劉麗青,陳 琦,王 祥

(1.濰坊市技師學(xué)院,山東 濰坊 261041;2.山東財經(jīng)大學(xué) 金融學(xué)院,山東 濟南 250014;3.山東中財稅審科技股份有限公司,山東 濟南 250101)

新常態(tài)下,加快健全化解各類風(fēng)險的體制機制,未雨綢繆、標本兼治,努力保持經(jīng)濟平穩(wěn)健康運行,是當前經(jīng)濟工作的重中之重。2022年12月中央經(jīng)濟工作會議明確強調(diào)“有效防范化解重大經(jīng)濟金融風(fēng)險”,2023年政府工作報告將“有效防范化解重大經(jīng)濟金融風(fēng)險”作為今年重要工作任務(wù)[1]。據(jù)此,本文以省市縣三級經(jīng)濟數(shù)據(jù)、模型、運維等宏觀經(jīng)濟監(jiān)測預(yù)測業(yè)務(wù)的聯(lián)動共享為導(dǎo)向,依托龐大的統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫群,運用國內(nèi)外先進的計量分析方法和軟件開發(fā)技術(shù),設(shè)計開發(fā)涵蓋經(jīng)濟監(jiān)測、景氣預(yù)警、經(jīng)濟預(yù)測、投入產(chǎn)出和經(jīng)濟快訊等五個板塊的省市縣三級宏觀經(jīng)濟運行預(yù)測監(jiān)測模型系統(tǒng)平臺,通過數(shù)據(jù)點評、宏觀經(jīng)濟景氣報告、經(jīng)濟預(yù)測報告等數(shù)據(jù)分析報告的方式,向省市縣各級政府和經(jīng)濟管理部門提供準確、全面的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展狀況,可為當?shù)卣约跋嚓P(guān)部門提供決策依據(jù)。

一、系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)實意義

目前,各個省市縣沒有適合的經(jīng)濟運行預(yù)警預(yù)測輔助決策工具,基本是靠搜集各個經(jīng)濟部門的報表數(shù)據(jù)(簡報)進行人工加工,提供給省市縣領(lǐng)導(dǎo),相關(guān)工作效能和質(zhì)量不能保證及時性和數(shù)據(jù)復(fù)雜加工利用,本系統(tǒng)能提供簡單便捷的單指標、多指標監(jiān)測預(yù)測模型,豐富集成的數(shù)據(jù)咨詢,及時高效的經(jīng)濟監(jiān)測預(yù)警,嚴謹科學(xué)的預(yù)測分析等功能,為政府和經(jīng)濟管理部門準確、全面地掌握經(jīng)濟社會發(fā)展狀況,提供可靠有效的支持。

二、需求框架設(shè)計

本系統(tǒng)將監(jiān)測和預(yù)警合為一體,并將該系統(tǒng)分為經(jīng)濟監(jiān)測預(yù)警、經(jīng)濟預(yù)測和經(jīng)濟輔助決策三大模塊[2]。

1.監(jiān)測預(yù)警模塊,主要包括:(1)明確問題重難點與研究目標;(2)確定指標,具體包括①底層指標選擇與分類,②確定各類指標權(quán)重,③綜合指標的合成,④預(yù)警臨界值的確定等方面;(3)數(shù)理模型的選擇。

2.經(jīng)濟預(yù)測模塊,引入可能對經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響的各種變量(包括人為干預(yù)政策),給出多種預(yù)測趨勢。

3.輔助決策模塊,結(jié)合監(jiān)測預(yù)警模塊和預(yù)測模塊給出相應(yīng)的輔助決策方案。

此外,還應(yīng)注意:協(xié)整檢驗,采用誤差修正模型排除單位帶來的隨機性趨勢;對于缺失數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)的處理,采用插值法對缺失數(shù)據(jù)填補,對于異常數(shù)據(jù)按實際狀況進行更正或刪除。

