化学分析实验室评估体系研究*

张 斌 宗松坤

(西昌卫星发射中心 文昌 571300)



化学分析实验室评估体系研究*

张 斌 宗松坤

(西昌卫星发射中心 文昌 571300)

化学分析实验室在航天发射活动中承担着重要的推进剂化验任务,论文针对化验室实际情况,建立了适用于化验室评估的指标体系,应用层次分析法和灰色理论相结合的方法对化验室的评估进行了研究,给出了评估的具体过程,解决了化验室缺乏明确的评估指标和标准问题,为下一步化验室的建设和管理提供了很好的指导意见。

化学分析实验室; 评估指标; 层次分析法; 灰色理论

Class Number TP391

1 引言

化学分析实验室(简称化验室)主要担负卫星、火箭测试发射所需的常规氧化剂、常规燃烧剂、液氢、液氧、液氮等液体推进剂和氢气、氦气、空气等各种气体介质的分析测试、发射场区大气污染的监测以及星箭推进剂污水的处理测试工作。随着近年来我国航天发射任务的不断增多、加重,化验室的工作不断得到重视,这就对化验室的建设与管理提出了更高的要求。

化验室评估是化验室管理的重要内容,积极开展化验室评估活动,逐步建立和完善评估制度,对推动化验室的建设和管理,提高化验室能力水平具有深刻的现实意义。

本文的研究主要是出于实际工作的需要,其目的是针对当前化验室缺乏明确的评估指标体系和标准等问题,拟定一套适用于化验室特点的评估指标体系,并将其综合运用到化验室建设与管理工作的客观评价活动中。以期将化验室评估从一种被动的考评活动转化为一种主动的化验室常规管理的手段,增强化验室的自我质量控制意识,建立起化验室评估的长效机制。

2 问题描述

通过调研发现,当前化验室的评估存在两大问题:一是伴随着时代发展,化验室的评估体系并没有呈现一个动态的、不断发展的过程,相关评估体系匮乏,并没有一个适合化验室自身发展要求的评估体系;二是化验室在开展评估活动中,往往采用上级提出的“通用”评估指标体系,并不能反映出化验室实际情况,评估的成果也很难坚持、巩固,这就必然会影响到化验室作用的发挥以及化验室建设与管理继续上层次、上水平发展。

鉴于化验室评估的多因素、多目标及复杂性等特点,本文采用理论研究与实证分析相结合、定性研究与定量研究相结合的方法。一方面,在设计评估指标时,紧紧围绕实际工作需要,参考GJB 2725A-2001《测试实验室和校准实验室通用要求》,将通用要求中所蕴含的内部管理过程的控制点转化为外部的控制实验室建设与管理水平的各项指标,将过程管理与目标管理有机地结合在一起,构建适用于化验室发展特点的评估指标体系;另一方面,在具体方法的运用上,通过层次分析法(AHP)[1]和灰色理论[2]相结合的方式,最大限度降低个人主观性对评估结果的影响,提高评估结果的客观公正性。

3 评估指标体系的建立

3.1 基于ISO族标准的化验室评估体系框架构建

1) ISO9000族标准介绍

ISO9000是针对组织的管理结构、人员、技术能力、各项规章制度、技术文件和内部监督机制等一系列体现组织保证产品及服务质量的管理措施的标准。

目前,化验室根据GJB2725A-2001《测试实验室和校准实验室通用要求》[3]的内容着手建立和完善质量管理体系。从某种程度来讲,化验室评估指标体系与ISO9000族标准两者之间,存在着一定的联系,两者的管理目标和作用是一致的,区别在于化验室评估更多的是来自外部的要求,带有一定的强制性,其工作方式是“从结果看过程”,是通过一系列评估指标值的测量来对化验室进行绩效评价,重于检查化验室建设与管理的结果,而对如何达到这些指标并没有做详细或具体阐述,其目的是查找差距,制定整改措施。而后者主要是化验室内部自我提升的需要,其质量标准一般也是由化验室自行制定的,逻辑思路是“过程决定结果”,ISO9000族标准特别强调,要实现组织的质量管理目标,就要重视实现质量管理目标的所有与质量有关的过程,对这些过程进行有效地控制,属于过程管理的范畴。

在制定化验室评估体系时,可以借鉴部分质量管理体系文件的内容,将其与评估指标有机地结合起来。

2) 化验室评估指标体系

化验室评估体系是开展化验室评估活动的重要依据,化验室评估工作成功与否在很大程度上依赖于评估体系设计的科学性和合理性。因此,在构建评估体系的过程中,应注意把握目标一致性、客观性、导向性、整体性、可操作性以及定量与定性相结合等基本原则[4],以化验任务需求为基础,对化验室功能特征进行归纳,提出多项指标,初步建立指标体系。在此基础上,以指标体系检验原则为指导,用权值判断法进行多次的指标筛选。最后,化验室评估体系归纳为化验任务完成能力、化验保障能力、化验室管理能力三个二级指标及支撑二级指标的多个底层指标。

(1)化验任务完成能力(A1):针对化验室在接到上级安排任务后组织相关人员完成化验任务的能力进行衡量。其底层支撑指标为:

· 人员安排合理性(U1):针对具体化验任务,岗位人员进行分工合作,相互配合,共同完成。

· 岗位人员能力(U2):各个岗位人员完成化验的能力水平,可通过专业培训提高化验能力。

· 化验设备有效性(U3):化验设备能有效支撑化验工作的能力,受设备化验精度及可靠性影响。

(2)化验保障能力(A2):针对化验室为化验任务顺利完成提供各项保障的能力进行衡量。其底层支撑指标为:

