的底層支撐指標權重

表4 二級指標A2的底層支撐指標權重

表5 二級指標A3的底層支撐指標權重

根據上述計算,判斷矩陣A,A1,A2,A3都具有滿意的一致性,進一步可以得出二級指標對評估總目標的組合權重ωi(i=1,2,…,11),如圖1所示。

4 基于灰色理論的化驗室評估

4.1 求指標的樣本評估矩陣

指標體系中最底層有m=11個評估指標,假設有p=5名專家參與化驗室評估,打分采用10分制,評分標準如表6所示。

圖1 化驗室評估指標體系及底層指標權重

等級很差較差一般較好很好評分0～23～45～67～89～10

4.2 確定評估灰類

確定評估灰類是要確定評估灰類的等級數、灰類的灰數以及灰數的白化權函數,針對具體對象,通過定性分析確定。常用的白化權函數有[7]:

1)上端級,灰數為?∈[0,d1,∞],其白化權函數如式(1):

(1)

2) 中間級,灰數為?∈[0,d1,2d1],其白化權函數如式(2):

(2)

3) 下端級,灰數為?∈[0,d1,d2],其白化權函數如式(3):

(3)

在對化驗室的評估中,將指標的評分等級劃分為優、良、中、差四個等級,對應四個評估灰類,即N=1,2,3,4。N=1,設定灰數?1∈[0,9,∞),白化權函數為f1,如圖2(a)所示;N=2,設定灰數為?2∈[0,7,14],白化權函數為f2,如圖2(b)所示;N=3,設定灰數為?3∈[0,5,10],白化權函數為f3,如圖2(c)所示;N=4,設定灰數為?4∈[0,2,4],白化權函數為f4,如圖2(d)所示。

圖2 白化權函數

4.3 計算灰色評估系數和權重

指標U1屬于四個評估灰類的灰色評估權重分別為

r1,1=0.3772;r1,2=0.4084;r1,3=0.2144;r1,4=0。

同理可求得指標U2到U11的灰色評估權重,構成灰色評估權重矩陣R為

4.4 計算綜合聚類系數和評估結果

設評估對象關于第N個灰類的綜合聚類系數為σN,則:

(4)

化驗室關于四個灰類的綜合聚類系數分別為

5 結語

本文根據化驗室體系文件中對化驗室建設和管理的要求,結合化驗室實際情況構建了化驗室評估指標體系,應用AHP和灰色理論對化驗室進行了評估,對如何科學、客觀、公正地評估化驗室建設與管理進行了有意義的探索。

[1] 張最良.軍事運籌學[M].北京:軍事科學出版社,1993.

[2] 鄧聚龍.灰色系統理論教程[M].武漢:華中工學院出版社,1996.

[3] 閆字花,李誼,黃寧.GJB2725A-2001《測試實驗室和校準實驗室通用要求》[M].北京:總裝,2001.

[4] 駱正清,楊善林.層次分析法中幾種標度的比較[J].系統工程理論與實踐,2004,24(9).

[5] 褚凡,梁濤.灰色層次分析法在炮兵部隊作戰能力評估中的應用[J].指揮控制與仿真,2011,33(2):52-54.

[6] Saaty T L. The analytic network process: Decision making with dependence and feedback[M]. Pittsburgh: RWS Publications, PA,2001.

[7] 劉鋼,周智超,沈醫文.基于AHP和灰色評估法的水面艦艇編隊作戰效能評估[J].指揮控制與仿真,2007,29(3):69-73.

Research on Evaluation System of Chemical Analysis Laboratory

ZHANG Bin ZONG Songkun

(Xichang Satellite Launch Center, Wenchang 571300)

In the space launch activities, chemical analysis lab undertakes the important task of propellant tests. In this paper, laboratory evaluation index system is constructed for the actual situation. Laboratory assessments are studied by AHP and gray theory. The specific process evaluation is given and laboratory assessment of the lack of clear targets and standards issues are resolved. A good guidance is provided for further laboratory construction and management.

chemical analysis laboratory, evaluation indicators, AHP, grey theory

2014年10月11日,

2014年11月20日

張斌,男,碩士,助理工程師,研究方向:指揮控制系統優化、低溫化驗分析。宗松坤,男,工程師,研究方向:推進劑化驗分析。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.029