Tư vấn ISO/IEC 17025 - Hướng dẫn đánh giá độ không đảm bảo đo (Measurement Uncertainty) cho Phòng thử nghiệm và Hiệu chuẩn

Đánh giá độ không đảm bảo đo (Measurement Uncertainty - MU) là một yêu cầu kỹ thuật cốt lõi của tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2017, được quy định tại Điều khoản 7.6. Đây là một trong những yếu tố quan trọng để chứng minh năng lực kỹ thuật của phòng thử nghiệm (Testing Laboratory) và phòng hiệu chuẩn (Calibration Laboratory).

Theo JCGM 100:2008 – Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) và TCVN 9595:2013, độ không đảm bảo đo là:

"Thông số gắn với kết quả đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị có thể được quy cho đại lượng đo một cách hợp lý."

Nói cách khác, độ không đảm bảo đo phản ánh mức độ tin cậy của kết quả đo và cho biết phạm vi mà giá trị thực của đại lượng đo có khả năng nằm trong đó với một mức độ tin cậy xác định.

2. Yêu cầu của ISO/IEC 17025 đối với độ không đảm bảo đo

Đối với phòng hiệu chuẩn

Phòng hiệu chuẩn phải:

• Xác định tất cả các nguồn gây ảnh hưởng đến kết quả đo.
• Thiết lập mô hình đo phù hợp.
• Đánh giá và tính toán độ không đảm bảo đo cho tất cả các phép hiệu chuẩn nằm trong phạm vi công nhận.
• Công bố độ không đảm bảo đo mở rộng trên giấy chứng nhận hiệu chuẩn.

Đối với phòng thử nghiệm

Phòng thử nghiệm phải:

• Xác định các thành phần ảnh hưởng đến độ không đảm bảo đo.
• Thực hiện đánh giá độ không đảm bảo đo khi điều đó có ý nghĩa đối với tính hợp lệ của kết quả thử nghiệm.
• Có thể sử dụng dữ liệu từ:
• Thẩm định phương pháp (Method Validation)
• Kiểm soát chất lượng (Quality Control)
• Thử nghiệm thành thạo (PT)
• So sánh liên phòng (ILC)
• Dữ liệu lịch sử

Trong một số phép thử mà bản chất phương pháp không cho phép tính toán đầy đủ theo mô hình đo lường, phòng thử nghiệm phải thực hiện đánh giá hợp lý dựa trên các dữ liệu kỹ thuật sẵn có.

3. Quy trình đánh giá độ không đảm bảo đo theo GUM

Bước 1: Xác định đại lượng đo (Measurand)

Đại lượng đo là thông số cần xác định.

Ví dụ:

Hiệu chuẩn thước cặp:

Trong đó:

• L: Giá trị đo cuối cùng
• Lr: Giá trị đọc trên thước
• C: Giá trị hiệu chỉnh từ chuẩn
• ΔT: Hiệu chỉnh do nhiệt độ

Đây được gọi là Mô hình đo (Measurement Model).

Bước 2: Nhận diện các nguồn độ không đảm bảo đo

Các nguồn ảnh hưởng thường gặp gồm:

Bước 3: Phân loại các thành phần độ không đảm bảo đo

Theo GUM, các thành phần được đánh giá bằng hai phương pháp:

3.1. Đánh giá Type A

Là phương pháp đánh giá dựa trên phân tích thống kê của các phép đo lặp lại.

Ví dụ:

Đo cùng một chi tiết 10 lần:

50.01 mm

50.02 mm

49.99 mm

50.00 mm

...

Tính:

• Giá trị trung bình
• Độ lệch chuẩn
• Độ lệch chuẩn của trung bình

Độ không đảm bảo chuẩn:

Trong đó:

• s = độ lệch chuẩn
• n = số lần đo

Type A phản ánh độ biến động quan sát được từ dữ liệu thực nghiệm.

3.2. Đánh giá Type B

Là phương pháp đánh giá từ các nguồn thông tin khác ngoài thống kê lặp lại.