具體的功能細分及詳細要求,如表1所示。

表1 功能細分及詳細要求

三、數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

1.數(shù)據(jù)來源與處理

本文使用數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局,消費者預(yù)期指數(shù)來源于東方財富網(wǎng)。采取以下方式對數(shù)據(jù)進行處理:(1)針對缺失月份(1月)數(shù)據(jù),如發(fā)電量等,把2月份的累計值取平均值作為1月份和2月份的數(shù)值。(2)對于商品房銷售面積與房屋施工面積等數(shù)據(jù),由于2月份的累計值取平均值與其他月份的數(shù)據(jù)差距較大,本文采用差值法取3、4、5月份的平均值作為2月份的數(shù)據(jù),再取2、3、4月份的平均值作為1月份的數(shù)值。(3)使用SPSS中的季節(jié)調(diào)整,去除季節(jié)波動及隨機波動對分析結(jié)果的影響。

2.指標選取

(1)基準循環(huán)

該指標與工業(yè)增加值同比增長。

(2)各個指標組中的指標

①先行指標組:新開工項目個數(shù),房地產(chǎn)指數(shù)(房地產(chǎn)施工面積,商品房銷售面積),物流指數(shù)(貨運量,港口吞吐量),發(fā)電量,消費者預(yù)期指數(shù)(全國)。

②一致指標組:工業(yè)生產(chǎn)者出廠價格指數(shù),進出口總額,公共財政預(yù)算收入,工業(yè)企業(yè)利潤,固定資產(chǎn)投資完成額。

③滯后指標組:公共財政預(yù)算支出,居民消費價格指數(shù),產(chǎn)成品,金融機構(gòu)貸款余額。

④景氣指標組:工業(yè)生產(chǎn)者出廠價格指數(shù),進出口總額,固定資產(chǎn)投資總完成額,居民消費價格指數(shù),金融機構(gòu)貸款余額,公共財政預(yù)算收入,工業(yè)企業(yè)利潤總額,貨運量,港口吞吐量。

3.合成指數(shù)的計算模型

采用增長率循環(huán)方法對景氣循環(huán)進行研究,計算經(jīng)季節(jié)調(diào)整的時間序列數(shù)據(jù)增長率序列。合成指數(shù)的過程分為以下5個步驟:求單個指標的標準化平均變化率、求多個指標標準化平均變化率的合成、求初始合成指數(shù)、趨勢調(diào)整、求最終合成指數(shù)。

(1)單個指標的標準化平均變化率

首先,設(shè)原指標經(jīng)過季節(jié)調(diào)整后的序列為di(t),求其對稱變化率為:

(1)

式(1)中,di(t),Ci(t)是第i個序列t時刻的值,這里的對稱變化率,實際上是序列的一階差分相對變化率,其目的是使序列平穩(wěn)、規(guī)則且均值為零,使峰、谷及其落差顯得更明顯,以便后面分析[3]。

其次,求序列的標準化因子Ai為:

(2)

式(2)中,n是標準化期間的月數(shù),即對稱變化率序列的起止月數(shù)。

最后,用Ai把Ci(t)標準化,得到序列的標準化平均變化率為:

(3)

標準化使各指標間具有可比性。如果不進行標準化處理,指標數(shù)值大的序列在序列組中的作用會強化,從而相對弱化了指標數(shù)值小的序列。

(2)各指標組的標準化平均變化率

首先,計算先行、一致、滯后各指標時間數(shù)值的平均變化率為:

(4)

式(4)中,k是各指標組內(nèi)序列的個數(shù),wi是第i個序列的權(quán)數(shù)。

權(quán)數(shù)的計算過程采用因子分析法。計算過程如下。

第一步:計算各列的相關(guān)系數(shù),得到相關(guān)系數(shù)矩陣。其中,第i個序列與第j個序列指標的相關(guān)系數(shù)為:

(5)

式(5)中,m為時間序列中元素的個數(shù)。

第二步:計算相關(guān)系數(shù)矩陣的特征向量。

第三步:用主成分分析通過線性組合將原變量綜合成幾個主成分,用較少的綜合指標來代替原來較多的指標。記第i個主成分為:

Xi=ai1x1+ai2x2+…+aikxk

(6)

式(6)中,x1,x2,…,xk為原始變量,k為原始變量個數(shù)。也就是指標組內(nèi)序列的個數(shù)。我們首先選擇能夠解釋總體90%以上的z個主成分,即有z個Xi。而且,指標的權(quán)重wi為:

