朱建明1，刘卓军2，孙军红3
（1．中国科学院大学，北京100049；2．中国科学院数学与系统科学研究院，北京100190；
3．首都师范大学数学科学学院，北京100048）
摘要：产品安全问题与消费者的人身健康和财产安全息息相关，关系到社会和谐稳定和经济可持续发展，已经成为政府、企业和社会公众高度关注的重要问题之一。监管部门的监管方式是通过直接从市场上购买某类产品或其重要部件，采用质量安全检测技术，发掘产品存在的安全风险。为降低样本量，采用了产品安全事故先验信息分析方法，并给出了获取先验信息的重要途径。其次，在抽样方案设计过程中，将产品抽样检测分成多个阶段，利用分批购买一分批检测的方法，动态调整样品分配，提高了发现产品安全风险的效率。最后，利用消费者协会提供的电视机投诉数据，对以上多阶段目的抽样方案进行了示例说明。
关键词：产品质量安全；抽样；先验信息；多阶段
中图分类号：X92 doi：10. 11731/j．issn．1673 -193x．2016. 02. 029
0 引言
产品质量安全是有别于产品质量的一个概念，重在衡量产品的安全性，尤其是关注产品在使用过程中的安全性问题。对这个概念的认识有助于筛查导致安全性的风险指标，为有效防范由于产品设计、制造和使用中出现的负面因素而形成的安全事故提供技术支持。传统上产品质量的评价常常是以核查产品是否满足生产标准为主要内容，无论是企业还是监督部门往往以产品的合格率作为产品质量的评价指标。然而，即便是合格的产品，在其使用过程中也会出现安全事故，造成这些安全事故除了有使用不当的原因外，还有很大部分是由于产品缺陷，甚至是设计缺陷造成的。产品质量安全的研究目的就是要发掘产品生产与使用过程中存在的各种安全风险因素，为产品质量安全标准的制修订提供依据。由于产品质量安全与产品质量是存在较大差别的两个概念，衡量标准不再是产品合格率，而是产品潜在的安全事故率，也就是产品使用过程发生安全事故的概率。产品质量安全无论在其评价指标选择还是监督监测技术方面都亟待深入研究。
在国际标准化组织( ISO) 9000标准系列中，给出了质量的定义，产品质量表示产品固有特性满足要求的程度。与之不同，质量安全更关注产品安全，借鉴联合国粮农组织FAO对于食品安全的定义，产品质量安全是确保当产品按照预期用途使用时不会对消费者造成伤害。消费者的能力、行为习惯与方式可能会大大影响产品的风险水平。因此，非常重要的一点是需要对出现在伤害情景描述中的消费者的类型有一个清晰的认识。不仅是直接使用产品的消费者，还涉及可能会受到附近一个使用某产品的消费者影响的人。
产品质量安全问题与消费者的人身健康和财产安全息息相关，并关系到社会和谐稳定和经济可持续发展。近年来，我国产品质量安全事件时有发生，产品质量安全已经成为政府、企业和社会公众都高度关注的重要问题之一。
1 产品质量安全抽样检测问题
产品抽样检测是监管部门掌握市场上产品质量安全的重要手段。直接从市场上购买某类产品及其重要部件，通过质量安全检测技术，发掘产品存在的安全风险，进而对该类产品的整体安全状况进行评估。
李大圣等以我国目前的产品质量安全监管状况为基础，阐述了产品质量监督的内容和质量检验的程序，为政府职能部门有效应对质量安全突发事件提供理论指导。邓恩强等分析了产品质量抽样检验中两种风险的关系问题，对任何一种抽样检验方案，生产方和消费者都具有一定风险，是不可避免的，可以通过事先协商来确定双方都可接受的风险率，再通过两类错误的大小确定具体的抽样检验方案，以确保双方的利益。蔡云对质量监督检验的抽样方法进行了汇总分析。Suresh等提出了平衡过程控制与验收抽样的混合抽样方案，达到提高效率和降低抽样成本的目的。更多有关质量控制验收抽样的技术方法。
齐楠对小家电残品质量监督抽查中的抽样技术与随机抽样方法等问题进行了研究。贾朝宏以机电产品为例，提出了不同生产条件下的生产质量验收抽样方法。宋明顺等人对电子商务产品质量监督抽样的特点进行了分析，提出了两类错误的风险控制及样本量设定的建议。权薇等研究了网络商品质量抽查的机制设计问题，以样品抽取、证据固定、检验、结果发布和后处理5个环节为基础，提出了建立电子取证、完善信息化管理和监管网络的运行机制。Kogan等研究了产品供应链系统上的多阶段监督检测问题。
质量安全抽样监测的目的重在发现存在的安全问题，一旦发现一例即可认定该品牌存在隐患。为了降低样本量，可以充分利用各方面的先验信息，为样本选取提供依据。
2 产品质量安全事故的先验信息分析
以发现问题为导向的抽样检验过程中，应该对产品过往事故案例进行详细和充分的分析，获取更具针对性的信息，为抽样方案的设计提供支持。
首先，对市场投诉信息进行机理分析，从产品事故案例中获取引发事故的关键部件，并对该类产品出现的事故原因进行深入分解，提出重点监测的环节，例如针对手机使用过程的自燃和爆炸事故，可以分析得出其主要诱因是充电器和电池部件，因此在进行抽样检测时，就可以针对性的购买充电器和电池进行检测，不必购置整部手机。
