最大相关性范文(精选7篇)
最大相关性 第1篇
一维最大相关准则法由Yen[3],等人提出。该方法以图像的一维直方图为依据,以目标和背景的相关总量为最大选择阈值,在多数情况下能取得很好的阈值。但在实际应用中,当图像信噪比降低时,应用一维最大相关法将产生很多分割错误。为此,2005年陈修桥[4],等人将一维最大相关法(MCC)推广到二维。二维最大相关法应用二维直方图,不仅反映了灰度分布信息,还反映了邻域空间相关信息,使分割效果得到了明显改善。但其计算量大、耗时长,难以实用。为了解决这一问题,本文利用积分和迭代编程技术,实现了算法的简化,减少了计算复杂度,增强了算法的实用性。
1 二维最大相关准则阈值分割
若一幅图像的灰度级数为L,总的像素点数为N(m×n),设为图像中点灰度为i、区域灰度均值为j的像素点数,为点灰度-区域灰度均值对(i,j)发生的概率,即:
其中,N(m×n)为图像的总像素数,则就是该图像关于点灰度-区域灰度均值的二维直方图。
图1为二维直方图的xoy平面图。沿对角线分布的A区和B区分别代表目标类和背景类,远离对角线的C区和D区分别代表边界和噪声,所以应该在A区和B区上利用点灰度-区域灰度均值,通过二维最大法确定最佳阈值,使真正代表目标类和背景类的相关数为最大。这两类的分别被定义为:
其中:
相关数的判别函数定义为:
其中,CA(s,t)和CB(s,t)的计算分别如式(2)、式(3)。
选取的最佳阈值向量(s*,t*)满足:
2 快速二维最大相关准则阈值分割算法
在上述二维最大相关准则阈值分割算法中,对于每个(s,t)对,都要从头开始计算PA(s,t)和GA(s,t),运算过程是一个四重循环,计算复杂性为O(L4),计算比较耗时。实际应用中,为了提高运算速度,减少重复运算,需进一步优化算法。
从式(2)、式(3)和式(7)可以看出,计算TC(s,t)需要计算PA(s,t)、GA(s,t)和GL。而GL恒定,PA(s,t)是二维直方图P中坐标(s,t)左上方的元素和,GA(s,t)是形成的矩阵G中坐标(s,t)左上方的元素和。
根据以上分析,如果能够找到一种快速计算二维矩阵中坐标(s,t)左上方元素和的方法,则必然能够避免二维相关准则算法中点的重复计算。本文针对二维直方图P和矩阵G分别进行一次积分迭代操作:
其中,l(s,t)表示二维直方图P中纵坐标t列元素和;PA(s,t)是二维直方图P中坐标(s,t)左上方的元素和,且l(s,1)=0,PA(-1,t)=0;ls(s,t)表示矩阵G中纵坐标小于等于t的列元素和,GA(s,t)表示矩阵G中坐标小于等于(s,t)左上方的元素和,且ls(s,1)=0,GA(-1,t)=0。
通过这样优化,该算法可将计算的复杂性减少到O(L2),从而大大减少了计算的复杂性,提高了计算速度。具体实现算法如下:
(1)由原始图像计算各像素点的领域平均灰度值,从而形成二维灰度直方图。
(2)赋初值:
(3)找出最佳阈值向量(S,T):
①根据式(9)和式(10)计算矩阵PA(s,t)和GA(s,t),s∈[0,L],t∈[0,L]
②按式(2)、(3)计算CA(s,t)和CB(s,t)
③按式(7)计算TC(s,t)
if(TC(s,t))>max
{max=TC(s,t);S=s;T=t}
(4)利用阈值向量(S,T)分割图像原始图像,可得分割结果。
3 实验结果与分析
3.1 基准测试图像分割实验
实验是用Matlab 6.5语言在P42.4GB、内存512MB的微机上进行。选用经过噪声污染的Lenna图像(图片大小为256×256,灰度级256)进行分割,比较一维最大相关准则阈值分割法、二维最大相关准则阈值法和本文快速算法的差异,得出实验分割结果如图2所示,它们的图像分割阈值与运行时间见表1。
从图2可以看出,一维最大相关准则阈值分割法的分割效果明显不如二维最大相关阈值法和本文提出的快速二维最大相关准则阈值分割法,有些背景被误分为目标,这主要由于一维最大相关准则算法不能完整地反映图像的局部空间信息。当图像的信噪比减少时,因门限值对噪声很敏感,所以门限值不好确定,造成图像分割的稳定性和可靠性下降。二维最大相关准则法因考虑了图像的局部空间信息,可以排除一些噪声的干扰,分割稳定性好。
从表1可以看出,一维MCC算法的阈值分割所需时间较少,主要由于阈值搜索空间相对较小,但是分割效果差。二维最大相关准则阈值法是二维寻优,运用穷尽搜索法获取最优阈值,耗时太长,难以实用。而本文算法和二维MCC算法相比,分割阈值接近最优阈值,运算时间可以节约99%左右。
3.2 真实轮对光截曲线图像分割实验
在某车辆段的“线结构光动态检测列车轮对外形尺寸”课题研究中,以一幅图像大小为768×576、灰度级别为256的真实轮对踏面光截曲线图像为例进行分割实验,结果如图3所示,运行时间如表2所示。
从图3(a)可以看出,基于一维最大相关准则分割法分割效果差,图像中仍然存在一些噪声颗粒,光截曲线不能清晰检测,不利于后续处理和测量;对比图3(a)、图(b)和图(c)可以看出,基于二维最大相关准则法分割和本文算法分割结果几乎相同,分割效果明显优于一维最大相关准则阈值分割法,光截曲线检测清晰。
从表2可以看出,本文算法分割阈值接近二维最大相关准则阈值分割算法,运行时间比二维最大相关准则算法也节约99%左右。
二维最大相关准则阈值分割法和本文算法不仅考虑了孤立像素点的灰度信息,而且还充分利用了像素的空间邻域信息,抑制噪声能力大大加强,分割错误明显减少。利用一种积分和迭代编程技术快速计算二维最大相关准则函数,大大减少了算法的复杂度,提高了算法的实用性。实验结果表明,本文算法是一种效率高、分割效果好的阈值分割算法,具有较好的应用前景。
参考文献
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最大相关性 第2篇
一、“利益相关者利益最大化”财务管理目标发展趋势
企业是多边契约关系的总和:股东、债权人、管理者、职工、供应商、客户、政府等,各方面都有自身利益,共同参与和构成企业利益制衡机制。企业内部各方希望实现企业价值最大化的财务目标,因为该财务目标直接反映其自身利益,但同时排斥企业外部利益主体,因而相互之间易产生矛盾;而缺少企业外部利益主体,最终导致企业内部也不能实现企业自身的利益。企业价值最大化不仅产生了企业内部对剩余价值索取权和控制权要求的动机和事实,而且加大了所有权和管理权与企业外部各利益主体的矛盾。因此理论界提出了“利益相关者利益最大化”的财务管理目标。相关者利益最大化是指企业的财务活动必须兼顾和均衡各个利益相关者的利益,使所有利益相关者利益尽可能最大化。只有当参与企业的各方利益都实现最大化时,企业的资源配置才能实现帕累托最优,从而达到社会财富最大化的状态。
二、“利益相关者利益最大化”财务管理目标博弈分析
利益相关者之间也有利益冲突,难以实现利益的最大化。但是不是所有的利益相关者会对企业理财产生影响,必须同时满足对企业有投入,分享企业收益,承担企业风险的利益相关者(即股东、债权人、管理者、职工、政府五个重要方面)才会对财务管理目标产生影响。股东和债权人为企业提供资金;管理者为企业提供管理;职工为企业提供技能;政府提供组织运行的政策与法律,企业向国家上缴税收。这些利益相关者与企业之间存在着矛盾冲突与协作,演义着种种博弈行为。
