Quy tắc quyết định và tỉ số TUR: khi nào được kết luận đạt, dải bảo vệ và rủi ro chấp nhận sai

Quy tắc quyết định theo ISO/IEC 17025 và ILAC-G8: bốn trường hợp kết quả sát giới hạn, chấp nhận đơn giản và dải bảo vệ, rủi ro chấp nhận sai, tỉ số TUR 4:1 và cách chọn quy tắc.

Hai phòng thí nghiệm cùng hiệu chuẩn một áp kế, cùng ra sai số 0,15 bar ở điểm 12 bar, giới hạn cho phép ±0,16 bar. Một nơi ghi "đạt", nơi kia ghi "không đạt". Cả hai đều có thể đúng, vì mỗi nơi dùng một quy tắc quyết định khác nhau. Khi kết quả nằm sát giới hạn, kết luận đạt hay không đạt luôn đi kèm một rủi ro: chấp nhận thiết bị thực ra đã hỏng, hoặc loại bỏ thiết bị thực ra vẫn tốt. Bài này giải thích quy tắc quyết định theo ISO/IEC 17025 và ILAC-G8, cách tính rủi ro, tỉ số TUR và cách chọn quy tắc phù hợp.

1. Vì sao phải có quy tắc quyết định

ISO/IEC 17025:2017 định nghĩa quy tắc quyết định là quy tắc mô tả cách tính đến độ không đảm bảo đo khi đưa ra tuyên bố phù hợp với một yêu cầu quy định. Tiêu chuẩn yêu cầu:

• Khi khách hàng yêu cầu tuyên bố phù hợp, quy tắc quyết định phải được thỏa thuận với khách hàng từ khi xem xét yêu cầu (điều 7.1.3), trừ khi quy tắc đã có sẵn trong quy định hay tiêu chuẩn được yêu cầu.
• Phòng thí nghiệm phải lập văn bản quy tắc đã dùng, có tính đến mức rủi ro (chấp nhận sai, loại bỏ sai, giả định thống kê), và áp dụng đúng quy tắc đó (điều 7.8.6.1).
• Báo cáo phải nêu rõ tuyên bố áp dụng cho kết quả nào, theo yêu cầu kỹ thuật nào, và quy tắc quyết định đã dùng (điều 7.8.6.2).

Hướng dẫn chi tiết có trong ILAC-G8:09/2019 (quy tắc quyết định và tuyên bố phù hợp) và JCGM 106:2012 (vai trò của độ không đảm bảo đo trong đánh giá sự phù hợp).

2. Bốn trường hợp khi so kết quả với giới hạn

• Đạt: cả khoảng y ± U nằm trong giới hạn. Không cần bàn cãi.
• Không đạt: cả khoảng nằm ngoài giới hạn.
• Hai trường hợp giữa: khoảng y ± U cắt qua giới hạn. Đây là vùng mà kết luận phụ thuộc hoàn toàn vào quy tắc đã chọn. ILAC-G8 cho phép phát biểu nhiều mức "đạt có điều kiện" và "không đạt có điều kiện" để người dùng biết kết quả đang sát giới hạn.

3. Ba cách đặt giới hạn chấp nhận

Giới hạn chấp nhận AL là ngưỡng thật sự dùng để quyết định, đặt cách giới hạn dung sai TL một khoảng dải bảo vệ w: AL = TL − w.

• Chấp nhận đơn giản (w = 0): so thẳng kết quả với dung sai. Dễ hiểu, không phải tính lại, nhưng một kết quả nằm đúng trên giới hạn có tới 50 % khả năng giá trị đúng đã vượt. Cách này chỉ hợp lý khi độ không đảm bảo nhỏ so với dung sai, tức TUR đủ lớn.
• Chấp nhận có bảo vệ (w = U): chỉ kết luận đạt khi kết quả cách giới hạn ít nhất U. Rủi ro chấp nhận sai của mỗi kết quả không quá khoảng 2,3 % (một phía, k = 2). Đây là quy tắc mặc định của ISO 14253-1 cho đo kích thước khi chứng minh sự phù hợp.
• Loại bỏ có bảo vệ (w = −U): chỉ kết luận không đạt khi kết quả vượt giới hạn ít nhất U. Bảo vệ người sở hữu thiết bị khỏi bị loại sai, nhưng người dùng kết quả chịu rủi ro lớn hơn.

Dải bảo vệ không bắt buộc bằng đúng U; có thể là w = r·U với r chọn theo mức rủi ro chấp nhận được, ví dụ w ≈ 0,82·U cho rủi ro một phía khoảng 5 %.

4. Rủi ro cụ thể của một kết quả

Khi đã có kết quả y và độ không đảm bảo chuẩn u (bằng U/2 nếu k = 2), giá trị đúng được coi là phân bố chuẩn quanh y. Xác suất giá trị đúng đã vượt giới hạn trên là:

R = 1 − Φ((TL − y) / u)

với Φ là hàm phân bố chuẩn tắc (trong Excel: NORM.S.DIST(z; TRUE)). Ví dụ: TL = 0,16 bar, u = 0,02 bar, y = 0,15 bar thì z = 0,5 và R = 30,9 %. Nói cách khác, cứ ba thiết bị cho kết quả như vậy thì khoảng một thiết bị thực ra đã vượt giới hạn.