· 化验用房保障(U4):部分化验项目的进行需要在专门的化验间进行,并且某些样品的化验不能在同一个化验间进行。

· 化验设备保障(U5):样品的化验需要使用到相关的仪器设备,保障化验的顺利进行。

· 化验药品保障(U6):部分样品的化验需要使用各种药品试剂,包括现成的和现配制的。

· 化验安全保障(U7):样品的取样过程中需要穿戴防护装具,化验间需要有相应的通风设备。

(3)化验室管理能力(A3):针对化验室为保证化验任务的顺利完成进行各项管理的能力进行衡量。其底层支撑指标为:

· 人员管理(U8):化验室的人员管理包含各个岗位人员的配置以及人员在位率、岗位人员的能力培养等内容。

· 文件管理(U9):包含实验室体系文件、化验记录、仪器设备使用记录以及各类化验结果报告等文件的管理。

· 仪器设备管理(U10):包含仪器设备定期保养、检修,精密仪器的校正等内容。

· 药品试剂管理(U11):包含药品试剂的定期补充,危险药品试剂的专人负责管理。

3.2 基于AHP法的指标权重确定

化验室评估的指标体系中,不同指标在体系中所占地位不同,为了表示各指标因素的相对关系,给不同的因素赋予不同的权重,采用AHP法确定权重[5],可以将决策者的专业知识和经验判断充分给予量化,克服其他方法的弊端。进行层次分析首先要把一个决策问题描述为一个递阶层次结构模型,然后进行定量分析计算。以指标体系中第二层目标为例,建立求解判断矩阵,确定这一组三个因素的相对重要性或相对价值。构造两两比较的判断矩阵,判断矩阵中的各元素数据来自化验室相关人员调查数据的统计分析,并满足T.L.Saaty[6]提出的1～9标度,如表1所示。

表1 AHP的比例标度

根据表1的标度可以构建二级指标的判断矩阵,即二级指标之间相对重要性的比较。如表2所示。

表2 二级指标的相对重要性

采用方根法进行权重计算:

1) 求A中各行元素的积:

M1=15,M2=1,M3=1/15。

2) 求Mi的n(n=3)次方根:

3) 对向量w=(2.4662,1,0.4055)T做归一化处理:

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即为所求特征向量。

4) 求λmax:

5) 一致性检验:

由此可知得到的权重向量是符合要求的。

同理按照上述步骤得到二级指标的支撑指标权重如表3～表5所示。

表3 二级指标A1的底层支撑指标权重

表4 二级指标A2的底层支撑指标权重

表5 二级指标A3的底层支撑指标权重

根据上述计算,判断矩阵A,A1,A2,A3都具有满意的一致性,进一步可以得出二级指标对评估总目标的组合权重ωi(i=1,2,…,11),如图1所示。

4 基于灰色理论的化验室评估

4.1 求指标的样本评估矩阵

指标体系中最底层有m=11个评估指标,假设有p=5名专家参与化验室评估,打分采用10分制,评分标准如表6所示。

图1 化验室评估指标体系及底层指标权重

等级很差较差一般较好很好评分0～23～45～67～89～10

4.2 确定评估灰类

确定评估灰类是要确定评估灰类的等级数、灰类的灰数以及灰数的白化权函数,针对具体对象,通过定性分析确定。常用的白化权函数有[7]:

1)上端级,灰数为⊗∈[0,d1,∞],其白化权函数如式(1):

(1)

2) 中间级,灰数为⊗∈[0,d1,2d1],其白化权函数如式(2):

(2)

3) 下端级,灰数为⊗∈[0,d1,d2],其白化权函数如式(3):

(3)

在对化验室的评估中,将指标的评分等级划分为优、良、中、差四个等级,对应四个评估灰类,即N=1,2,3,4。N=1,设定灰数⊗1∈[0,9,∞),白化权函数为f1,如图2(a)所示;N=2,设定灰数为⊗2∈[0,7,14],白化权函数为f2,如图2(b)所示;N=3,设定灰数为⊗3∈[0,5,10],白化权函数为f3,如图2(c)所示;N=4,设定灰数为⊗4∈[0,2,4],白化权函数为f4,如图2(d)所示。

图2 白化权函数

4.3 计算灰色评估系数和权重

指标U1属于四个评估灰类的灰色评估权重分别为

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

同理可求得指标U2到U11的灰色评估权重,构成灰色评估权重矩阵R为

4.4 计算综合聚类系数和评估结果

设评估对象关于第N个灰类的综合聚类系数为σN,则:

(4)

化验室关于四个灰类的综合聚类系数分别为

5 结语

本文根据化验室体系文件中对化验室建设和管理的要求,结合化验室实际情况构建了化验室评估指标体系,应用AHP和灰色理论对化验室进行了评估,对如何科学、客观、公正地评估化验室建设与管理进行了有意义的探索。

[1] 张最良.军事运筹学[M].北京:军事科学出版社,1993.

[2] 邓聚龙.灰色系统理论教程[M].武汉:华中工学院出版社,1996.

[3] 闫字花,李谊,黄宁.GJB2725A-2001《测试实验室和校准实验室通用要求》[M].北京:总装,2001.

[4] 骆正清,杨善林.层次分析法中几种标度的比较[J].系统工程理论与实践,2004,24(9).

[5] 褚凡,梁涛.灰色层次分析法在炮兵部队作战能力评估中的应用[J].指挥控制与仿真,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] 刘钢,周智超,沈医文.基于AHP和灰色评估法的水面舰艇编队作战效能评估[J].指挥控制与仿真,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

张斌,男,硕士,助理工程师,研究方向:指挥控制系统优化、低温化验分析。宗松坤,男,工程师,研究方向:推进剂化验分析。

TP391

10.3969/j.issn1672-9730.2015.04.029