破壞性測試中做 Kappa 分析

Kappa分析（Kappa Analysis）是一種用于評估分類一致性或信度的統(tǒng)計方法，尤其適用于兩名或多名評估者（raters）對同一組對象進行分類時，判斷其一致性是否超出隨機預期。它由Jacob Cohen在1960年提出，常用于醫(yī)學、心理學、社會科學等領域。

核心概念

目的：

衡量評估者之間的一致性（Inter-rater reliability）。

排除單純由隨機因素導致的一致性，提供更嚴格的評估。

Kappa系數（κ）：

κ < 0：無一致性。

0-0.20：輕微。

0.21-0.40：一般。

0.41-0.60：中等。

0.61-0.80：高度一致。

0.81-1：幾乎完全一致。

κ = 1：完全一致。

κ = 0：一致性等于隨機預期。

κ < 0：一致性比隨機預期還差（罕見）。

取值范圍：-1 到 1。

一般標準（Landis & Koch, 1977）：

破壞性測試中做 Kappa 分析，主要是為了評估不同檢驗人員之間在判斷結果上的一致性，尤其適用于計數型數據（如合格/不合格）。由于樣品在測試過程中會被破壞，無法重復測量，因此方法上有一些特別的設計。以下是常見的做法：

Kappa 分析在破壞性測試中的基本流程

1. 樣本準備
- 通常選取約 50 個樣本，確保覆蓋合格與不合格的情況。
- 樣本應來自同一批次，確保其一致性。
- 每個樣本只能測一次，因此需多人對不同樣本進行盲測。

2. 評價人員安排
- 通常安排 3 位檢驗員，每人獨立判斷所有樣本。
- 每個檢驗員對每個樣本只做一次判斷（因為樣本會被破壞）。

3. 數據記錄與分析
- 記錄每位檢驗員對每個樣本的判斷結果（如 OK/NG）。
- 使用統(tǒng)計軟件（如 Minitab）進行 Kappa 分析，計算一致性指標。

4. Kappa 值解釋
- Kappa > 0.75：一致性良好
- 0.4 < Kappa ≤ 0.75：中等一致性
- Kappa ≤ 0.4：一致性較差，需要改進

Po

：觀察到的實際一致性比例。

Pe：隨機預期下的一致性比例（通過邊際分布計算）。

附加指標（可選）

- 誤判率：將合格品誤判為不合格的比例
- 漏判率：將不合格品誤判為合格的比例
- 有效性：判斷結果與基準一致的比例（建議 ≥90%）

用焊接強度作為例子，我們可以設計一套適用于破壞性測試的 Kappa 分析方案。這里的關鍵在于，雖然每個試樣只能被測一次，我們仍然可以通過合理的抽樣和評價人員分配來進行一致性分析。

焊接強度破壞性測試中的 Kappa 分析步驟

1. 樣本準備
- 準備約 50～60 個焊接樣本，覆蓋強度差異較明顯的區(qū)間（包括“合格”與“不合格”邊緣案例）。
- 樣品來自相同材料和工藝條件，以排除其他變量干擾。

2. 判定標準設定
- 明確合格判定的強度閾值（例如 ≥180N 被判定為合格）。
- 如使用“拉力破斷”法，可設置“斷裂載荷”作為主要判斷依據。

3. 評價方式（采用照片或視頻）
- 由于測試具有破壞性，可在施加拉力前拍攝高分辨圖像或錄像焊點。
- 測試完成后，采集殘余結構和斷面圖像。
- 讓多位檢驗員僅根據圖像對焊點是否“合格/不合格”作出判斷。

4. 數據收集與分析
- 建立一個判斷矩陣：列出每個檢驗員對所有樣本的判斷。
- 使用統(tǒng)計工具（如 Minitab、Excel 插件、Python 等）計算 Cohen’s Kappa 或 Fleiss’ Kappa（如檢驗員超過 2 人）。

5. 結果解釋與改進建議
- 若 Kappa < 0.4，應優(yōu)化培訓、判定標準、圖像清晰度等環(huán)節(jié)。
- 可進行再次盲測驗證改進效果。

小貼士

- 圖像必須具備足夠判讀性，包括：焊點大小、氣孔/裂紋情況、變形區(qū)域等。
- 若有機器讀數（如測試設備輸出數值），也可對比“主觀判斷”與“數值標準”的符合性。