其一,股东与管理者的博弈。股东追求的是“股东利益最大化”,而管理者往往从自身利益出发而牺牲股东的利益,管理者有时甚至与股东目标背道而驰,于是便产生了代理人的逆向选择和道德风险问题。管理者有可能出于增大自身效用的目的,采用错报、漏报等会计手段对会计报表进行粉饰。在表1的博弈模型中,将这种行为选择统称为造假。管理者造假会危害股东利益,为维护自身利益,股东可能选择对管理者进行监督。
从博弈的分析结果可以看到,管理者的最优造假概率P2与C1成正比,与R3成反比,即随着股东监督成本的提高,股东放弃积极监督的可能性增大,管理者造假的概率P2也随之增大;而在C1一定的情况下,如果股东监督的收益R3提高,股东便会有动力积极监督管理者,使管理者造假的概率P2随之下降。从股东最优监督概率P1可以看到,与R4成正比,随着管理者造假的额外收益R4的增加,管理者会想尽办法造假,由此对股东的侵害就会越大,股东为维护自身权益,对管理者监督的概率就会加大;而如果由于股东的严厉监督使管理者造假成本提高,即C2提高,管理者造假的可能就会减小,当C2大于R4时,管理者停止造假,对外呈现出诚信的形象,股东的监督概率P1随之减小。
其二,企业与债权人的博弈。企业与债权人之间存在的债权债务关系,银行等债权人将资金借给企业使用,并签订债务契约,根据信贷金额的大小和时间长短,按照设定中的利率收取利息。而企业则为了自身利益,违背合同规定,拖欠归还利息。在表2的博弈模型中,將这种行为选择统称为违规。企业违规会危害债权人利益,为维护自身利益,债权人可能选择对企业进行催债。
表2中,R1表示企业正常收益,R2表示债权人获取的正常利息收益,R3表示企业利用拖欠的利息获取的额外收益,C1表示企业拖欠利息而产生的偿债成本,C2表示债权人的催债成本,C3表示因债权人的催债给企业经营带来的成本,P1表示企业违规的概率,P2表示债权人催债的概率。该模型存在混合策略的纳什均衡企业的期望收益E1=P1[P2(R1+R3-C1-C3)+(1-P2)(R1+R3)]+(1-P1)[P2
从博弈的分析结果可以看到,债权人的最优催债概率P2与R3成正比,与C1+C3成反比,即随着企业利用拖欠的利息获取额外收益的提高,企业违规的可能性增大,债权人催债的概率P2也随之增大;而在R3一定的情况下,如果偿债成本C1与因催债给企业经营带来的成本C3之和提高,企业便会避免违规,使债权人催债的概率P2随之下降。从企业最优违规概率P1可以看到,与C2成正比,随着债权人的催债成本C2的增加,债权人会为了节省成本降低催债程度,从而造成企业违规的概率加大;而在C2一定的情况下,企业最优违规概率P1与C1+R2成反比,即如果偿债成本C1与债权人依靠收取正常利息R2之和提高,债权人加大催债力度,造成企业违规的概率减少。
其三,企业与职工的博弈。在现代企业中,职工是企业的主体,不但本身是第一生产力,更是生产力的创造者和驾驭者。企业的最终价值体现在职工上,职工离不开企业,企业离不开职工,企业与职工之间是共赢的合作关系。企业为了获取更高的收益而激励职工,职工为了获取丰厚的报酬而积极工作,由此可以建立以下的博弈模型进行分析。
从博弈的分析结果可以看到,职工的最优积极概率P2与C3成正比,与C1成反比,即随着职工消极工作带来损失的提高,职工积极工作的概率P1也随之增大;而在C3一定的情况下,如果企业激励职工的管理成本C1提高,则职工积极工作的概率P2随之下降。从企业最优激励概率P1可以看到,与C2成正比,随着职工积极工作的生活成本C2的增加,职工会为了获取自身收益而降低工作的积极性,从而促使企业激励概率就会加大;在C2一定的情况下,企业最优激励概率P1与C4成反比,即如果企业加大处罚力度,则企业最优激励概率P1将会降低。
其四,企业与政府的博弈。在现实工作中,政府监督部门很多,包括财政、税务、审计、证劵等监督部门,这些部门按照国家相关的政策、法规对企业实施监管,要求企业依法经营、照章纳税。受利益驱动的影响,企业也存在着不同程度的对政府利益的侵蚀,企业造假进行偷漏税款成为一种普遍现象,由此可以建立如表4所示的博弈模型进行分析。表4中,R1表示企业正常收益,R2表示政府正常税收,R3表示企业造假的额外收益,C1表示监管成本,C2表示造假未积极监管而带来的声誉损失,C3表示罚款及造假成本,C4表示罚款及其他收益,P1表示企业造假的概率,P2表示政府监管的概率。该模型存在混合策略的纳什均衡企业的期望收益E1=P1[P2(R1+R3-C3)+(1-P2)(R1+R3)]+(1-P1)[P2R1+(1-P2)R1]= P1(R3
从博弈的分析结果可以看到,政府的最优监管概率P2可以看出,P2与R3成正比,R3越大,企业越有动力造假,政府的压力就越大,政府监管力度越大;而C3的增大,能抑制企业造假的欲望,政府则倾向于不监管,P2减小。从企业的最优造假概率P1看出,C2+C4的增加即不监管损失的加大和政府监管收益的增加,促使政府加大监管力度,则企业造假概率P1下降,而如果政府的监管成本加大,则打击了政府的积极性,企业乐于冒险造假,以增加额外收益。
三、“利益相关者利益最大化”财务管理目标博弈均衡
博弈导致各项制度、法规的制定,并促使利益相关方的权益均衡。所谓制度,是由利益相关方在多次博弈中逐渐建立起来的,需要通过体制改革来对人们的行为方式进行调整,促使各种利益得以更好的发挥“相互兼容”。为了使利益相关者利益最大化达到“纳什均衡”状态,针对利益相关者的博弈提出了以下改進措施。
其一,股东与管理者达到博弈均衡的措施。具体包括:第一,减少股东监督成本,对于股东而言,为解决委托代理造成的信息不对称问题,较好的解决途径是建立良好的公司治理制度;第二,要加强对股东的保护,强化股东监督意识,完善相关法律体系,增加股东监督意识;第三,增加管理者造假成本,从而减少造假的额外受益,可以通过法律上的制裁、经济上的处罚以及舆论的影响等途径实现。
其二,企业与债权人达到博弈均衡的措施。对企业而言,保护债权人的合法权益就是保护与企业进行正常交易的主体的合法权益。首先,债权人根据企业的经营状况选择债务人,并选择经营状况良好的企业进行投资;其次在企业签订的债务契约中添加条款,对企业的一些行为进行限制,如不能过度发放股利,不能进行额外的贷款,保持合理的资产负债率、流动比率等;最后,加大企业欠款的处罚力度,从而降低贷款风险。总而言之,信用是市场经济的灵魂,是整个社会赖以生存和发展的基石,企业信用风险不仅要靠企业供应商自身防范,还要靠全社会增强信用意识,制定一系列信用法规,建立诚实守信的信用机制,形成守信者获利,失信者难以生存的良好社会氛围,这样才能从根本上转变全社会信用危机,使债权人与企业共同遵守信用,并协调均衡。
