基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)設(shè)計

羅 演

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005）

0 引言

在稅務(wù)風(fēng)險管理中，常常需要探討一個變量的變化能否影響其他變量變化的問題。變量間因果關(guān)系的方向可以根據(jù)稅務(wù)風(fēng)險原理得出判斷，但是基于不同的假定條件，僅依靠經(jīng)濟學(xué)原理來做出最初判斷是錯誤的?；趧討B(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)可以有效地管理稅務(wù)，通過功能層、邏輯層、表現(xiàn)層、服務(wù)層和訪問層5個方面構(gòu)建系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)功能層管理用戶，為精確服務(wù)層的粗粒度，利用稅務(wù)風(fēng)險管理數(shù)據(jù)模擬來建立復(fù)雜數(shù)據(jù)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型，由此來構(gòu)建業(yè)務(wù)邏輯層。表現(xiàn)層充當(dāng)用戶界面和服務(wù)器端之間的橋梁。稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)設(shè)計在表現(xiàn)層和邏輯層之間增加了一個服務(wù)層，用來盡可能地降低表現(xiàn)層和業(yè)務(wù)邏輯之間的耦合，對分位數(shù)函數(shù)的眾數(shù)函數(shù)進行估計，從中選擇動態(tài)半?yún)?shù)，根據(jù)參數(shù)結(jié)果建立部分線性變系數(shù)分位數(shù)回歸模型，進而達到稅收風(fēng)險管理體系中最關(guān)鍵的一環(huán)。數(shù)據(jù)訪問層的主要作用是將服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫連接起來，使業(yè)務(wù)邏輯能夠訪問數(shù)據(jù)庫，操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。測試試驗顯示，稅務(wù)風(fēng)險數(shù)據(jù)的平均處理時間在0.35 s以下，由此表明基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)處理效率較高；系統(tǒng)安全性較強，風(fēng)險信息管理迅速、丟包較少，可以促使系統(tǒng)的安全性得到完善，可以達到客戶要求。

1 硬件設(shè)計

系統(tǒng)的建立需要滿足稅務(wù)風(fēng)險管理業(yè)務(wù)需求，要將系統(tǒng)定位為決策支持系統(tǒng)。稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)要有清晰的結(jié)構(gòu)和組成，一旦企業(yè)所處的內(nèi)外部環(huán)境發(fā)生變化，有新的業(yè)務(wù)出現(xiàn)，舊的業(yè)務(wù)消失，那么系統(tǒng)也可以以較少代價快速進行調(diào)整、應(yīng)對變化。該系統(tǒng)的設(shè)計方案是總體以SOA為設(shè)計思想，以NET平臺為基本開發(fā)平臺，通過web服務(wù)方式組成系統(tǒng)。風(fēng)險管理系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

該稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)采用SOA思想設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)基于Windows 7系統(tǒng)進行設(shè)計，由多個相互獨立的服務(wù)組成，服務(wù)之間的組合形成滿足需求的業(yè)務(wù)模塊。IIS 7發(fā)布web程序并進行互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)，web服務(wù)器位于可以由外部訪問的區(qū)域內(nèi)，用戶可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址從Internet訪問。SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在企業(yè)內(nèi)部，可以被web服務(wù)器正常訪問，根據(jù)需要，web服務(wù)器還可以訪問Email服務(wù)器，整個系統(tǒng)獨立于其他系統(tǒng)，且十分安全。

2 軟件設(shè)計

基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)可以有效地管理稅務(wù)，通過功能層、邏輯層、表現(xiàn)層、服務(wù)層和訪問層5個方面構(gòu)建系統(tǒng)軟件部分。具體框架如圖2所示。

圖2 稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)設(shè)計框架

將該系統(tǒng)的用戶按實際需要分為3類，并可以根據(jù)不同的角色來控制系統(tǒng)的功能，使系統(tǒng)更加安全有序。業(yè)務(wù)邏輯層不僅實現(xiàn)對服務(wù)功能，且要求對數(shù)據(jù)存取層進行訪問，并通過數(shù)據(jù)存取層來對數(shù)據(jù)庫進行操作。表現(xiàn)層對用戶界面和服務(wù)器端之間傳遞的數(shù)據(jù)進行加工處理，充當(dāng)橋梁的作用。系統(tǒng)服務(wù)層是系統(tǒng)實現(xiàn)SOA思想的關(guān)鍵所在。數(shù)據(jù)存取層是指將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為XML格式，數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)邏輯層之間相同數(shù)據(jù)的異構(gòu)性被消除，數(shù)據(jù)之間的交互更加方便。

