2. 微生物检验结果的可视化趋势监控

为什么微生物趋势监控不能只画折线

微生物检验结果（菌落总数、大肠菌群、霉菌酵母等）具有批次间波动大、检出限截断、结果呈对数分布的特点。如果只是把多批次结果连成折线，很容易把正常的抽样波动误判为异常，也容易漏掉"连续多批缓慢抬升"这种真正危险的趋势。因此本节的核心是：先定义QC判定规则，再让可视化去承载这些规则——警戒线、行动线、连续超限计数、趋势斜率，都是规则的可视化投影。

本节采用一张"产品线 × 采样点"的监控矩阵作为组织骨架：每条产品线在每个采样点（原料、半成品、成品、环境涂抹）各有一条趋势通道，通道上叠加警戒线（WL）与行动线（AL），并用状态色标出"正常 / 关注 / 连续超限 / 异常波动"四类判定结果。

把判定规则写成可执行的监控逻辑

上图的关键不是"画得好看"，而是每个颜色都对应一条可复算的规则。下面用一段可直接运行的 Python 代码，把"警戒线 / 行动线 / 连续超限 / 异常波动"四条规则落到多批次数据上，输出每个"产品线-采样点"通道的判定状态。示例数据为教学构造，非实测结果。

import pandas as pd

# 教学示例数据：产品线、采样点、批次、菌落总数(log10 CFU/g)
rows = [
    ("A线","成品","B01",2.1),("A线","成品","B02",2.6),("A线","成品","B03",2.9),
    ("A线","成品","B04",3.1),("A线","成品","B05",3.3),
    ("B线","半成品","B01",2.0),("B线","半成品","B02",3.2),("B线","半成品","B03",2.1),
    ("B线","半成品","B04",3.3),("B线","半成品","B05",2.2),
    ("C线","成品","B01",2.4),("C线","成品","B02",2.8),("C线","成品","B03",3.0),
    ("C线","成品","B04",3.2),("C线","成品","B05",3.4),
]
df = pd.DataFrame(rows, columns=["line","point","batch","log_cfu"])

# 规则参数（按产品线/采样点分别设定，此处示例统一值）
WL, AL = 3.0, 3.5          # 警戒线、行动线（log10 CFU/g）
JUMP = 0.8                 # 相邻批次跳变阈值
CONSEC = 2                 # 连续达到WL的批次数

def judge(g):
    g = g.sort_values("batch").reset_index(drop=True)
    v = g["log_cfu"].tolist()
    flags = []
    for i, x in enumerate(v):
        if x >= AL:
            flags.append("连续超限")
        elif i >= CONSEC-1 and all(y >= WL for y in v[i-CONSEC+1:i+1]):
            flags.append("连续超限")
        elif i >= 1 and abs(x - v[i-1]) >= JUMP:
            flags.append("异常波动")
        elif x >= WL:
            flags.append("关注")
        else:
            flags.append("正常")
    g["判定"] = flags
    return g

result = df.groupby(["line","point"], group_keys=False).apply(judge)
print(result.to_string(index=False))

运行后每个通道会得到逐批判定。以 A线-成品 为例：B03 达到 2.9（未到 WL，正常），B04 为 3.1（≥WL，关注），B05 为 3.3（≥WL 且前一批也≥WL，满足连续 2 批，判为"连续超限"）。B线-半成品 则在 2.0→3.2→2.1→3.3→2.2 之间反复跳变，跳变幅度均 ≥0.8，判为"异常波动"而非"连续超限"——这正是趋势图必须区分两类异常的原因：前者是水平漂移，后者是过程不稳定。

趋势图与判定结果的联动检查

把上面的判定结果回填到监控矩阵后，需要做一次"图-数一致性"核对，避免可视化误导：

• 线位核对：WL、AL 必须按产品线/采样点分别设定，不能全厂一条线。乳制品成品与环境涂抹的限值差异很大，混用会让判定失真。
• 截断处理：微生物结果常出现"<10"这类检出限截断值，绘图时应统一按检出限的一半或规定替代值处理，并在图上标注，不能直接当 0 画。
• 批次连续性：连续超限依赖批次顺序，若中间有停产或未采样批次，需在趋势线上断开，不能跨空档累计"连续"。
• 颜色只表达判定：正常/关注/连续超限/异常波动四色必须与规则输出一一对应，不允许人工"看着像"改色。

完成上述步骤后，本节的可交付成果是一张"产品线×采样点"监控矩阵加一份逐批判定表：矩阵用于快速定位哪条通道需要干预，判定表用于追溯每一批的规则命中依据。两者共同构成微生物趋势监控的可视化闭环。