其三,企业与职工达到博弈均衡的措施。企业与职工的关系是相互对等的,两者之间博弈均衡后的关系应该是和谐与合作的良好组合关系。就企业而言,第一,企业要提高职工的经济利益、精神享受、自我价值和自我能力,实施“以员工为中心”的管理理念,使职工积极工作,从而改进企业绩效,促进企业发展;第二,企业对员工的惩罚力度不能过大,这样会使职工被迫工作,降低了职工工作的积极性,企业需实施透明、公平、激励、财务参与性的奖赏制度激励职工工作。就职工而言,需要对工作充满热情,对技术追求创新,对企业保持忠诚,一切为企业利益着想。最终达到职工离不开企业,企业离不开职工的终极目标。
其四,企业与政府达到博弈均衡的措施。具体包括:第一,加重对企业操纵利润的处罚,建立有效的企业内部管理制度;第二,制定合理的监管措施,减少监管成本,都可以抑制企业造假;第三,加强政府人员的教育和监管,杜绝因贪污受贿隐瞒企业偷税的行为;第四,从根源上改变政府政绩和企业盈余信息的挂钩,使政府不会为了突出政绩而帮助企业减免税收。
参考文献:
[1]朱玉红:《企业财务目标:利益相关者利益最大化——基于博弈均衡理论视角》,《财会通讯》(综合·下)2009年第3期。
最大相关性 第3篇
1 对象与方法
1.1 对象
受试者来自上海市小学、中学和大学学生,共1 751名,其中男生856名,女生895名;年龄为6~18周岁。受试者身体健康,排除任何显性的内分泌疾病。拍摄X线片日期距生日前后15 d之内,1 d内完成拍摄X线片和超声骨龄2种方法的测定。
1.2 测试方法
1.2.1 CHN骨龄
使用30 mA X线骨龄机拍摄受试者左手腕正位片,由有10 a以上工作经验的专业人员操作。拍摄要求与条件同手腕骨龄片。CHN骨龄依据中国人骨发育标准(CHN method)法判读出。
1.2.2 Sun-BA骨龄
采用Sunlight BonAgeTM骨龄仪,测试要求室内温度相对恒定在15~30℃之间。Sunlight BonAgeTM骨龄仪由经过专职培训人员操作,操作经验在1 000人次以上。测试前,首先校正仪器,然后选择非优势手,定位于手腕尺骨茎突头的最高点处。测试过程中,手腕放平,手臂伸直不能进行任何移动。每次测量约进行5~6个周期,最长可达到11个周期,每个周期超声探头将自动抬升2 mm,测量桡、尺骨远端骺软骨的SOS值。操作者在1个周期测量完后点击下1个周期,反复5~6个周期,完成检测。整个测量将耗时3 min左右。同时计算机显示5个不同断层面的最大声速值(SOSmax)、距离(Distance)、压力(Pressure)、厚度(Thickness)及波形(Wave)等参数,仪器仅保存超声骨龄(Sun-BA),预测身高,一次SOSmax值以及与之对应的Distance值等数据[11]。课题先前的小样本预实验研究结果表明,Sun-BA骨龄值与SOSmax呈现高度相关,相关系数(r值)在0.91~0.96范围内(P值均<0.01);Sun-BA骨龄值与距离中度相关,相关系数(r)在0.55~0.78之间(P值均<0.01)。
2 结果
2.1 CHN骨龄与SOSmax,Distance的相关性 CHN法骨龄与SOSmax,Distance相关系数见表1。CHN骨龄与SOSmax,Distance都具有高度的相关性。
以CHN骨龄为因变量,最大声速值(SOSmax)、距离(Distance)为自变量,建立二元回归方程评价模型。见表2。
此外,随机抽取了男、女童各4人进行方程回代,其中未进入青春发育期儿童2人,青春期与发育后期各1人,回代结果较好,见表3。
注:P值均<0.01。
注:b1,b2为回归系数,P值均<0.01。
3 讨论
研究发现,定量超声检测骨龄值所产生的声速值、距离、压力等技术参数成为骨龄判读主要因素,其中最大声速值(SOSmax)与骨龄值高度相关。众多文献资料显示,超声骨龄检测产生的Sun-BA骨龄值与G-P图谱法判读出的骨龄值存在高度相关性,其相关系数在0.81~0.93(P值均<0.01)[8]。
研究结果显示,CHN法骨龄与SOSmax存在很高的相关性,桡、尺骨远端的距离(Distance)与CHN法骨龄之间也存在着高度的相关性,表明SOSmax和Distance在超声骨龄判读过程中是2项主要的技术参数。
根据不同年龄SOSmax、Distance自变量与CHN法骨龄,该研究建立了5~18岁儿童青少年的二元回归模型。同时,对方程本身的各项系数都进行了统计检验,男、女方程的相关系数分别为0.850 1,0.797 8(P值均<0.01),检验证明回归方程效果很显著,F值检验非常显著(P<0.01),说明了方程可靠并具有实用意义。
该研究对回归方程的精确性和稳定性也作了检验。由于X与Y之间并非简单的函数关系,所以知道了X值,并不能精确地获取Y值,只能通过回归方程求得Y的undefined估计值。当X值相同时,Y的实测值不一定恰好是undefined,而可能在undefined值上下范围波动,这种波动是呈正态分布的,也与骨龄判读的专业要求有关[6]。本研究计算了回归方程的预测精度(Sy),就能获取方程的精确性。本方程的男、女Sy值分别为1.46岁和1.61岁,略显偏大,而女方程的Sy大于男方程;其次,为验证回归方程的稳定性,必须计算回归系数的标准差Sb值,Sb值越小,表示b的波动程度越小,说明回归方程的稳定性也越好。
从回代效果可见,除男童6岁1人的回代骨龄偏大外,回代骨龄的数值、男女均值、标准差和变异系数都小于Sun-BA骨龄、CHN骨龄组,其离散波动的幅度也较小。由此,回代试验基本达到了回归方程的检验效果。当然,还应对二元回归方程做更多的后期实践验证。
摘要:目的探索最大声速值(SOSmax)与X线骨龄值之间的相关性,为建立中国超声骨龄模型可行性提供依据。方法选择上海市6~18周岁大中小学生1751名(男生856名,女生895名),于1d内完成拍摄X光片和超声骨龄2种方法的测定。结果CHN法骨龄值与SOSmax呈现高度相关,相关系数男、女生分别为0.89,0.88(P值均<0.01);与距离(Distance)也呈现高度相关,相关系数男、女生分别为0.85,0.75(P值均<0.01)。以CHN骨龄为因变量,最大声速值(SOSmax)、距离为自变量,建立二元回归方程评价模型的相关系数男、女生分别为0.85,0.80(P值均<0.01);回归方程的精度男、女生分别为1.46岁和1.61岁。结论以超声骨龄仪测试过程中产生的SOSmax作为技术平台建立Chinese BonAge模型存在可能性。
关键词:年龄测定,骨骼,超声检查,回归分析,青少年
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两类老板:竞技最大化与利润最大化 第4篇
宾州大学沃顿商学院的体育商业学教授斯科特·罗斯纳将体育产业的大亨分为两类:牺牲自我或者商业利益“竞技最大化”,或者单纯为钱的“利润最大化”。
切尔西老板罗曼·阿布拉莫维奇和曼城老板曼苏尔亲王属于典型的第一类,而克伦克作为阿森纳老板绝对是第二类。
罗斯纳说,“如果你是斯坦·克伦克,你会希望自己待在哪里?圣路易斯,在历史数据来看体育市场非常平庸的圣路易斯?还是洛杉矶,全美国第二大市场,在NFL拥有着无限潜力?