2.1 系統(tǒng)功能層設(shè)計

稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)的功能層可以分為3個子系統(tǒng)：普通用戶子系統(tǒng)、項目用戶子系統(tǒng)和管理員用戶子系統(tǒng)。用戶登錄系統(tǒng)時從用戶角色來判斷用戶能訪問哪個子系統(tǒng)，合法登錄后直接進入相應(yīng)界面。

2.2 業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計

業(yè)務(wù)邏輯層和其他系統(tǒng)的相同，設(shè)計包括了系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)功能實現(xiàn)，需要的一些算法邏輯也會在這個層，而且它還試服務(wù)層和數(shù)據(jù)訪問層之間的橋梁。業(yè)務(wù)邏輯層把最細化的業(yè)務(wù)流程和判斷封裝起來給服務(wù)層使用，也為粗粒度服務(wù)分配真正的實現(xiàn)方法。為精確服務(wù)層的粗粒度，利用稅務(wù)風(fēng)險管理數(shù)據(jù)模擬來建立復(fù)雜數(shù)據(jù)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型，需要先對一個數(shù)據(jù)生成過程作出考慮，其關(guān)系表示如公式（1）所示。

當(dāng)（x）u發(fā)生變化時，僅對響應(yīng)變量的位置情況產(chǎn)生影響。（x）體現(xiàn)的是位置和尺度變化。當(dāng)（x）u發(fā)生變化時，不僅是對y的位置產(chǎn)生影響，同時還會對響應(yīng)變量的尺度產(chǎn)生影響。除此之外，公式中響應(yīng)變量能夠滿足同方差假定的條件，當(dāng)x增大，服務(wù)層粗糙條件的變化也會增大。業(yè)務(wù)層主要由更細粒度的web服務(wù)組成，用戶需要調(diào)用這些功能時，只需要面對這些包裝后的服務(wù)。按照稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)的設(shè)計，這一層也包括關(guān)鍵的對象實體。

2.3 系統(tǒng)表現(xiàn)層設(shè)計

稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)的表現(xiàn)層負責(zé)向用戶展示信息，并接收用戶的操作指令，根據(jù)稅法或者稅收協(xié)定的相關(guān)規(guī)定判斷是否超過閾值，告知結(jié)果后對個人和公司形成稅務(wù)風(fēng)險的預(yù)警，使個人和公司能更有效地進行管理?？傮w業(yè)務(wù)流程包括數(shù)據(jù)錄入、風(fēng)險識別和風(fēng)險預(yù)警3個主要方面，具體如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

用戶可以根據(jù)從這里獲取到的信息進行判斷、操作，并將接下來的指令發(fā)回這里，達到使用系統(tǒng)的目的。用戶界面的作用僅限于向用戶展現(xiàn)信息，用戶的指令操作要作為系統(tǒng)的輸入使系統(tǒng)運行起來，這就需要表現(xiàn)層邏輯來完成。表現(xiàn)層邏輯會實現(xiàn)2種功能，處理用戶的操作，對將要顯示在界面上的數(shù)據(jù)或頁面進行處理，并向用戶展示稅務(wù)風(fēng)險管理信息。

2.4 系統(tǒng)服務(wù)層設(shè)計

稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)設(shè)計了一種基于服務(wù)的策略，即將績效與業(yè)務(wù)邏輯相結(jié)合，以減少表現(xiàn)層與業(yè)務(wù)邏輯間的耦合。在服務(wù)層中，執(zhí)行層不會把注意力放在具體的實施組織上，而在業(yè)務(wù)邏輯層中，服務(wù)層會根據(jù)其結(jié)果組織各部分，并在必要時對其進行調(diào)用。

稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)的服務(wù)層由一系列粗粒度的服務(wù)組成，這些服務(wù)按照用例來組織操作，并調(diào)用細粒度服務(wù)和真正的功能邏輯。設(shè)（，），（，），...，（X，Y）是來自總體（，）的簡單隨機樣本，記（|=）為給定=時Y的條件密度函數(shù)，則眾數(shù)回歸函數(shù)定義如公式（3）所示。