Ví dụ:

Lưu ý:

Type A và Type B là phương pháp đánh giá dữ liệu, không phải phân loại sai số ngẫu nhiên hay sai số hệ thống.

4. Hệ số nhạy (Sensitivity Coefficient)

Khi đại lượng đo phụ thuộc nhiều biến đầu vào:

Trong đó:

• ci là hệ số nhạy
• cho biết mức độ ảnh hưởng của Xi đến kết quả cuối cùng

Đây là yêu cầu kỹ thuật quan trọng trong các bài toán hiệu chuẩn chuyên sâu.

5. Tính độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp

Sau khi xác định toàn bộ các thành phần:

Trong đó:

• uc = độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp
• ui = độ không đảm bảo chuẩn của từng thành phần
• ci = hệ số nhạy

Đây còn gọi là phương pháp RSS (Root Sum Square).

6. Độ không đảm bảo đo mở rộng

Để công bố kết quả hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm, cần xác định độ không đảm bảo đo mở rộng:

Trong đó:

• U = Độ không đảm bảo mở rộng
• uc = Độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp
• k = Hệ số phủ (Coverage Factor)

Hệ số phủ và mức độ tin cậy

Trong thực tế hiệu chuẩn, thường sử dụng:

k≈2k \approx 2k≈2

để đạt mức độ tin cậy khoảng 95%.

Tuy nhiên, đối với các phép đo có số lượng dữ liệu hạn chế, cần xác định hệ số phủ dựa trên:

• Bậc tự do hiệu dụng (Effective Degrees of Freedom)
• Công thức Welch-Satterthwaite

theo hướng dẫn của GUM.

7. Nguồn độ không đảm bảo đo thường gặp trong phòng hiệu chuẩn

8. Độ không đảm bảo đo và Quy tắc ra quyết định (Decision Rule)

Theo ISO/IEC 17025:2017, khi phòng thử nghiệm hoặc hiệu chuẩn đưa ra kết luận phù hợp/không phù hợp đối với một yêu cầu kỹ thuật, cần xem xét ảnh hưởng của độ không đảm bảo đo.

Ví dụ:

Giới hạn yêu cầu:

10,00 ± 0,50 mm

Kết quả đo:

10,45 mm

Độ không đảm bảo mở rộng:

± 0,20 mm

Trong trường hợp này cần áp dụng:

• Decision Rule
• Guard Band

để xác định kết quả có thực sự phù hợp hay không.

Do đó, độ không đảm bảo đo không chỉ dùng để công bố kết quả mà còn là cơ sở cho việc đánh giá sự phù hợp của sản phẩm, thiết bị hoặc hệ thống.

9. Các lỗi thường gặp khi đánh giá độ không đảm bảo đo

Không xác định đầy đủ nguồn ảnh hưởng

Chỉ tính độ lặp lại mà bỏ qua:

• Độ phân giải
• Chứng chỉ chuẩn
• Môi trường

Nhầm lẫn giữa Type A và Type B

Type A và Type B là phương pháp đánh giá dữ liệu, không phải bản chất của sai số.

Không xây dựng mô hình đo

Nhiều PTN lập bảng tính MU nhưng không xác định phương trình đo.

Không cập nhật MU khi thay đổi thiết bị hoặc phương pháp

Mọi thay đổi về:

• Chuẩn đo lường
• Thiết bị
• Phương pháp
• Điều kiện môi trường

đều có thể ảnh hưởng đến ngân sách độ không đảm bảo đo (Uncertainty Budget).

10. Kết luận

Đánh giá độ không đảm bảo đo là một nội dung kỹ thuật trọng tâm của ISO/IEC 17025 và là bằng chứng quan trọng chứng minh năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn. Việc đánh giá phải được thực hiện có hệ thống theo hướng dẫn của GUM, bao gồm:

✓ Xây dựng mô hình đo.

✓ Nhận diện đầy đủ các nguồn ảnh hưởng.

✓ Đánh giá các thành phần Type A và Type B.

✓ Tính độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp.

✓ Xác định độ không đảm bảo mở rộng.

✓ Áp dụng Decision Rule khi đánh giá sự phù hợp.