(7)

其次,計算指數(shù)變化因子F為:

(8)

式(8)中,P(t)是一致指標組的R(t),一致指標組的F值為1。

最后,計算標準化平均變化率V(t)為:

(9)

由此,我們可以知道對于同步指標組,有V(t)=R(t)。用一致指標序列的平均變化率的振幅去調(diào)整先行指標序列和滯后指標序列的平均變化率,其目的是把三個指數(shù)當作一個協(xié)調(diào)一致的體系來應(yīng)用。

(3)求初始合成指數(shù)

對各組,令I(lǐng)(1)=100則:

(10)

趨勢調(diào)整是使三個指標組得到的合成指數(shù)的趨勢與計算一致指數(shù)組中被采用的序列的趨勢平均值一致而進行的。后者可以認為是總體經(jīng)濟活動中趨勢動向的近似,能夠使三個合成指數(shù)成為具有整合性的系統(tǒng)。

對一致指標組的每個序列分別求出各自的趨勢,其公式為:

(11)

式(11)中,m是最先循環(huán)的中心到最后循環(huán)的中心之間的月數(shù),CL和CI分別是最先循環(huán)和最后循環(huán)的平均值,最先循環(huán)的平均值是基準循環(huán)日期第一輪循環(huán)的谷到谷或峰到峰的di(t)的平均值,最后循環(huán)的平均值是最后一輪循環(huán)谷到谷或峰到峰的di(t)的平均值[4]。

然后,求上述方法算出的一致指標的趨勢平均值,記為G。

最后,對先行、一致、滯后的初始綜合指數(shù),分別利用上述公式計算各自的趨勢T。

(4)計算最終合成指數(shù)CI

(12)

即以基年值100為中心將其中心化。

(5)預(yù)警臨界值的確定

預(yù)警指標狀態(tài)區(qū)域劃分是事先將宏觀經(jīng)波動狀況分為五個判斷區(qū)間。臨界點就是判斷各監(jiān)測指標和綜合景氣狀態(tài)的數(shù)量標準。狀態(tài)區(qū)域的劃分和臨界點的確定是決定預(yù)警系統(tǒng)科學(xué)性強弱的一個重要因素[5],如圖1所示。

圖1 預(yù)警指標的狀態(tài)區(qū)域占比圖

4.基于預(yù)警模塊matlab函數(shù)的接口設(shè)計示例

本模塊共有5個接口,分別為:一致合成指數(shù)接口、先行指數(shù)接口、滯后指數(shù)接口、預(yù)警指數(shù)接口和預(yù)警燈號接口[6]。

(1)一致合成指數(shù)接口

①接口描述

函數(shù)名稱:[P,G,Index]=Consistent Index(),

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一致指數(shù)中各指標的數(shù)值,返回三個參數(shù),前兩個參數(shù)P和G為兩個數(shù)字,用來調(diào)整先行、滯后、景氣指標組的合成指數(shù),第三個參數(shù)為一致綜合指數(shù),也反映當前的經(jīng)濟景氣情況。

②接口協(xié)議

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù)。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中一致指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,如圖2所示。

暫時用excel的“一致指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)如表2所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

表2 輸出參數(shù)表

(2)先行指數(shù)接口

①接口描述

函數(shù)名稱:Index=LeadingIndex(P,G)

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫中先行指數(shù)各指標的數(shù)值,返回一列數(shù)據(jù),用以先行反映經(jīng)濟情況。輸入?yún)?shù)P和G為一致指標函數(shù)ConsistentIndex返回值中的前兩個,為兩個數(shù)字。

②接口協(xié)議

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù)。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中先行合成指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,如圖3所示。

圖3 先行合成指數(shù)下拉菜單

暫時用excel的“先行指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)如表3所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

表3 先行指數(shù)接口輸出參數(shù)表

③子接口協(xié)議

子接口描述

函數(shù)名稱:[P,G,Index]=ConsistentIndex(),

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一致指數(shù)中各指標的數(shù)值,返回三個參數(shù),此處只用前兩個參數(shù)P和G,為兩個數(shù)字。

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù)。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中一致指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,參見圖2。

暫時用excel的“一致指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)參見表2所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

(3)滯后指數(shù)接口

①接口描述

函數(shù)名稱:Index=LaggingIndex(P,G)

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫中滯后指數(shù)各指標的數(shù)值,返回一列數(shù)據(jù),用以驗證經(jīng)濟景氣情況。輸入?yún)?shù)P和G為一致指標函數(shù)ConsistentIndex返回值中的前兩個數(shù)字。

②接口協(xié)議

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù).

