Сравнить результаты анализа корма – что может быть проще?

Печать

Сравнить результаты анализа корма – что может быть проще?

1. Введение

Предлагаемая вниманию читателей статья призвана ответить на два часто задаваемых вопроса: во-первых, как на практике оценить результаты измерений показателей одного и того же образца корма, полученные из 2-х разных лабораторий, и, во-вторых, как далее грамотно выполнить сравнение этих результатов измерений, чтобы сделать выбор наиболее профессионально подготовленной лаборатории для дальнейшей работы.

Тот, кто не интересуется оценкой качества физико-химических измерений, может не читать эту статью, поскольку излагаемый в ней материал может показаться довольно нудным и не имеющим большого практического значения. Часто неискушенный читатель просто не понимает, как правильно провести сравнение результатов измерений и ждет полного их совпадения для случая, если в разных лабораториях измерялся один и тот же образец материала, хотя такое совпадение, скорее, редкое исключение, а не правило.

Задача этой статьи – как можно проще и короче объяснить разницу между обыкновенным сравнением цифр по их величине и сравнением результатов измерений после выполнения анализа. Статья может показаться скучной для тех, кто не видит сути проблемы и никогда не сталкивался с противоречивыми оценками одних и тех же результатов измерений различными субъектами хозяйственной деятельности.

Сравнить результаты измерений – что может быть проще? Берем, например, результат из протокола испытаний образца корма из измерительной лаборатории и из распечатки анализатора. И просто, как в школе на уроке арифметики, выполняем сравнение по типу: «больше — меньше». Если результаты расходятся на доли процента, считаем, что точность анализа на анализаторе нас в какой-то мере устраивает, расхождение в один 1-2 % уже вызывает у обычного пользователя анализатора чувство настороженности и беспокойства, а отклонения в 2-3 % напрочь отвергаются как совершенно неприемлемые. При этом неясно: где пролегает грань между приемлемым и неприемлемым расхождением, насколько количественно могут разойтись два результата. Конечно, все ждут их полного совпадения, и только такое состояние для таких пользователей считается нормальным.

Однако, логично было бы для начала поинтересоваться: а как могут различаться два результата для одного и того же образца корма, измеренные в 2-х разных лабораториях одним и тем же методом анализа? Ответ на этот вопрос можно прямо получить, если измерения были выполнены стандартизованным методом с установленными метрологическими характеристиками. Именно только с учетом этих характеристик мы можем оценить порог приемлемости расхождения 2-х результатов, а не оценивать их чисто субъективно: «мне нравится такое расхождение, а мне — не нравится». Мы уже упоминали об этом в цикле наших статей по основам метрологии:

Часто приходится сталкиваться с неправильно выполненными сравнениями, когда образец корма, кое-как подготовленный, передается в две лаборатории, и если результаты анализа полностью не совпадают, их оценивают как неудовлетворительные.

Не учитывается природа материала образца корма: материал неоднородный, нестабильный по своим характеристикам во времени, требующий особой упаковки и быстрой доставки в лабораторию из-за его возможной деградации под воздействием неблагоприятных факторов: кислорода воздуха, тепла и света.

Не учитывается природа результата измерения, а именно – что результаты носят вероятностный характер, причем их полное совпадение всегда маловероятно, и поэтому, например, погрешности результатов измерений принято выражать их границами при доверительной вероятности 95 % или 99 %. Это значит, что в 5 % или 1 % случаев даже возможен выход результата измерения за эти установленные границы.

Постараемся ответить на вопрос: а для чего, вообще, нужно выполнять сравнения результатов измерений, и каковы могут быть конечные цели такого сравнения?

Рассмотрим цели сравнения результатов измерения по степени их распространенности:

Цель 1: Межлабораторное сравнение результатов измерений при аккредитации измерительных лабораторий (по стандарту ГОСТ ISO/1EC 17025-2019, см. раздел 7) как инструмент контроля квалификации лабораторий и качества выполняемых ими измерений.

Цель 2: Разработка новых методик анализа на основе межлабораторного эксперимента (например, это сложившаяся практика при разработке стандартов ISO на методы измерения показателей и характеристик различных материалов).