基于粗粒度估計的動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型求解方法的研究使用一種新的基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)函數(shù)的眾數(shù)估計方法，給出這種方法理論基礎(chǔ)的證明，然后基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)估計的眾數(shù)函數(shù)估計，分位數(shù)函數(shù)估計的線性模型方法是將分位數(shù)函數(shù)設(shè)為（|=）=（），∈（0，1），斜率（）可以由公式（4）估計。

式中：ρ（）是檢測函數(shù)，也稱作損失函數(shù)。

這是一個凸線性規(guī)劃問題，基于分位數(shù)函數(shù)的眾數(shù)函數(shù)估計可以通過軟件中的程序包直接實現(xiàn)。

基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型要選擇差商的步驟h，選取和決定動態(tài)版式的參數(shù)，除差商之外，也要選取正規(guī)項的權(quán)重參數(shù)。步長的選取與Ota同樣，根據(jù)Koenker和Machado進行計算，如公式（5）所示。

式中：和為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的密度函數(shù)和分布函數(shù)；在給定處三分之二的位置上；為分位數(shù)回歸模型的試點寬度。

正則化動態(tài)半?yún)?shù)的選擇控制了分位數(shù)函數(shù)的光滑度，進而對動態(tài)版參數(shù)回歸函數(shù)估計的影響較大。參數(shù)選擇方法一般是基于似然信息準(zhǔn)則或交叉驗證來實現(xiàn)的，模擬構(gòu)建模型，使用基于分位數(shù)函數(shù)的眾數(shù)函數(shù)估計帶寬的選擇方法適用于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型。因此，根據(jù)分位數(shù)回歸的本質(zhì)特征，基于動態(tài)半?yún)?shù)驗證思想構(gòu)造交叉驗證式，如公式（6）所示。

尋找獲得最大值的參數(shù)，根據(jù)選擇出的動態(tài)半?yún)?shù)便可以構(gòu)建部分線性變系數(shù)分位數(shù)回歸模型。

模型建立在觀測數(shù)據(jù)（，，，...，Y）上，非參數(shù)函數(shù)系數(shù)估計的收斂速度依賴于=1，應(yīng)用局部多項式擬合法估計相關(guān)函數(shù)，加強稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)的漸近性、自動適應(yīng)和自動邊界修改等高效統(tǒng)計性能給定模型。將變成一個函數(shù)系數(shù)模型，所有的系數(shù)函數(shù)可以被公式（7）估計。

式中：為一個全局參數(shù)；為估計數(shù)向量；U為稅務(wù)風(fēng)險管理檢測數(shù)據(jù)。

當(dāng)X為滯后因變量、X=0時部分線性自回歸模型成立，如果該文考慮 附近并且用局部線性估計法，則以上估計的目標(biāo)函數(shù)為K。在此基礎(chǔ)上，采用局部多項式擬合的局部線性變系數(shù)分位數(shù)回歸模型，以達到最小化性能與業(yè)務(wù)邏輯耦合的目的。

2.5 數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計

數(shù)據(jù)訪問層的功能主要是連接服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫，使業(yè)務(wù)邏輯能夠訪問數(shù)據(jù)庫，操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。在業(yè)務(wù)邏輯層執(zhí)行的算法中隨時可能需要向數(shù)據(jù)庫做增刪改查的操作，系統(tǒng)將對這些錄入的數(shù)據(jù)按照實際上的稅務(wù)規(guī)則進行分析，判斷用戶是否產(chǎn)生稅務(wù)風(fēng)險。

3 測試試驗

3.1 試驗準(zhǔn)備

本次試驗中的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)屬于B/S結(jié)構(gòu)的web系統(tǒng)，開發(fā)環(huán)境是典型的企業(yè)級配置，系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境見表1。

表1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

試驗以系統(tǒng)業(yè)務(wù)中的個人差旅預(yù)警為例，介紹系統(tǒng)業(yè)務(wù)實現(xiàn)。當(dāng)用戶成功登錄系統(tǒng)后，錄入自己的差旅信息，系統(tǒng)將向用戶返回用戶的差旅總體情況，并進行稅務(wù)風(fēng)險評估，使用戶及時了解自己的稅務(wù)風(fēng)險狀態(tài)。軟件開發(fā)被作為一套系統(tǒng)工程之后，軟件測試變得必不可少。該系統(tǒng)的主要測試目標(biāo)是檢測該系統(tǒng)的性能，以及系統(tǒng)能否滿足使用者的需要。在負載壓力變化的情況下檢驗系統(tǒng)的性能、系統(tǒng)的各項指標(biāo)安全性是否達到標(biāo)準(zhǔn)，是否能經(jīng)受非法操作或入侵。