你去洛杉矶,你不会是傻瓜。从财务上来说,他会受益良多。如果他赢球,甚至能够做到更好,但是我不认为那是他的主要动机。一切都是钱。这是期待已久的掘金机会。只需要正确的老板、正确的计划,在NFL中的政治影响力来完成它。克伦克拥有一切要素。”
为此他付出了重金,接近30亿美元。他并不胆怯,钱袋也很殷实。他根本不关心自己家乡人怎么看,不然我们现在还会叫他们圣路易斯公羊。亿万富翁自有其道。我不认为他是个坏人,但是你要成为全美最富有的人之一,需要一定程度的冷酷。他可不在乎被人们爱戴。我不确定他的动力是什么,但肯定不是引人关注。”
最大相关性 第5篇
财政部和教育部2012年12月印发的《高等学校财务制度》中指出,高校财务管理的原则是正确处理事业发展资金的供给与需求关系,社会效益与经济效益的关系,国家、学校和个人三者利益的关系,也即高校要处理好相关者利益关系。对于“利益相关者”理论的研究丰富多彩,Freeman(1984)认为利益相关者是那些能够影响一个组织目标实现,或能够被组织实现目标的过程影响的个人和群体。而高校中的利益相关者是由核心利益相关者(学生、教师和管理者)、重要利益相关者(校友和财政拨款者)、间接利益相关者(与学校有契约关系的当事人)和边缘利益相关者(社区和社会公众)组成。高校要受到利益相关者对办学效果的监督和评价,实现相关者利益最大化。
二、文献综述
杨多萍(2013)指出高校是利益相关者的融合体,并阐述了以利益相关者价值最大化为财务管理目标,化解高校后勤存的财务管理问题。徐莉萍(2012)阐述了基于我国高校内部利益主体多元化,需要共同治理,提出了以财权预算管理方法解决高校财权分解与配置的财务管理工作方法。别荣海(2011)以构建高校财务绩效评价模型,搭建财务运行效益管理框架,提供可量化的分析评价系统,深化成本核算等方面对财务管理制度创新。程水源(2010)指出地方高校应确立和强化财务经营的理念,积极探索实施财务经营的路径与方法,保障和推动高校的建设与发展。张曾莲(2008)论述了为谋求降低办学成本,减少不合理支出,以最少的教育耗费培养处最佳数量和质量的高等人才,提倡高校教育成本管理。总之,学者们对高校财务管理进行了一系列而丰富的研究。而本文是基于相关者利益最大化的视角下,对高校财务管理的适当性和有效性进行一番有益探索,有它的新颖之处。
三、相关者利益最大化的高校财务管理目标
高校财务管理,首先要解决财务管理目标定位问题。财务管理目标经历过股东财富最大化、总产值最大化、利润最大化、经济效益最大化、每股利润最大化以及相关者利益最大化等等,企业界较认同的是股东利益最大化和相关者利益最大化。但是高校与企业不同,它是一种非营利组织,没有真正意义上的股东,也没人能够获得大学的剩余利润。高校只能由相关者利益共同控制,是一种典型的利益相关者组织。因此,高校财务管理目标应定位为相关者利益最大化。
高校财务管理目标定位为相关者利益最大化,可以使各方利益相关者变合作关系,围绕着利益相关者的不同要求而开展行动,共同治理,追求经济效益与社会效益统一,最终使高校处于长期可持续发展地位。
四、相关者利益最大化的高校财务管理活动
高校应科学合理安排财务活动、建立健全财务控制系统、防范和降低财务风险等,以实现高校相关者利益最大化,保障高校战略目标的实现。
(一)探索科学合理的高校财务活动
1、在高校预算业务活动中,以财务经营理念为指导方向
财务经营理念是财务管理的一种新指导思想和原则,是财务活动的扩展。这种理念把资产、资源和资金视为能够增值的价值来经营。在高校预算管理中引入经营理念,就是将通过高校预算环境分析、预算目标确定、预算策略的选择以及预算操作手段的确定等,对高校资源进行优化配置、整合,提高资源的使用效率,提高资源运作的效益,实现相关者利益的最大化目标。
2、在高校收支业务过程中,以合理的财务管理制度为根本保障
高校收支业务过程中,应合理科学安排财务管理制度。应按照“效率优先,兼顾公平”的原则,遵循“统一领导、分级管理”的财务管理体制,采用“运行经费+专项经费”的模式,建立财务绩效管理制度、财务风险管理制度、财务监督制度和财务分析制度等科学财务管理制度,构建经费分配模型,使高校项目支出和经费投入高效、合理,高等教育的产出贡献达到最优。因此,以提供高效、科学的制度供给,发挥制度的优化资源配置的作用,进而提高高校财务管理的效用,使相关者利益最大化有制度保障。
3、在高校采购和资产控制活动中,以战略成本管理为核心内容
在高校政府采购和资产管理活动中,应以战略成本管理为核心内容。战略成本管理是把战略管理思想在成本管理中的运用,它是一个经济学概念。高校战略成本管理是高校根据内外部的环境及信息资料,对各项战略成本方案进行选择,从若干项战略成本方案中,选择出一种符合学校实际情况,且保证学校战略目标实现的最优战略成本方案,然后对最优战略成本方案进行合理地、有效地成本控制。具体来讲,高校应加强对政府采购和资产管理管理,加强成本核算,对业务活动中发生的各种费用归集、分配和计算,细化成本核算,使办学成本和生均成本达到最优,保证高校战略发展目标的实现。
(二)建立健全高校财务控制系统
高校财务控制系统应从财务环境、风险评估、控制活动、信息与沟通以及内部监督等五个方面构建。具体来讲,应建立健全财务部门,配备具有相应资格和能力的财务人员,建立财会岗位责任制,对财会人员进行合理科学分工,使之相互监督和制约。其次,采用财务集中管理,按照事权和财权匹配原则,完善内部控制制度,使高校财务人员依法依规处理本单位财务业务,以保障财务信息真实,完整。最后,高校应当坚持财务信息公开,提高透明度;应当分层次、分形式使财务信息公开制度化和常态化。对于信息诉求高的财务信息,利益相关者可依据相关制度,通过教代会、职代会和工会向分管财务工作的领导者或财务委员会提出申请,要求信息公开。鼓励公众对高校财务工作的监督,实现利益相关者对于高校财务情况的“知情权”和“话语权”,减少财务管理部门权力寻租,使利益相关者共同治理高校。
(三)防范和降低高校财务管理风险
“风险”是由于“不确定性”带来的,这种“不确定性”可能带来损失或收益。因此、高校应经营好财务风险,避免财务风险带来损失。具体应从高校投资风险、筹资风险及高校经营风险进行有效的管理。一是高校投资风险管理,高校投资前应对所产生的风险进行识别。如购买固定资产,应识别购买的固定资产是否为本单位所需,是否有相应地预算等。二是高校筹资风险管理。高校筹资一般是通过举债方式进行筹资的。那么高校应根据学校规模发展的实际情况,处理好债务规模和结构,保持现金流量的平衡,强化财务风险意识,规避债务风险。三是高校经营风险管理。经营风险包括对人、财和物配置风险。为了对财、物及人有合理的配置,在配置决策前,应进行充分的论证,建立决策机制和反馈机制等,使经营风险有效规避。总之,通过防范和减低财务管理风险,最终使高校处于长期可持续发展地位。