Цель 3: Аттестация стандартных и контрольных образцов состава различных материалов (в том числе, некоторых стабильных видов кормов и кормового сырья)

Цель 4: Арбитражные анализы в ходе решения спорных вопросов и разногласий при поставках кормов и кормового сырья.

Цель 5: Сравнение результатов измерений при разработке, проверке и корректировке калибровок различных анализаторов состава и свойств материалов.

Цель 6: Сопоставление результатов измерений для контроля стабильности показателей и характеристик различных материалов во времени при их длительном хранении (например, проверка оперативных складов и переходящих запасов для продления их сроков годности).

2. Необходимые и достаточные условия достоверности сравнений результатов измерений

Обсудим, какие именно условия придают смысл сравнениям, чтобы выводы и заключения, основанные на результатах такого сравнения, имели смысл и были правильными.

Что именно гарантирует нам правильность сравнения? С точки зрения метрологии – это передача размера физической величины от какого-либо эталона, характеристики (показатели) которого надежно установлены. Однако, в случае почти всех видов корма и кормового сырья (исключая лишь некоторые виды зерна) такие эталоны отсутствуют. Нет стандартных образцов, например, силосов, сенажей, зеленой массы трав и других видов распространенных кормов.

В такой ситуации можно опираться на результаты измерения показателей кормов, которые устанавливаются по результатам широкого межлабораторного эксперимента. Именно так поступают при разработке международных стандартов ISO, когда для измерения показателей кормов привлекаются самые авторитетные физико-химические лаборатории по всему миру. В результате таких работ получаются образцы для контроля точности. Однако стоимость выполнения этих работ и обработки результатов такого межлабораторного сравнения очень велика.

Что же в таком случае мы можем использовать в нашей рутинной практической работе (для достижения Целей 4-6, см. выше)? Очевидно, в данном случае мы можем опираться только на аттестованные материалы. В нашем конкретном случае – это образцы корма, показатели которых надежно измерены в референтной лаборатории стандартизованными физико-химическими методами анализа. При этом значения показателей обязательно имеют установленные после выполнения измерений характеристики погрешностей.

Таким образом, в рассматриваемом нами случае ключевыми элементами обеспечения правильного сравнения будут: референтная лаборатория из числа аккредитованных (по требованиям ГОСТ ISO/1EC 17025-2019) на данный вид измерений показателей образцов данного материала, а также сам материал (его показатели) после выполнения измерений в этой лаборатории. Важной особенностью такой референтной лаборатории должно быть ее регулярное и успешное участие в раундах межлабораторных сравнений результатов сравнений, и это требование напрямую вытекает из указанного ГОСТа, см. пункт 7.7.2.

Суммируем теперь условия и действия, которые могут обеспечить достоверность сравнений результатов измерений в случае применения для этих целей аттестованных в референтных лабораториях образцов кормов:

* определить и конкретизировать цели сравнения;
* сделать выбор подходящего для цели сравнения объекта и стандартизованного метода анализа;
* выполнить тщательный пробоотбор материала объекта и подготовка необходимого количества максимально однородных по свойствам и характеристикам образцов;
* выбрать для выполнения измерений соответствующие референтные лаборатории из числа возможных кандидатов;
* определить требования к протоколу с результатами измерений показателей образцов;
* организовать анализ материла образцов и проведение измерений показателей материала образцов выбранными методами в установленные сроки;
* произвести оценку измеренных показателей образцов материала и качества измерений с учетом метрологических характеристик выбранных стандартизованных методов измерений (будет показано на конкретном примере ниже);
* оценить состояние единства измерений, сделать выводы и предпринять, при необходимости, соответствующие корректирующие действия в зависимости от целей сравнения.

3. Алгоритмы сравнения результатов измерений 

А каков же общий алгоритм выполнения сравнений для нескольких лабораторий (Цель 1)? Мы представим его ниже и далее прокомментируем каждый из его этапов на конкретном примере.



Примечание:

* Сравнение результатов измерений – инструмент для контроля единства измерений и проверки измерительных возможностей лабораторий или средств измерений.

Теперь пришло время показать: как этот подход работает на практике.

Рассмотрим в рамках Цели 1 самый простой частный случай, чтобы понять на практическом примере как работает в целом алгоритм правильного сравнения результатов измерений.