再如电视机的安全事故中，由于购买整机进行检测的费用较高，从消费者协会的投诉数据中我们提取了有关电视机投诉的信息，发现安全事故分布信息如图1。
从图1可以发现，在电视机安全事故中最严重的就是爆炸自燃，同时也是占比最高的(所有投诉数据的73%)，多数因为线路板短路引发的自燃爆炸，因此在检测时可以购买重点的零部件，不仅可以避免浪费，同时由于零部件价格相对比较低，也就可以增加购买量，变相地提高了样本量，增强了结论的可靠性。所以采用机理分析，对产品安全事故的引发原因进行深入剖析，可以避免普遍的整机检验带来的冗余。
其次，由于事故原因的多样性，可以通过分层筛查的方式，分别从工艺设计，零部件检查，质量合格标准核查以及使用不当等因素逐层分析。如果是工艺设计的问题，则只需要购买少量样本进行检测便可以得出结论；如果是零部件的问题，则可以对该零部件的供应商进行检查，确认是哪个供应商提供的零部件存在问题；对于质量合格标准核查则是对照产品的质量标准，确认其是否达标；对于使用不当引发安全事故，则要看产品是否有明显使用方法的标注，如果没有标注，可以断定厂家生产的产品存在缺陷，如果有标注，一方面需要进
一步提醒消费者注意，另一方面需要深入分析该类事件是否具有普遍性，以便为新的产品生产标准提出改进意见。
3产品质量安全事故先验信息的获取方法
对于某类产品的目的抽样方案制定，依赖于该类产品潜在事故因素的获取。本节将对各种产品致灾的先验信息来源进行分析，从而提供获取信息途径。
1)消费者投诉信息
中国消费者协会是对商品和服务进行社会监督的保护消费者合法权益的全国性社会组织。全国县以上消费者协会已达3 000多个，其中省，自治区、直辖市31个。在农村乡镇，城市街道设立的消协分会，在村委会、居委会、行业管理部门、高等院校、厂矿企业中设立的监督站、联络站等各类基层网络组织达15.6万个，义务监督员、维权志愿者10万余名。因此，从消费者协会可以获取较为全面的产品质量安全事故数据。
2)电商的产品评价
随着互联网的普及，电子商务得到蓬勃发展，买卖双方不谋面地进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。
国内知名电商研究机构中国电子商务研究中心发布了《2014年度中国网络零售市场数据监测报告》。2014年度中国网络零售市场规模占社会消费品零售总额的10. 6%，2013年达到8.0%，同比增长32. 5%。报告还发布了《2014年中国网络零售市场十强榜单》。据该报告数据显示，截至2014年12月，中国B2C网络零售市场（包括开放平台式与自营销售式）上，天猫排名第一，占59. 3%份额；京东名列第二，占据20. 2%份额；苏宁易购于第三，占3. 1%份额。4~10位排名依次为：唯品会(2.8%)、国美在线(1.7%)、亚马逊中国(1.5%)、1号店(1.4%)、当当网( 1.3%)、易迅网(1.1%)、聚美优品(0.6%)。
拥有大批消费者和海量产品的电商平台必将能够提供充足的产品质量事故数据。当消费者购买到问题产品或者发生伤害事故，可以向电商平台进行投诉，投诉信息会保留在平台数据库；另外，电商平台一般会开启产品的用户评价，通过数据的挖掘可以发现产品使用中存在的问题。这些数据为开展目的抽样提供了一定的先验信息。
3)政府及第三方检测机构的数据
产品质量检测机构主要包括政府检测机构和第三方检测机构。我国政府实施强制性产品认证制度以来，采取指定检测机构的方式从事强制性认证产品检测，这些指定检测机构一般有政府背景。随着行业监管体制市场化变革的逐步深入和市场化的检测机构的快速成长，社会检测机构将越来越多地介入到政府强制性认证产品检测领域。
第三方检测机构是市场化需求，国外的检测机构已经占领了国内很大的市场，国内发展也很快。第三方检测机构归国家职能单位管理，由国家管理机构评审认可认定资质，开展市场化的检测业务。国内商业检验检测向市场开放尚处于起步阶段，但国外资本已相当成熟。国际上最著名的检验检测认证集团瑞士SGS、INTER-TEK（原名ITS，天祥检验检测集团）、美国保险商实验室UL、德国莱茵TUV集团进入我国，国内居于领先第三方检测与认证服务是华测检测认证集团( CTI)，2009年10月30日，CTI成功在深交所挂牌上市，是国内检测行业
首家上市公司，具备出具第三方检测报告的资质。
在以政府主导的产品质量安全抽样检测中，可以参考检测机构对于相应产品的检测数据。
4)产品售后服务部门
售后服务是售后最重要的环节。随着消费者维权意识的提高和消费观念的变化，消费者们不再只关注产品本身，在同类产品的质量与性能都相似的情况下，更愿意选择这些拥有优质售后服务的公司。尤其是产品出现质量问题，或者伤害事件时，消费者往往第一时间给厂家反馈信息，因此对于特定产品．厂家会保存较为完整和全面的产品质量信息。