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中滯后合成指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,如圖4所示。

圖4 滯后合成指數(shù)下拉菜單

暫時用excel:“滯后指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)參見表3所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

③子接口協(xié)議

子接口描述

函數(shù)名稱:[P,G,Index]=ConsistentIndex(),

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一致指數(shù)中各指標的數(shù)值,返回三個參數(shù),此處只用前兩個參數(shù)P和G,為兩個數(shù)字。

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù)。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中一致指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,參見圖4。

暫時用excel:“一致指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用),參見表6。

(4)預(yù)警指數(shù)接口:

①接口描述

函數(shù)名稱:Index=JingQiIndex(P,G),

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫中預(yù)警指數(shù)各指標的數(shù)值,返回一列數(shù)據(jù),用以反映經(jīng)濟景氣情況。輸入?yún)?shù)P和G為一致指標函數(shù)ConsistentIndex返回值中的前兩個,為兩個數(shù)字。

②接口協(xié)議

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù)。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中預(yù)警指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,如圖5所示。

圖5 預(yù)警指數(shù)下拉菜單

暫時用excel:“經(jīng)濟景氣指標數(shù)值.xls”進行試驗。輸出參數(shù)如表4所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

表4 滯后合成指數(shù)輸出參數(shù)表

③子接口描述

函數(shù)名稱:[P,G,Index]=ConsistentIndex(),

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一致指數(shù)中各指標的數(shù)值,返回三個參數(shù),前兩個參數(shù)P和G為兩個數(shù)字,用來調(diào)整先行、滯后、景氣指標組的合成指數(shù),第三個參數(shù)為一致綜合指數(shù),也反映當前的經(jīng)濟景氣情況。

請求參數(shù)(即頁面輸入?yún)?shù))無請求參數(shù)。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中一致指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列,參見圖2。

暫時用excel:“一致指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)參見表2所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

(5)預(yù)警燈號接口

①接口描述

函數(shù)名稱:y=light(month1,month2,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9,p10,Index)

說明:該函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫中預(yù)警指數(shù)各指標的數(shù)值,以及預(yù)警指數(shù)接口的返回值,通過計算,返回輸入?yún)?shù)所要求月份之間的預(yù)警燈號。

返回值y為矩陣,共有10行,前9行對應(yīng)預(yù)警指數(shù)中9個指標的預(yù)警燈號,最后一行為經(jīng)濟景氣信號燈。y的列數(shù)為前兩個輸入單數(shù)之間的月份個數(shù)

②接口協(xié)議

請求參數(shù)如表5所示(即頁面輸入?yún)?shù))。

調(diào)用的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中預(yù)警指數(shù)下拉菜單——分項指標中的所有數(shù)據(jù)列如圖5所示。

暫時用excel:“經(jīng)濟景氣指標數(shù)值.xls”進行試驗。

輸出參數(shù)如表6所示(返回給C#調(diào)用的結(jié)果/或者是供接口其他函數(shù)調(diào)用)。

表6 預(yù)警指數(shù)接口輸出參數(shù)表

5.預(yù)測

首先,描點并做趨勢圖,觀察時間序列的走勢;然后,根據(jù)趨勢,選擇合適的曲線模型進行擬合;最后,根據(jù)擬合的曲線外推預(yù)測。

多項式擬合次數(shù)的確定:(1)根據(jù)趨勢圖出現(xiàn)拐點的個數(shù)。若出現(xiàn)k個拐點,至少應(yīng)用k+2次多項式擬合。(2)差分判斷法:若數(shù)據(jù)經(jīng)過n次差分之后,形成常數(shù)或在某一定值上下波動,則可用n次多項式擬合此數(shù)據(jù)的變動趨勢。