Итак: есть две лаборатории. Первая лаборатория – это лаборатория самого высокого метрологического уровня: аккредитована по требованиям ГОСТ ISO/1EC 17025-2019 (согласно разделу 7 есть подтверждение ее профессионального статуса путем участия в международных межлабораторных сравнениях и обеспечение единства измерений в этой лаборатории подтверждено ее результатами). Именно поэтому ее результатам мы можем доверять с высокой вероятностью. И такую лабораторию называют референтной.

Вторая лаборатория – это лаборатория, которая не имеет такого статуса, но ее территориальная близость к объектам заказчика делает привлекательным пользование ее услугами еще и по причине более низкой их стоимости. Такую лабораторию мы будем называть территориальной.

Теперь перед нами стоит совершенно конкретная задача: как наиболее просто оценить насколько можно доверять результатам измерений, которые выдает территориальная лаборатория, чтобы в дальнейшем можно было бы пользоваться ее услугами и периодически контролировать ее работу путем межлабораторного сравнения ее результатов измерений с результатами из референтной лаборатории.

Подготовка к выполнению сравнений:

— Определить объект, для которого будет проводиться процедура – это общий смешанный рацион КРС (далее по тексту – ОСР);

— Выбрать две лаборатории: референтную и территориальную, согласно критериям (см. текст выше);

— Согласовать с лабораториями методики выполнения измерений после предварительной оценки измерительных возможностей обеих лабораторий;

— Назначить общую дату доставки материала образцов в лаборатории и общую дату начала измерений;

— Утвердить вместе с лабораториями единую форму протокола для представления  результатов измерений.

Процедура выполнения сравнений согласно описанного выше алгоритма:

1. Отбор пробы

Отобрать начальную пробу ОСР массой не менее 2 кг. При этом надо отметить, что в данном случае пробоотбор выполняется специальным образом (см. как правильно выполнить пробоотбор, Цель №3, — проверка квалификации лабораторий).

В этом случае нам достаточно отобрать от общей массы материала ОСР только одну пробу массой 2 кг, но обязательно выполнить при этом как можно более тщательно операции пробоотбора.

2. Операции пробоотбора

Определить и зафиксировать органолептические показатели ОСР, изрезать и измельчить весь материал пробы на части размерами не более 10 мм, тщательно перемешать, разделить материал пробы методом квартования на две лабораторные пробы массой 1 кг каждая и упаковать его согласно п.5, см. ниже;

3. Организовать анализ

Фиксировать с лабораториями: дату доставки образцов, единые для этих 2-х лабораторий методики выполнения измерений показателя. В данном случае будет измерена в образце ОСР массовая доля сухого вещества (далее – СВ, %) по ГОСТ 31640—2012, Раздел 7 (2-х ступенчатый метод, поскольку влажность образца ОСР превышает 12 %).

При этом сушка должна проводиться в сушильном шкафу с принудительной вентиляцией при температуре не выше 60 оС, чтобы исключить для влажных образцов (массовая доля влаги более 12 %) потерю летучих веществ при сушке, если температура превышает указанный предел;

4. Форма протокола

Определить с лабораториями единую форму протокола: все показатели выразить на натуральную влажность («как есть») и на а.с.в. (абсолютно сухое вещество); по образцу ОСР привести результаты 2-х параллельных определений и общий результат анализа, погрешности результатов измерений (анализов); отдельно заполнить графу «Примечание», в которой указать зафиксированные при начале анализа органолептические показатели образца ОСР;

Образец формы протокола и его детали мы уже рассматривали в ранее опубликованной статье.

5. Отправка образцов

Отправить образцы, упакованные каждый в 2 пакета надлежащим образом в 2 разные лаборатории на анализ, предупредив их о 2-х параллельных определениях для каждого из указанных образцов.

6. Обработка протоколов

Получить из лабораторий протоколы установленного образца, включая данные по параллельным определениям и органолептическим показателям.

Пусть в протоколах лаборатории представили следующие результаты измерений (анализов), которые мы для удобства свели в таблицу:




7. Работа с ГОСТами

Используя ГОСТ 31640—2012, Раздел 3 на выбранный стандартизованный метод измерения содержания сухого вещества в диапазоне м.д. от 5,0 % до 95,0 %, оценить через пределы повторяемости (rabs,%) и межлабораторной прецизионности (Rabs,%) качество измерений каждой из лабораторий.