摘要:随着高校规模扩大和管理的复杂化,如何实现学生、教师、社会公众和国家等相关者利益的最大化,是一个孜孜不倦的话题。通过基于相关者利益最大化为出发点和回归点,探讨了高校财务管理活动。
关键词:相关者,利益最大化,高校,财务管理,探讨
参考文献
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最大相关性 第6篇
关键词:利益相关方,博弈,权益均衡,利益最大化
一、“利益相关者利益最大化”财务目标产生的背景分析
(一) 现行企业“内部人”控制存在诸多弊端
一些上市公司由于“内部人”拥有实质控制权和信息占有优势, 使用着并不是他们自己所有的资本, 且具有损害资本所有者利益而谋求自身利益的机会主义倾向。具体表现为:过分追求在职消费;行为短期化;不负责任贷款;倾向高风险投资项目;侵吞出资者资产等。由于所有者 (股东) 与经营者之间是一种委托代理关系, 代理人的行为目标与委托人的行为目标常常是不一致的。所有者要求的是股东权益最大化, 而经营者所追求的是自身利益最大化, 且利用在公司的地位职权为自己牟取私利。由于股东对经营者的授权越来越大和股权的日益分散化, 使得现代企业有了经营者所控制的趋势。这将导致利益相关者利益的实现程度取决于代理人的能力和行为取向;同时也与所有者的目标不一致, 有时甚至背道而驰, 产生代理人的逆向选择的道德风险, 从而降低了所有者目标的实现程度。
(二) 股东财富最大化不符合我国国情
我国由于市场经济发育不成熟, 股份制企业在各类企业的组织形式中占较小的比例, 将股东财富最大化作为财务目标会导致利益范围狭小。除股东外, 其他利益相关者, 如各管理层、员工、消费者、供应商、政府、社区生态环境的利益由谁来保证, 而股东以其自身利益最大化为出发点和归宿点, 从而使股东成为其他相关者的众矢之地, 盈利只会下降, 而且会产生股东与其他利益相关者的矛盾。所以各利益主体的关系应是“合作”关系, 而我国现行企业财务目标强调的是“多赢”, 无论是制定总体还是具体的财务目标, 都必须合理兼顾所有相关方的利益, 这样才能获得各利益相关者的信任和支持, 使合作与竞争统一, 实现利益均衡与共赢。
(三) 企业价值最大化的财务目标, 在利益范围上同样具有排他性
企业是多边契约关系的总和:企业内部所有者、管理者、员工、企业外部债权人、消费者、供应商、政府、环境等, 各方面都有自身利益, 共同参与和构成企业利益制衡机制, 他们对企业的生存发展缺一不可。企业内部各方希望实现企业价值最大化的财务目标, 因为这个财务目标直接反映其自身利益, 但同时排斥企业外部利益主体, 因而相互之间易产生矛盾;而缺少企业外部利益主体, 最终导致企业内部也不能实现企业自身的利益。企业价值最大化不仅产生了企业内部对剩余价值索取权和控制权的要求的动机和事实, 而且加大了所有权和管理权与企业外部各利益主体的矛盾。因此理论界提出了“利益相关者利益最大化”的财务目标。
二、博弈论与企业利益相关者利益最大化财务目标
(一) 博弈的基本理论
博弈论 (GAME THEORY) , 是关于包含相互依存的事物中不同利益的决策者理论行为的研究, 即研究决策主体 (利益相关方) 的行为的发生相互影响、相互作用时如何决策, 以及这种决策的均衡问题的理论, 其基本概念包含参与者、行动、信息、对策、收益、结果均衡等。所谓相互依存。通常指博弈中的任何一个局中人受到其他局中人的行为影响, 反过来他的行为也影响其他局中人, 由于这种相互依存性, 游戏或博弈的结果依赖于每一个局中人的决策。博弈论重视人与人之间的研究, 特别是理性人的个人理性行为可能导致集体的非理性, 两者之间存在着矛盾和冲突, 博弈理论的思想是:解放个人理性与集体理性之间的冲突方法不是否认个人理性, 而是设计一种机制, 在满足个人理性的前提下达到集体理性。依据“囚徒困境”得出的结论:一种机制的安排要发生效用, 必须是一种纳什均衡, 还要考虑个人利益与整体利益, 做到“激励相容”, 否则这种制度安排便不能成立。所以, 在企业财务目标问题上存在着企业经营者 (或实际控制者) 与利益相关方的行为选择, 也构成了博弈理论研究的问题。
(二) 企业与利益相关方博弈
投资者和债权人为企业提供资金;管理人员为企业提供管理;员工为企业提供技能;供应商为企业提供能源和原材料;顾客是企业产品的最终评判者;政府提供组织运行的政策与法律, 企业向国家上缴税收;竞争者直接影响本企业的价格和销路;除此之外, 组织与当地社区、自然环境等之间的关系也应纳入其中。这些利益相关方与企业之间存在着矛盾冲突与协作, 演义着种种博弈行为。
(1) 股东与经理人员之间的博弈。股东按其对企业的影响程度可分为一般股东和控股股东, 二者在企业博弈中的地位大小不同。在以“所有权与控制权相分离”为特征的现代企业里, 一般股东和经营者之间的财务冲突几乎是不可避免的。股东追求的是“股东利益最大化”, 而经营者往往从自身利益出发而牺牲股东的利益, 经营者有时甚至与股东目标背道而驰, 于是便产生了代理人的逆向选择和道德风险问题。而控股股东在企业所处的地位与一般股东截然不同。由于我国国有上市公司向公众发行的可流通股股份份额较少, 造成我国上市公司“一股独大”的现象出现。原集团公司成为上市公司的控股股东, 对上市公司的人事任免、经营决策及财务政策都拥有实际的控股权, 与上市公司管理者一样成为内部人, 拥有信息优势。业绩优良的上市公司对整个企业集团又有各种好处, 例如带来广告品牌效应, 获得增资扩股资格, 可以作为“提款机”等。如何使普通股东与企业经理人员相互协调, 委托——代理问题产生于企业的所有者与经营权相分离, 委托人可设计有效的激励机制, 根据观测到的信息对代理人进行奖惩, 以激励代理人选择对委托人最有力的行动, 要使代理人有兴趣对委托人设计的机制, 从而参与博弈, 代理人在该机制下得到的期望效用必须不小于他在不接收这个机制时得到的最大利益期望效用。在委托人不知道代理人的类型的情况下, 代理人在所设计的机制下, 必须有积极性选择委托人希望他的选择的行动。另外, 企业所有者可要求经营者 (代理人) 完全能使经营信息透明化, 并追求企业经营利润形成的运动轨迹或奖或惩, 若经营者出现逆向选择等行为, 应由经理人市场通过竞争来选择经理人员, 从而使委托人与代理者之间达到协调和均衡。