5. Tỉ số TUR và rủi ro toàn cục

TUR (test uncertainty ratio) theo ANSI/NCSL Z540.3 là tỉ số giữa độ rộng dải dung sai và hai lần độ không đảm bảo mở rộng của phép hiệu chuẩn:

TUR = (giới hạn trên − giới hạn dưới) / (2 × U)

Với dung sai đối xứng ±TL thì TUR = TL / U. Cần phân biệt với TAR (test accuracy ratio) cũ, chỉ so độ chính xác danh định của chuẩn với dung sai, không tính các nguồn khác như độ lặp lại hay môi trường.

Rủi ro toàn cục là tỉ lệ quyết định sai tính trên cả quần thể thiết bị được hiệu chuẩn, khác với rủi ro cụ thể của một kết quả. Nó phụ thuộc vào TUR và vào tỉ lệ thiết bị thực sự nằm trong dung sai trước khi hiệu chuẩn. Đồ thị cho thấy:

• Với chấp nhận đơn giản, ở TUR = 4 rủi ro chấp nhận sai toàn cục khoảng 0,9 % nếu 95 % thiết bị trong dung sai, 1,4 % nếu 90 %, và khoảng 2 % nếu chỉ 80 %. Đó là lý do quy ước TUR ≥ 4:1 được dùng rộng rãi.
• Z540.3 yêu cầu rủi ro chấp nhận sai không quá 2 %; nếu không ước lượng được rủi ro thì TUR phải từ 4:1 trở lên.
• Trong đo lường pháp định, nhiều khuyến nghị OIML yêu cầu độ không đảm bảo mở rộng của phép kiểm tra không quá một phần ba sai số cho phép, tương đương TUR ≥ 3; khi đó kết quả được so thẳng với sai số cho phép.
• Dải bảo vệ w = U giữ rủi ro chấp nhận sai rất nhỏ ở mọi TUR, nhưng khi TUR = 2, khoảng 35 % số thiết bị sẽ bị loại oan (giả định 90 % thiết bị trong dung sai). TUR thấp làm quy tắc nào cũng tốn kém: hoặc chịu rủi ro, hoặc loại oan nhiều thiết bị.

6. Ví dụ: một bảng kết quả, ba kết luận

Áp kế cấp chính xác 1, dải 0–16 bar có sai số cho phép ±0,16 bar. Phòng thí nghiệm hiệu chuẩn với U = 0,04 bar (k = 2), nên TUR = 0,32/(2 × 0,04) = 4.

• Chấp nhận đơn giản: mọi điểm có sai số không vượt 0,16 bar, kết luận đạt. Nhưng điểm 8 bar nằm đúng trên giới hạn, rủi ro 50 %.
• Dải bảo vệ w = U: giới hạn chấp nhận thu về ±0,12 bar, điểm 8 và 12 bar không đạt; thiết bị phải chỉnh lại hoặc hạ cấp sử dụng.
• Phát biểu nhiều mức: ghi "đạt có điều kiện" ở 8 và 12 bar, để người dùng tự cân nhắc theo mức độ quan trọng của phép đo.

Không quy tắc nào "đúng" hơn. Áp kế dùng để theo dõi áp suất khí nén có thể chấp nhận quy tắc đơn giản; áp kế dùng để thử bền bình chịu áp lực nên dùng dải bảo vệ.

7. Chọn và thỏa thuận quy tắc quyết định

1. Xác định yêu cầu: dung sai lấy từ đâu (cấp chính xác của nhà sản xuất, quy trình kiểm định, yêu cầu nội bộ). Ghi rõ trong phiếu yêu cầu dịch vụ.
2. Đánh giá hậu quả: chấp nhận sai gây hậu quả gì (sản phẩm hỏng, mất an toàn) và loại bỏ sai tốn bao nhiêu (chỉnh lại, thay thiết bị).
3. Tính TUR với U của phòng thí nghiệm dự định gửi. TUR từ 4 trở lên thì chấp nhận đơn giản thường đủ; TUR nhỏ hơn thì xem xét dải bảo vệ.
4. Thống nhất bằng văn bản với phòng thí nghiệm trước khi hiệu chuẩn: có cần tuyên bố phù hợp không, theo quy tắc nào, ghi phát biểu hai mức hay nhiều mức.
5. Kiểm tra trên giấy chứng nhận: tuyên bố phù hợp có nêu quy tắc, có áp dụng đúng cho các điểm đo đã thỏa thuận.

8. Khi TUR quá thấp

• Gửi tới phòng thí nghiệm có CMC nhỏ hơn, hoặc dùng chuẩn cao hơn một bậc.
• Giảm độ không đảm bảo của chính phép hiệu chuẩn: tăng số lần đo, ổn định nhiệt độ lâu hơn, khử chênh độ cao.
• Xem lại dung sai: nếu dung sai do người dùng tự đặt quá chặt so với nhu cầu thật, nới dung sai hợp lý hơn là chịu rủi ro.
• Dùng thiết bị ở chế độ có hiệu chính: áp số hiệu chính từ giấy chứng nhận thay vì chỉ dựa vào kết luận đạt hay không đạt.
• Chấp nhận rủi ro một cách có ý thức: ghi rõ trong hồ sơ mức rủi ro và lý do chấp nhận.

9. Những lỗi hay gặp

10. Xem thêm

• Cảm biến áp suất: cấu tạo, nguyên lý áp trở, điện dung, áp điện và cách chế tạo.
• Các bài khác trong loạt: cách đọc giấy chứng nhận hiệu chuẩn, độ không đảm bảo đo theo GUM, chu kỳ hiệu chuẩn và kiểm tra giữa kỳ.