Что значат эти характеристики и как они вычисляются мы уже рассказывали и объясняли в нашей статье:

В разделе 3 ГОСТ 31640—2012, Таблица 1 приведены формулы для расчета следующих метрологических характеристик:

rabs,%  = 0,052y – 0,00053y2 + 0,243 (предел повторяемости)

Rabs,% = 0,08y – 0,0008y2 + 0,862 (предел межлабораторной прецизионности)

+/-∆,% = 0,0569y – 0,000569y2 + 0,617 (границы абсолютной погрешности),

где y – результат измерения (анализа) массовой доли сухого вещества, % абс.

Выполним расчет метрологических характеристик по приведенным формулам для 2-х вышеуказанных лабораторий с округлением вычисленных значений до первого десятичного знака по требованиям ГОСТ 31640—2012:



8. Оценка отклонений

Оценить отклонение абсолютных разностей двух параллельных определений для каждой из 2-х лабораторий. Сравнить их с пределами повторяемости (rabs, %).

Как следует из таблицы (см. п.6), в которой указаны соответствующие абсолютные разности:

— для референтной лаборатории разность: 0,8 % < 1,5 % (rabs, %) (см. п.7);

— для территориальной лаборатории разность: 1,4 % < 1,5 % (rabs, %) (см. п.7).

Таким образом, обе лаборатории уложились в граничный норматив, и можно для каждой вычислить как среднее результат измерений (анализа) для каждой как среднее из результатов 2-х параллельных определений:

— для референтной лаборатории результат анализа: 45,0 % (см. п.6);

— для территориальной лаборатории результат анализа: 47,8 % (см. п.6).

Теперь рассмотрим абсолютную разность результатов анализа для 2-х лабораторий, которая в рассматриваемом случае составляет 2,8 %. Сравним полученную разность с рассчитанным (см. п.7) пределом межлабораторной прецизионности. Как видно (см. п.7), пределы (2,8 % и 2,9 %) не превышены.

9. Представление результата

Выразить результаты измерений (анализов) в соответствии с требованиями обеспечения единства измерений, указывая при этом единицы и границы погрешности:

— для референтной лаборатории результат анализа: 45,0 +/- 2 % (т.е. 43,0 ÷ 47,0 %);

— для территориальной лаборатории результат анализа: 47,8 +/- 2 % (т.е. 45,8 ÷ 49,8 %).

10. Оценка качества*

Оценить качество измерений в обеих лабораториях, основываясь на рассчитанных метрологических характеристиках по ГОСТ 31640—2012, Раздел 3.

Основываясь на рассчитанных метрологических характеристиках (пределы не превышены) и результатах измерений (анализов), можно сделать вывод об удовлетворительном качестве измерений, выполняемых территориальной лабораторией.

11. Контроль единства измерений**

Результаты измерений, выполненных в обеих лабораториях и представленные в соответствующих протоколах, полностью соответствуют требованиям единства измерений, т.е. разница в полученных результатах измерений для одного и того же образца ОСР не выходит за установленные пределы.

12. Выводы и действия

Поскольку территориальная лаборатория показала в ходе сравнительных межлабораторных измерений вместе с референтной лабораторией удовлетворительные результаты, можно рекомендовать пользование ее услугами.

Если же в ходе сравнения результатов измерения «референтная лаборатория» — «территориальная лаборатория» выявлено превышение вышеуказанных пределов метрологических характеристик, то надо сделать вывод, что данная территориальная лаборатория не обеспечивает единство измерений и выбрать для сравнения другую территориальную лабораторию. В этом случае всю процедуру сравнения результатов измерений с участием новой территориальной лаборатории надо повторить по вышеприведенному алгоритму.

Примечания:

* Качество измерений — обобщенная характеристика измерений, которая наряду с метрологическими показателями качества измерений, такими как: точность, правильность, повторяемость (сходимость), прецизионность (воспроизводимость), достоверность, надежность и неопределенность, всесторонне описывает измерение и его результат (например, быстродействие средств измерений, объем и быстроту получения измерительной информации, полноту и наглядность представления результатов измерений, степень автоматизации измерительного процесса, удобство, экономичность и т.д.).

** Единство измерений – это состояние измерений, при котором результаты измерений выражены в узаконенных единицах измерений, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.