(2) 债权人与企业之间的博弈。债权人与企业之间的债券债务关系, 银行等债权人将资金借给企业使用, 并签订债务契约, 根据信贷金额的大小和时间长短, 按照设定中的利率收取利息。为保护自身的利益不被股东、管理者等内部人侵犯, 避免因企业破产等情况招致损失, 债权人首先根据企业的经营状况选择债务人, 如我国的许多商业银行规定不能向亏损企业发放贷款。其次在企业签订的债务契约中添加条款, 对企业的一些行为进行限制, 如不能过度发放股利, 不能进行额外的贷款, 保持合理的资产负债率、流动比率等。实际上, 债权人的代理风险 (即信用风险) 有时比股东的代理风险还要大, 换言之, 企业经营中的道德风险对债权人的损害有时比对股东的损害还要大, 这是因为债权人是企业资金的主要提供者, 而债权人通常并不像股东那样有权直接参与企业的经营管理, 也就是债权人对负债企业的约束和控制手段较股东“软”。大股东不经债权人同意, 投资于比债权人预期风险要高的项目等等。为此, 债权人为防止其利益受到损害, 除了寻求到法人保护, 如破产优先顺序、优先与股东分配剩余财产等外, 通常争取下列措施:借款合同中加入限制性条款, 如规定资金用途、规定不得或限制发行新债;公司有侵害债权人财产动机时, 债权方将拒绝进一步合作。信用是市场经济的灵魂, 是整个社会赖以生存和发展的基石, 企业信用风险不仅要靠企业供应商自身防范, 还要靠全社会增强信用意识, 制定一系列信用法规, 建立诚实守信的信用机制, 形成守信者获利, 失信者难以生存的良好社会氛围, 这样才能从根本上转变全社会信用危机, 使债权人与企业共同遵守信用, 并协调均衡。
(3) 企业与政府之间博弈。在现实工作中, 政府监督部门很多, 包括财政、税务、审计、证劵等监督部门, 这些部门按照国家相关的政策、法规对企业实施监管, 要求企业:依法经营、照章纳税;在企业力所能及的情况下积极从事慈善事业, 回报社会;维护生态环境, 注重可持续发展。受利益驱动的影响, 企业也存在着不同程度的对政府利益的侵蚀:偷漏税款, 几乎是一种普遍现象。政府各级官员也会利用手中的权利对企业寻求租金, 表现为政府对经营活动的管制, 让“看不见的脚”踩住“看不见的手”。目前, 我国国有企业管理者的命运实际上掌握在地方政府的手中, 政府实际上对这类企业进行着控制, 相对其他的外部信息使用者, 也拥有更多的信息。企业的盈余信息目前对我国地方政府的影响很大, 一方面“官出数字, 数字出官”, 地方政府的政绩来自企业的业绩;另一方面, 上市公司是珍稀的“资源”, 是地方政府积极努力的结果, 业绩良好的上市公司有利于地方经济的发展。因此这些地方政府往往与上市公司合谋, 共同进行盈余管理。如在我国上市公司的盈余管理中, 控股股东与地方政府就扮演了重要角色, 没有他们的参与, 出现在我国上市公司中的关联方交易、资产重组、税收减免、财政补贴等盈余管理行为就不能得以实现。另外, 一些监管人员本身也是理性经济人, 也想追求自身的效用最大化, 在行使自由裁量权时, 都有争取私利的倾向, 而企业经营者为了实现效用最大化, 也往往采取非阳光的手段, 与监管部门的相关人员, 展开博弈, 导致一些政府官员因贪污受贿纷纷暴露。
(4) 企业与内部员工之间的博弈。由于公司利益的相关者具有纷繁复杂的多层次价值取向, 特别是对公司目标、分配的公平性、合理性、公司伦理道德等主要价值观上存在着较大的差异。就公司员工而言, 其主要价值观表现为:受尊重、待遇公平、信任、鼓励、忠诚、发言的空间、职位的安全及个人安全等。缺乏价值观认同的反应:没有工作的热情热枕, 更没有技术、工艺创新精神。只有企业的员工感到自己的目标、理想和价值观通过公司的活动可以得到实现时, 他才愿意为公司付出尽可能大的努力, 这就表现为价值观的认同和公平感会促使人们进行持续的创新。当公司的员工对公司文化产生认同时, 他们的创造力开始生成, 当认同感增强时, 创造力和积极性也会增加。管理者可以控制员工的身体, 却不能控制他们的思维, 也很难买到认同、创造和主动性。现代企业对内部员工予以格外的重视和关注, 树立并贯彻实施“以员工为中心”的管理理念, 以此作为企业的领导哲学和基本价值观, 以这些文化、惯例和过程来影响员工的观念和员工的行为, 进而影响顾客和其他利益相关者的观念和行为, 从而改进企业绩效, 促进企业发展。为此, 企业应对以下方面予以重视:首先, 企业不要轻言改组和裁员;其次, 企业要经常进行员工调查, 了解员工所关注的与工作相关的事项, 员工对公司的评价等, 公平的对待员工, 并设法吸引和留住员工;最后, 要不断改革和完善人力资源政策, 进一步加强企业文化建设。实施透明、公平、激励、财务参与性的奖赏, 工资和奖金制度等, 建立完善的职业安全职业保障和健康政策, 为个人权利和责任制定道德标准, 加强内部沟通, 使企业和员工充分协调。
(5) 企业与其他相关方博弈。除以上利益相关方之间博弈外, 企业还要与消费者 (顾客) 。供应商、竞争者、社区环境等利益相关者之间进行博弈。企业与顾客:现实中一些企业只顾眼前利益, 欺骗顾客, 提供一些质次价高、冒牌商品或者有损顾客健康的食品。如劣质钢材、假酒、假药等, 而受害的顾客凭借舆论、媒体曝光或者通过诉讼要求赔偿等, 博弈双方经过了一轮又一轮的较量。博弈中也有知名企业, 着眼于长期利益考虑, 打出客户是上帝的旗帜, 从产品设计、制造、包装、售后服务多环节处处为客户着想, 尽管付出了很多, 但得到的更多, 企业与客户实现了共赢, 实现了均衡。企业与供应商:现实中的一些企业违背合同, 长期拖欠贷款, 有的甚至成为呆坏帐;长期形成了“三角债”, 使社会资金链条断裂, 严重影响社会资金周转。而一些供应商提供一些质次价高的商品, 或者贿赂厂家个别当权者, 他们之间相互勾结损害企业利益, 但也有一些与供应商协作很好的企业, 彼此恪守信用, 以诚相待, 相互协作, 实现共赢。企业与竞争者:现实市场经济运行中, 一些行业部门内竞争异常激烈, 有以质量求生存的, 也有以降低成本而获利的, 有追求市场占有率的, 也有打广告宣传战的、价格战的。一些企业在竞争中败下阵来, 而另一些企业在竞争中获利, 竞争的结果往使消费者从中受益, 但也有些企业彼此协作, 结成价格联盟, 实现共赢。企业与环境保护部门:一些企业如农药厂、造纸厂、皮革厂、印染厂等在生产的同时也给环境造成污染, 居民社区、农业、环境等受害者与厂家进行了多年的交涉, 国家为此制定了相关法律。但由于这些企业追求的自身利益最大化, 不愿购买或已经购买了环保设备也不使用, 暗地排污, 而一旦被查处, 轻者被罚款, 重者甚至被关闭。
三、企业利益相关方约束、协调与均衡
(一) 利益相关方价值取向对企业经营者的约束机制