3.2 試驗結(jié)果

性能測試是通過模擬真實環(huán)境中系統(tǒng)使用情況，來驗證系統(tǒng)的正?？煽啃?。通過Microsoft Visual Studio 2010的壓力測試工具模擬100個、200個、300個、400個和500個并發(fā)用戶訪問稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)，監(jiān)視系統(tǒng)的業(yè)務(wù)響應(yīng)能力和響應(yīng)時間。對平均處理時間進行測試。平均處理時間越短，表明基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)效率越高；平均處理時間越長，表明系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率越低。測試結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，由于在稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)設(shè)計中利用動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型，通過在表現(xiàn)層和業(yè)務(wù)邏輯層之間增加了一個服務(wù)層進行功能設(shè)定，提升了稅務(wù)風(fēng)險管理數(shù)據(jù)處理性能。因此，在多次迭代測試過程中，隨著用戶數(shù)量的增加，稅務(wù)風(fēng)險數(shù)據(jù)的平均處理時間在0.35 s以下，由此表明基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)處理效率較高。

圖4 處理時間結(jié)果

在系統(tǒng)的功能測試中，測試用例包括各種用戶角色在登錄系統(tǒng)時可能進行的操作，其中包括無意的錯誤操作和帶有目的性的惡意操作，系統(tǒng)的角色控制和密碼管理比較到位，可以有效識別非法操作，并將其拒之門外。系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫時使用的連接字符串也被加密，并且根據(jù)安全性測試時反應(yīng)出的問題，用戶登錄的信息和服務(wù)器返回的用戶個人信息都使用三重DES加密算法加密，以防止在前、后臺傳輸數(shù)據(jù)時被截獲，導(dǎo)致信息泄露，威脅系統(tǒng)安全。丟包率可以有效反映平臺的安全保護效果。丟包率數(shù)值越小，則平臺安全效果越好，具體如公式（8）所示。

式中：為測試中所丟失稅務(wù)風(fēng)險管理信息數(shù)量；為風(fēng)險數(shù)據(jù)信息總數(shù)。

測試3個數(shù)據(jù)集的共享數(shù)據(jù)傳輸速度與收發(fā)數(shù)據(jù)量，結(jié)果見表2。

結(jié)合表2數(shù)據(jù)可以看出該文所設(shè)計的對不同數(shù)據(jù)集的傳輸速率與預(yù)期傳輸速率相差不大，滿足稅務(wù)風(fēng)險信息的傳輸需求。通過丟包率結(jié)果可以看出，該文所設(shè)計系統(tǒng)的丟包率較低，可滿足實際需求。從傳輸速率測試結(jié)果可以看出系統(tǒng)安全性，風(fēng)險信息管理迅速、丟包較少，可以促使系統(tǒng)的安全性得到完善，最終達到客戶要求，推動企業(yè)信息化發(fā)展。

表2 數(shù)據(jù)集測試結(jié)果

4 結(jié)語

該文結(jié)合稅務(wù)風(fēng)險管理內(nèi)容進行分析，設(shè)計系統(tǒng)中的5個層級，系統(tǒng)設(shè)計在表現(xiàn)層和邏輯層之間增加了一個重要的服務(wù)層來實現(xiàn)SOA，降低表現(xiàn)層和業(yè)務(wù)邏輯之間的耦合。對分位數(shù)函數(shù)的眾數(shù)函數(shù)進行估計，從中選擇動態(tài)半?yún)?shù)，根據(jù)參數(shù)結(jié)果建立部分線性變系數(shù)分位數(shù)回歸模型，以此實現(xiàn)基于動態(tài)半?yún)?shù)分位數(shù)回歸模型的稅務(wù)風(fēng)險管理系統(tǒng)設(shè)計。測試試驗表明，該系統(tǒng)處理效率較高，安全性強，可以促使系統(tǒng)的安全性得到完善，達到客戶要求。