По такому же общему алгоритму может быть выполнено сравнение результатов измерений «референтная лаборатория – анализатор» или «анализатор – однотипный анализатор».

В случае, если межлабораторный эксперимент включает большое число лабораторий, требуется значительно более сложная обработка результатов, но, тем не менее, этот подход продуктивно используется при разработке стандартов ISO. Как правило, в приложениях в этих стандартах представлен и обработан межлабораторный эксперимент с участием большого числа лучших в мире измерительных лабораторий.

4. Специальные требования к сравнению результатов измерений для NIR-анализа

Для объективного сравнения результатов при NIR-анализе необходимо выполнение требований, указанных в ГОСТ ISO 12099-2017, в частности при валидации их калибровок, а также применение ИСКЮЧИТЕЛЬНО стандартизованных методов физико-химического анализа для определения референтных значений показателей образцов для валидации.

Приведем перечень специальных условий (кроме уже перечисленных в Разделе 2 этой статьи), которым надо уделить особое внимание при выполнении сравнений с участием NIR-анализаторов:

1. Используемый стандартизованный метод физико-химических измерений применим к объекту измерений и соответствует методу, использованному при разработке калибровки NIR-анализаторов.

2. Объект измерений стабилен во времени и не изменяет существенно своих характеристик за время выполнения измерений.

3. Природа образца (принадлежность к объектам измерения, его происхождение, сорт, др. существенные характеристики) соответствует набору градуировочных образцов  анализатора.

4. Аттестованный образец корма достаточно однороден для целей сравнения.

Только соблюдение этих дополнительных условий может четко, однозначно и правильно установить факт необходимости корректировки калибровок NIR-анализаторов по результатам сравнения.

Один из наших читателей после публикации статьи, посвященной NIR-анализаторам, высказывал свое скептическое отношение по поводу возможности быстрого обновления калибровок анализаторов, отводя этому процессу год или более. Все это уже осталось в прошлом.

Рассмотрим теперь какие современные технические средства и подходы позволяют быстро решать указанную задачу сравнения и корректировки калибровок при необходимости:



В связи с этим хотим представить инновационное ПО NIR Evolutiuon, с помощью которого можно в течение нескольких минут: проконтролировать работу оператора при записи спектров образцов и обнаружить «выбросы» — выпадающие из калибровки образцы; ввести референтные данные по образцам-выбросам для подстройки установленной калибровки; немедленно после ввода референтных данных откорректировать установленную калибровку; получить файлы обновления калибровок или внутреннего ПО, если такие обновления были созданы на предыдущем этапе; получить методические материалы, учебное видео по ПО или помощь службы поддержки в случае, если у пользователя ПО NIR Evolutiuon возникли вопросы или проблемы с его использованием.

Упомянем, что все наши анализаторы поставляются пользователям исключительно вместе с сервисным контрактом на оборудование, который включает самостоятельное пользование ПО NIR Evolutiuon в течение года подписки на сервисный контракт.

5. Сравнения, которые выполнить трудно или просто невозможно

Отметим факторы, которые могут служить препятствием или делать попросту невозможным выполнение алгоритма сравнения:

* неизвестно происхождение образца и его самые важные в плане сравнения характеристики, влияющие на погрешности измерения его показателей: однородность и стабильности свойств во времени при фиксированных условиях внешней среды;

* неизвестен профессиональный уровень лаборатории, если предстоит сравнение, например, с анализатором;

* невозможно сравнение 2-х разнотипных анализаторов, если в таком сравнении не используют сравнение с референтной лабораторией или аттестованным материалом образца;

* невозможно настраивать один анализатор по показаниям другого анализатора, поскольку эти средства измерений одного и того же метрологического уровня точности. Для оценки и настройки калибровок NIR-анализатора (по требованиям ГОСТ ISO 12099-2017) надо использовать результаты измерений, которые были получены ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО стандартизованными методами физико-химических измерений (методы «мокрой» химии).

6. Практические рекомендации по выполнению сравнений

Итак, подведем некоторые итоги. Чаще всего необходимость выполнения сравнений возникает при выборе референтной лаборатории. Наши читатели уже задавали вопросы: как выбрать такую лабораторию. Мы надеемся, что данная публикация будет полезна в этом отношении.