根据与公司管理的相关程度, 利益相关者可划分为多个层次, 与公司管理者相对应, 利益相关者一般包括股东 (所有者) 、员工、顾客、合作商以及社会责任 (含政府、社区等) 五个主要群体。由于企业利益相关者价值取向不同, 追求的目标也存在较大的差异。股东追求自身利益最大化;员工不仅追求工资奖金, 还要有精神上的追求;顾客追求货真价实, 售后服务;合作商追求诚信, 合作愉快;政府相关部门如税务部门需企业按章纳税等。尽管在短期内, 企业管理者可以忽视来自利益相关者的约束。就长期看来, 如果公司管理者忽视利益相关者的价值取向和文化认识, 就会受到强有力的约束, 这种约束机制主要是通过市场进行的。具体来讲, 就是公司治理的市场约束机制, 包括经理人市场、兼并收购及证劵市场等。当公司因利益相关者消极行为而导致绩效低下和市场竞争力缺乏时, 公司治理的市场机制就可以发挥作用。另一种重要的约束董事会及经理人的市场机制是收购接管, 也就是通过收购一家公司足够的股票从而取得其控股权。尽管基于公司文化的利益相关者约束要通过市场机制发生作用, 使这一治理方式具有间接性和长期性的特点, 但这一约束对于公司的生存和发展却起着及其重要的作用, 从根本上决定了公司效率与可持续发展。因此企业的经营者应与利益相关方进行充分协调, 兼顾相关方的利益, 充分调动相关方的积极性, 在追求企业利益最大化的同时, 也使相关方利益最大化。
(二) 基于产权、契约理论规范和协调相关者利益分配
产权理论和企业“现代契约观”的形成为利益相关者理论奠定了经济学基础, 而契约由于具备了当事人规范和协调相互之间的利益关系提供合同保障的性质, 给企业利益关系分析提供了一个切入点。将企业定位为一组组契约关系的集合体, 实质上就是将经济学研究面向了人与人之间的关系, 由于人的行为本身的不确定性以及信息不对称和机会主义的存在, 企业内部必须有一套合理的监督或者就是约束———激励机制, 以保障剩余索取权和控制权在企业中合理有效的分配, 而决定这一权利分配格局的关键则在于各当事人在企业中相对地位的大小, 影响各方地位的有物的因素 (物力资本) 和人的因素 (人力资本) 以及关系。企业本质上是利益相关者围绕权益的获取和保护形成的权力网, 是关于企业所有权 (包括剩余索取权和控制权) 分配的一个动态谈判过程, 要实现这一过程公平和效率的统一, 必须创造能够确保充分契约自由的公平制度环境。由于利益相关者各自的谈判力不同, 决定了其在企业中的权益份额的差异, 并且随着当事人谈判力的变化, 会导致企业所有权结构的变化, 从而导致企业治理结构的演变。
(三) 博弈导致各项制度、法规的制定, 并促使利益相关方的权益均衡
所谓制度, 是由利益相关方在多次博弈中逐渐建立起来的, 需要通过体制改革来对人们的行为方式进行调整, 促使各种利益得以更好的发挥“相互兼容”。由此可见, 会计理论或制度的建立和完善便是“委托人-受托人”之间不断在博弈中逐渐形成和完善起来, 最终使会计制度达到“纳什均衡”状态。目前, 应该明确社会制度变迁的目标是帕累托改进。会计制度改革必须要通过社会的多次, 重复博弈向帕累托改进迈进直至“帕累托最优”, 任何一项社会制度和会计政策都必须是“合作性博弈”、“纳什均衡状态”。会计改革的最终选择必然是“公认”化的均衡制度, 并使解决会计问题的会计制度和会计政策最终成为政府和市场中的组织共同愿望接受的、违反了它就会受到惩罚的市场规则。制度的出现主要是为了解决人们社会生活中普遍存在的“囚徒困境”弈局和其他协调博弈问题。如果一个社会反复的出现和面临“囚徒困境”弈局的话, 那么, 它就因应演化出某种行为规则, 以避免反复出现的非效率的均衡策略的采用。而且, 这个规则应成为社会惯例, 它规定了在重复博弈情况下当事人的行为, 并且将被他们所遵循。
参考文献
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最大相关性 第7篇
滚动轴承是旋转机械中的重要组成零部件, 其状态正常与否决定了整个系统的性能好坏。当轴承出现局部损伤或缺陷时, 轻则使设备产生噪声、振动异常, 重则损坏设备, 因此研究滚动轴承的状态监测及故障诊断方法具有重要意义[1]。
当轴承处于早期故障阶段时, 由故障产生的冲击成分通常比较微弱, 并淹没于强烈的背景噪声中, 因此想要准确提取出故障特征频率信息相对困难, 探寻轴承的早期故障诊断方法也一直是故障诊断领域的热点和难点。文献[2]利用小波相关滤波的降噪特性, 将相关滤波降噪方法和包络谱相结合, 提出了基于小波相关滤波包络分析的轴承早期故障特征提取方法;为确定由故障引起的共振调制边频带, 文献[3]提出了共振解调结合小波包系数熵阈值降噪的综合算法;为准确判断故障类型, 文献[4]将双重Q因子分析方法用于轴承早期故障诊断中, 原信号被分解成高共振成分和低共振成分, 并利用低Q因子来提取故障冲击成分;文献[5]采用基于互相关系数和峭度准则的经验模态分解 (EMD) 降噪方法对信号进行预处理, 再利用谱峭度选取最佳滤波参数, 最后使用带通滤波和包络解调进行故障诊断。上述各种方法在轴承早期故障诊断应用中均取得了一定的效果。
1977年, Wiggins将最小熵概念引入到盲解卷积问题处理中, 提出了最小熵解卷积方法, 并被广泛应用到地震波处理、超声检测及机械故障诊断等领域[6,7]。最近, McDonald等[8]提出了一种新的解卷积方法———最大相关峭度解卷积 (MCKD) , 该方法以相关峭度最大化为目标, 充分考虑了信号中冲击成分的周期特性, 旨在突出运算结果中的连续脉冲序列, 本文尝试将其引入到滚动轴承故障诊断领域。然而MCKD方法的运算结果受解卷积周期参数T影响严重, 为避免实际故障信号处理过程中该参数盲目选择对解卷积效果的影响, 笔者以包络谱稀疏度作为指导标准来选择最佳的解卷积周期参数, 并提出了基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法, 模拟早期故障信号及全寿命周期加速试验信号均验证了该方法的正确性。
1 基本原理介绍[8]
1.1 相关峭度和稀疏度
零均值信号y (n) (n=1, 2, …, N) 关于周期参数T的相关峭度表达式为
相关峭度是在峭度基础上提出的概念, 当T=0时, 相关峭度即退化为峭度, 该指标由于考虑了冲击成分的周期特性, 因此适合衡量信号中具有特定周期的脉冲序列所占的比重, 与峭度相比, 相关峭度更强调冲击成分的连续性。
稀疏度是反应信号稀疏特性的统计参量, 信号y (n) 的稀疏度表达式为[9]
当信号的幅值分布相对均匀、差别不大时, 信号的稀疏性较弱, 稀疏度指标较小, 而当信号中出现少量尖脉冲、个别位置幅值突出时, 信号则呈现出较强的稀疏特性, 稀疏度指标也随之增大。
1.2 最大相关峭度解卷积
假设yn为一个冲击信号, hn为冲击信号yn通过周围环境及路径时的传输衰减响应, xn为实际采集到的信号, 以上过程可用公式表示为
为便于分析, 在此先不考虑噪声en的影响, 则MCKD算法的本质是寻找一个有限脉冲响应 (FIR) 滤波器, 通过输出信号xn恢复输入信号yn, 即
其中, [f1f2…fL]T=f是长度为L的滤波器系数。
为使解卷积结果突出连续尖脉冲, 该算法以信号的相关峭度KC为评定标准, 并将其作为目标函数以求得最优结果, 即