5)借鉴NEISS系统提供的伤害监测信息
美、欧等经济发达国家和地区已经先后建立了产品伤害监测系统，美国消费者产品安全委员会( CPSC)建立了国家电子伤害监测系统( NEISS)、欧盟建立了伤害监测系统和伤害数据库系统( IDB)，直接服务于产品安全监管、产品缺陷信息捕捉和召回管理等工作。特别是美国CPSC建立的国家电子伤害监督系统(NEISS)是目前世界上最为完善的监测系统。其伤害数据主要来源于100家美国样本医院急诊室采集到的概率样本数据。在过去十年中，NEISS每年收集到的产品伤害案例从173 000起增长到375 000起以上。同时，美国为了充分利用NEISS监测得到的样本数据，并进一步估测全国产品伤害情况，建立了完备的样本医院选取框架，形成了较为成熟的样本医院权重计算和调整方法，对于美国准确估测全国伤害变化情况奠定了坚实基础。通过NEISS系统的40年运用，已证明了该抽样原理、方法体系的有效性和合理性。在我们进行产品质量安全抽样时也可以查阅相同产品的伤害监测数据。
6)幼儿园学校（脆弱人群）伤害信息
学生群体尤其是处于低年级和幼儿园的学生，是易造成产品伤害的脆弱人群。在美国，玩具造成的儿童伤害事件在1990年至2011年间增长了近40%，而且其中很大一部分儿童受伤事件都是由脚踏动力滑板车造成的。半数以上因玩具造成的儿童受伤事件发生在5岁以下的儿童身上，3岁以下的幼儿则更容易出现因小玩具或是小玩具零件造成的窒息事故。在上述调查时间段内总计发生了约109 000例5岁儿童吞咽窒息事件，平均每天14例。
通过对美国消费伤害信息（NEISS系统）的分析，我们得到了许多发现，例如消费者的年龄及性别对使用消费品受到伤害具有的关联关系。这种关联关系比确定消费品易受伤害人群传递了更多的信息。这些信息对于在考虑消费品质量安全时指导对消费品类型的关注、以及采取相应的措施非常有帮助。我们的具体发现（部分结果）如图2所示。
图2中，横坐标是年龄。这里省略了婴儿的情况，从2岁儿童开始，描述了各年龄段人群平均每年因使用消费品而受到伤害的人员数目（数据统计了1990 - 2014年之间伤害信息）。
具体我们发现消费者伤害最高峰发生在2岁，总数为每年379 076起，其中男性为21 7197起，女性为161800起。到7岁，三个数据锐减到213 359，125 857和87484。
然而随年龄递减的变化从8岁开始逆转，伤害数目又随年龄增加而大幅增加，14岁达到次高峰，伤害数据呈352 647，235 477和117 107。此后伤害数据再次开始随年龄的增加而递减，到19岁时“恢复”到了7岁时的水平，具体的数据是209 726，1135 040和74 636。
通过以上数据分析可以看出儿童和青少年在产品伤害中属于脆弱人群，学校能够有效的掌握这些伤害信息，通过建立伤害信息收集系统，掌握导致伤害的产品信息。因此开展产品质量安全抽样调查，可以通过学校获取一定的伤害信息。
4基于先验信息的多阶段目的抽样方案
通过多阶段抽样监测提高监测过程中先验信息的利用效率，并使用泊松分布进行假设检验。下面提出基于先验信息的多阶段目的抽样方案设计方法。
第一步：针对某一类型号的产品，依据实际投入和产品成本及检验成本，估算抽查样本量n：
第二步：该类型号产品的安全事故信息分析，确定发生事故的品牌型号集合P(m=l Pl)及其分配比例π（依据事故信息中的占比计算π1，π2，…，πm）；
第三步：第一阶段取样本的1/2（即n,/2）；通过样本结果分析得到存在安全问题的品牌型号集合Q1及其频数分布；
第四步：对于第一阶段未出现安全问题的品牌进行第二阶段抽样，第二阶段用剩余样本的1/2（即n/4），分析得到存在安全问题的品牌型号集合Q2及其频数分布；
第五步：假设该类产品市场占比前10的品牌型号集合为T0，令T=T0\P；
第六步：对于T中的每一种品牌型号产品，分别抽检一批次（n/8个样本），得到存在安全问题的品牌型号集合Q3；
第七步：从T0U P之外品牌中随机抽取n/8个样本，得到存在安全问题的品牌型号集合Q4；
第八步：Q=Q1UQ2UQ3UQ4，q=l Q l，频数f(检验结果中各品牌型号产品不安全次数f1，f2，…f q)。
第九步：计算该类型号产品的事故率：
5 案例应用分析
本节以电视机的质量安全抽样检查为例，对上述基于先验信息的多阶段抽样方案进行应用。
首先依据市场投诉信息可知该次抽样检测的目的是针对电视机的爆炸自然事故，监测电视机的质量安全状况。通过对消费者协会收到的一定时间段内相关投诉数据进行分析，得到事故品牌为{CH，TC，CW，HX，KJ，XM，XH，HE，San X}，对应的投诉占比为{0.27．0. 15 ,0. 13 ,0. 12 ,0. 12 ,0. 06 ,0. 06 ,0. 05 ,0. 04}.