Межлабораторные сравнения результатов измерений с участием большого числа измерительных лабораторий организуются и проводятся намного сложнее. Обработка их результатов также проводится с использованием методов статистической обработки данных. Такие сравнения, как мы уже упоминали, могут организовываться и на международном уровне для определения метрологических характеристик при разработке новых стандартов ISO, а также для аттестации различных стандартных и контрольных образцов. В данной статье мы не рассматривали эти варианты сравнений.

Другой распространенный в практике случай — это оценка состояния калибровок различных анализаторов, в том числе, и NIR-анализаторов. На тех же принципах можно организовать и выполнить сравнения результатов измерений с участием референтной лаборатории и NIR-анализатора. Важно только во всех случаях правильно подготовить материал образца.

7. Заключение

В заключении мы хотим поблагодарить всех, кому хватило терпения и любознательности изучить материал этой статьи. Нам было важно популярно изложить общие принципы и методы  правильного проведения сравнения результатов измерений как основы для правильных заключений о качестве измерений и обеспечении их единства.

Всем кто более глубоко интересуется сутью проблемы выполнения сравнений и как это делается в различных случаях, мы рекомендуем обратиться к нормативным документам (ГОСТам) на методы измерения показателей, на которые мы ссылаемся в цикле наших статей. Все эти материалы находятся в открытом доступе в сети Интернет.

Также мы выражаем нашу признательность за любезную возможность опубликовать представленный материал на вебсайте Soft-Agro и конструктивную помощь в его подготовке к публикации.

Будем рады узнать Ваше мнение и получить отзывы по представленной статье.


Автор статьи: Владимир Шептун, к.х.н., методическая поддержка приложений и обслуживание клиентов компании Dinamica Generale S.p.A.в странах СНГ.
Источник: soft-agro.com.
Печать
1149
10.04.2021

Статьи партнеров

Д. Орлов, специалист по техническим решениям в свиноводстве, компания «Каргилл» (Восточная Европа) Для получения максимальной прибыли производителям свинины необходимо уме...

13.05.2021 49

Специалистам свинокомплексов, в условиях конкурентного рынка, приходится сегодня решать одновременно множество задач. Улучшение генетического потенциала, повышение рентабельности...

26.04.2021 295

В последнее время отмечается рост смертности свиноматок, при этом средние уровни в большинстве стран уже достигли двузначных цифр. Обратите внимание, это средние цифры, значит, е...

25.04.2021 426

Динеш Теккот, Доктор наук, Genesus Inc. В первой части этой статьи мы обсуждали экономический аспект сохранности поросят до отъема (PWM), а во второй части описывались разли...

22.04.2021 502

Саймон Грей, генеральный директор Genesus Россия, страны СНГ и ЕС   Кто сказал, что автомобиль, работающий на бензине, можно заправлять дизельным топливом?!! Но к...

12.04.2021 421

Кларенс Фрозе, Магистр наук в области сельского хозяйства, директор по кормлению, Genesus Inc. Белки состоят из ряда структурных компонентов, включая аминокислоты. Во...

29.03.2021 338

Д. Данова, специалист по техническим решениям в свиноводстве, компания «Каргилл», Восточная Европа Отличительные особенности развития российского свиноводства сегодня...

25.03.2021 383

Майк Хинрих, компания Biochem, Германия Одна из основных проблем в кормопроизводстве — загрязнение растительного сырья (в поле или при хранении) плесневыми грибами и их мета...

23.03.2021 10809

Бастиан Хильдебранд, доктор наук Компания Biochem, Германия Здоровье конечностей и целостность копытец свиноматок — важнейшие факторы, от которых зависит уровень воспроизв...

16.03.2021 499

Чад Бирман, Доктор наук, генетик, Genesus Inc. Что такое устойчивость к болезням и почему она так важна? Связанные со здоровьем свиней проблемы самым негативным образом...

14.03.2021 399

Недавно компания PIC опубликовала результаты испытаний PIC®800 – PIC®337. Genesus сравнивает эти результаты с показателями Дюроков Genesus. [ /upload/medialibrary/34d/content_im...

09.03.2021 564

Объявления

СВИНОВОДСТВО РОССИИ 2021

Адресно-телефонный справочник «СВИНОВОДСТВО РОССИИ 2021» -это настольная книга для руководителей и специалистов...

Все объявления