注意:利用數(shù)據(jù)確定曲線時,要排除偶然發(fā)生的那一類數(shù)據(jù)。

四、系統(tǒng)技術(shù)路線

基于《各省地市縣區(qū)產(chǎn)業(yè)地圖項目建設(shè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)規(guī)范》,結(jié)合各種分析決策功能和嚴密的安全機制[7]。系統(tǒng)應(yīng)考慮到網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)訪問效率、開放性、跨平臺性、穩(wěn)定性、安全性、易用性等因素,應(yīng)遵守HTML、XML等標準規(guī)范。經(jīng)濟運行預(yù)警預(yù)測輔助決策系統(tǒng)技術(shù)路線圖,如圖6所示?？傮w要求如下。

第一,本項目需要充分利用結(jié)合發(fā)改和產(chǎn)業(yè)相關(guān)局屬單位現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)信息資源,對產(chǎn)業(yè)布局數(shù)據(jù)進行采集、劃定、檢查和建庫,并建立省市縣區(qū)產(chǎn)業(yè)采集、共享、運營的標準規(guī)范體系和制度。同時建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換共享機制,實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集、共享和交換,保證全市產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新與維護。第二,要求以產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運用大數(shù)據(jù)分析、存儲平臺工具,包含但不限于Hadoop等,全面進行結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行分布、并行處理,采用ETL技術(shù)手段及工具進行各類數(shù)據(jù)的抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、融合工作,使用數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)算法迭代分析,如線性回歸、邏輯回歸、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析(K-means數(shù)據(jù)聚集)、數(shù)據(jù)挖掘分類(Bayes算法)分析、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)分析算法構(gòu)建數(shù)據(jù)模型,以圖、表、文字等綜合表現(xiàn)形式形成專業(yè)的分析、預(yù)測,為各級領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門提供研究成果共享和決策支持。第三,項目應(yīng)能提供一個公共技術(shù)和應(yīng)用支撐平臺,為各類管理應(yīng)用和業(yè)務(wù)模塊提供良好的運行和協(xié)作環(huán)境。公共技術(shù)和應(yīng)用支撐平臺不僅從底層技術(shù)層面,而且提升到業(yè)務(wù)層面,對全部的管理應(yīng)用和業(yè)務(wù)模塊的運行提供統(tǒng)一的支撐。第四,項目開發(fā)要求使用ArcGIS 10.2軟件和Oracle 11G數(shù)據(jù)庫,系統(tǒng)開發(fā)要求采取面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)建;項目中的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)要采用GIS技術(shù)及地圖模式進行實現(xiàn),采用B/S和C/S相結(jié)合的架構(gòu)體系,來實現(xiàn)圖文一體化的管理方式。第五,系統(tǒng)界面風(fēng)格和操作習(xí)慣上要求采用Microsoft Windows風(fēng)格全中文界面和操作習(xí)慣。要求系統(tǒng)操作簡單、安全可靠、實用性強、符合操作人員操作習(xí)慣、系統(tǒng)運行效率高。第六,要求系統(tǒng)研發(fā)單位具有豐富的GIS開發(fā)經(jīng)驗和成熟的移動終端解決方案,并按CMMI認證規(guī)范組織開發(fā)、提交文檔,從而保證項目的研發(fā)和實施的質(zhì)量。承建方能提供完備的系統(tǒng)產(chǎn)品、技術(shù)資料,以滿足系統(tǒng)軟件運行、管理及維護等方面的需要。第七,要求系統(tǒng)架構(gòu)上采取基于面向服務(wù)的架構(gòu),實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)部門和信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享;系統(tǒng)設(shè)計上要遵循高內(nèi)聚、松耦合原則,基于插件式系統(tǒng)設(shè)計。

結(jié)語

總之,經(jīng)濟運行預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)設(shè)計,是個系統(tǒng)性、全員參與性工作過程,必須成立工作專班,專人負責(zé),列出工作清單目錄,制定工作進度和流程,做好組織工作,關(guān)鍵抓好數(shù)據(jù)采集、治理,同時做好數(shù)據(jù)安全,只有這樣才能做好經(jīng)濟運行預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)設(shè)計。