结合抽样检测的经费预算，确定样本量为30台。最后根据上面提出的多阶段抽样方案框架，可以得到该电视机抽样检测的实施方案如下：
第一步：针对电视机抽样检测项目，依据实际投入和产品成本及检验成本，估算抽查样本量n=30;
第二步：通过电视机的安全事故信息分析，确定发生事故的品牌型号集合P={ CH，TC，CW，HX，KJ，XM，XH，HE，San X}(p=9)及其分配比例订（依据事故信息中的占比计算{π1，π2，…，πp}={0.27 0.15 0.13 0.12 0. 12 0.06 0. 06 0.05 0.04});
第三步：第一阶段取16台，计算出各品牌抽检量为：P={ CH,TC, CW, HX, KJ,XM,XH, HE, San X}={4,2,2,2，2，1，1，1，1}通过样本结果分析得到存在安全问题的品牌型号集合Q1={ CH，HX}及其频数分布{CH，HX}：{2，1}（注：数据为举例说明，并非实际检测结果）；
第四步：对于第一阶段未出现安全问题的品牌{TC，CW，KJ，XM，XH，HE，San X}进行第二阶段抽样，第二阶段抽取样本7台，每个品牌抽检1台，分析得到存在安全问题的品牌型号集合Q2={XH}及其频数分布{XH}={1}（注：数据为举例说明，并非实际检测结果）；
第五步：假设该类产品市场占比前10的品牌型号集合为T0={HX，CW，TC，CH，KJ，San X，XP，SN，HE，SY}，令T= T0 \P={XP,SN,SY};
第六步：对于T中的每一种品牌型号产品，分别抽检T={ XP，SN，SY}={1，1，1}（共3台），得到存在安全问题的品牌型号集合Q3={SY}（注：数据为举例说明，并非实际检测结果）；
第七步：从T0 U P之外品牌中随机抽取(30 -16 -7 -3=)4个，每个品牌抽取1台检测，得到存在安全问题的品牌型号集合Q4={ Song X}（注：数据为举例说明，并非实际检测结果）；
第八步：Q=Q1UQ2UQ3UQ4={CH，HX，XH，SY，Song X}，q=IQI =5，频数f=6（检验结果中各品牌型号产品不安全次数{f1，f2，…，f q}={2，1，1，1，1}）。
结论分析：从本次抽检结果可以看出潜在事故率为20%，说明电视机当前安全状况较差，急需提高质量安全，对于抽检中出现安全隐患的品牌，需要协调相关部门对该企业的生产进行进一步检查。
6 结 论
在样本量有限的情况下，采用二项分布假设检验方法对产品不安全性进行检验。在给定的显著性水平下，如果超过了不安全产品数目（依据样本量可以计算出给定显著性水平下的判断临界值），则有理由拒绝安全性假设，但是如果没有发现不安全产品，由于样本量不足，仍然不能明确产品是安全的，因此，假设检验方法所得出的结论一定是针对不安全性的论断，并不能证实产品的安全性。采用先验信息以及多阶段的抽样方法，可以有效的利用信息，得到更加可靠的结论。
本文研究了产品的质量安全抽样检查问题，提出了利用产品安全事故的信息，并对获取事故先验信息的途径进行了分析。进而，设计了多阶段目的抽样方案。最后以电视机的抽样检查为例，基于消费者协会提供的投诉数据，对多阶段抽样方案进行了示例说明。该抽样方案通过关键部件分析以及伤害信息分析起到了对于抽样样本量的降低。