上述优化求解问题等价于求解方程:
由式 (4) 和式 (5) 可以得到如下表达式:
以矩阵的形式将式 (7) 重新表述为
整理式 (8) 可得
由于已知:
则最终的滤波器系数可通过下式得到
1.3 MCKD的数值实现过程
通过上述分析可归纳出最大相关峭度解卷积算法的具体数值实现步骤:
(1) 首先确定一个解卷积周期参数T;
(2) 根据实测信号x计算XT、X0T和 (X0X0T) -1;
(3) 设定好FIR滤波器的长度L, 并假设初始滤波器系数f=[00…1-1…00]T;
(4) 利用式 (10) 计算滤波后的信号y;
(5) 通过y分别计算α0、α1和β;
(6) 根据式 (11) 得到新的滤波器系数f;
(7) 比较每次迭代过程的相关峭度变化量ΔKC (T) 与阀值ε的大小, 如果ΔKC (T) >ε, 则返回步骤 (4) , 否则结束整个循环, 其中阀值ε是一个较小正数, 用于控制迭代次数 (本文设定的阀值ε=0.01) 。
(8) 最终的解卷积信号可由式 (10) 得到。
2 故障诊断流程
滚动轴承处于故障早期阶段时, 冲击特征微弱, 而最大相关峭度解卷积可实现信号的解卷积运算, 突出信号中的连续脉冲, 因此适合处理轴承早期故障信号。笔者研究后发现, 在分析实际故障信号时, MCKD算法的处理结果受解卷积周期参数T影响严重, 理论上, 如果参数T与故障冲击的间隔点相等, 则可获得最好的解卷积效果, 然而实际故障信号的脉冲间隔是未知的, 因此选择最佳的解卷积周期参数、有效突出信号中隐含的周期性脉冲序列是利用MCKD算法进行轴承故障诊断的关键。
稀疏度能够有效反应信号的稀疏特性, 可用于评价故障信号解卷积处理的效果, 然而时域信号的稀疏度容易受单个或少量大幅值脉冲的影响, 因此直接以时域信号的稀疏度作为评价标准并不合适, 而将信号转换到频域, 计算包络谱的稀疏度则可有效避免这一缺陷。在分析滚动轴承早期故障信号时, 经过MCKD算法处理后的信号如果周期性冲击特性不明显, 则解卷积信号包络谱各频率处的幅值相差不大, 没有峰值突出的成分, 包络谱稀疏度相对较小;如果信号中出现较明显的周期性连续脉冲, 则包络谱的相应频率处会出现较大谱峰, 稀疏度也将随之增大。鉴于上述分析, 本文以包络谱稀疏度为指导标准来搜寻最佳的解卷积周期参数, 并提出基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法, 具体的诊断流程如下:
(1) 计算滚动轴承各部件理论故障特征频率。根据轴承结构参数分别计算轴承内圈、外圈、滚动体和保持架的故障特征频率fi、fo、fb和fc。
(2) 设定最佳解卷积周期参数的搜寻中心。为加快参数的搜索速率, 减少不必要的运算, 设定Ti、To、Tb和Tc为4个搜寻中心点, 其中Ti=|fs/fi|, To=|fs/fo|, Tb=|fs/fb|, Tc=|fs/fc|, fs为采样频率, |·|表示四舍五入取整。
(3) 确定搜索范围。由于实际故障特征频率与理论计算值之间存在一定差别, 如果仅在4个搜寻中心点处寻找最佳解卷积周期参数, 很可能造成遗漏或产生偏差, 而以中心点为中心确定一个搜索范围, 在搜索范围内做进一步小范围搜索则可有效避免此类现象发生。从计算成本角度考虑, 为加快运算速率本文选择在中心点左右5个点范围内搜索, 确定了[Ti-5, Ti+5]、[To-5, To+5]、[Tb-5, Tb+5]和[Tc-5, Tc+5]4个搜索范围 (每个范围内有11个连续的数值点) , 在处理不同信号时, 搜索范围大小可根据具体情况作适当缩放调整。
(4) 筛选最佳参数。以搜索范围内的数值点为解卷积周期参数, 按顺序变化数值点, 分别利用MCKD算法对故障信号进行处理, 并计算所获信号的包络谱稀疏度, 得到4条解卷积周期-包络谱稀疏度曲线。MCKD算法处理原信号时解卷积周期参数越合理, 所获解卷积信号中包含的故障特征成分越多, 解卷积信号包络谱中特征频率及其倍频处谱峰越突出, 包络谱呈现出越强的稀疏特性, 稀疏度值也相对较大, 因此包络谱稀疏度指标可有效评价解卷积周期参数设置的合理性, 选择曲线中稀疏度最大值点对应的参数即为最佳解卷积周期参数Tm。
(5) 轴承故障诊断。设定MCKD算法的解卷积周期为Tm, 对原故障信号进行处理, 并计算解卷积信号的包络谱, 将包络谱中幅值明显的频率成分与理论故障特征频率进行对比, 从而判断滚动轴承的故障类型。
3 早期故障模拟信号分析
为验证基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法的可靠性, 本文通过向实测振动信号中添加高斯白噪声来模拟早期故障信号。首先在千鹏故障 (QPZZ) 试验平台上利用内置电路 (ICP) 压电加速度传感器采集轴承内圈故障振动信号, 采样频率为12 800Hz, 分析点数为8192, 传动轴转速为1440r/min, 滚动轴承各部件的理论故障特征频率如表1所示。
Hz
大部分文献利用模拟信号验证所提出的轴承早期故障诊断方法的有效性时, 均采用故障模型来模拟早期故障信号, 为更接近实际工况, 本文直接向实测信号中添加较重噪声来模拟轴承早期故障信号, 早期故障信号信噪比rSN为-12dB, 计算公式为
式中, ν、νn分别为实测振动信号和噪声的有效值。
振动信号和模拟早期故障信号如图1所示。
通过对比可发现, 添加白噪声后, 实测振动信号中明显的规律性冲击完全被噪声所掩盖, 图2所示是对模拟早期故障信号直接作包络谱分析得到的结果, 包络谱中没有出现峰值明显的频率成分。
利用本文提出的方法对信号进行分析, 结果如图3所示。首先需确定最佳解卷积周期参数的搜索范围, 根据采样频率及各部件故障特征频率计算得到[70, 80]、[105, 115]、[208, 218]和[1315, 1325]4个搜寻范围。以这4个范围内的数值点为MCKD算法的解卷积周期参数, 依照顺序不断变动参数, 分别对模拟早期故障信号作最大相关峭度解卷积运算, 并计算获得信号的包络谱稀疏度, 得到图3a所示的4条解卷积周期-包络谱稀疏度曲线 (T-S曲线) 。分析这些曲线后发现最大稀疏度指标对应的解卷积周期为75, 由此确定最佳解卷积周期参数Tm=75, 设定MCKD算法的解卷积周期参数为75并对信号进行处理, 结果如图3b所示。与原信号对比后发现, 解卷积信号中冲击成分明显增多, 并呈现出一定的规律性。图3c为解卷积信号的包络谱, 图中内圈故障特征频率fi及其倍频、转频fr及其倍频、特征频率的转频调制边带等成分处谱线峰值明显, 由此可断定, 轴承内圈存在缺陷, 诊断结果与实际情况相符。
仿真信号分析表明, 当信号中与故障相关的冲击特征被较强背景噪声淹没时, 如果直接对其做包络谱分析, 可能无法有效提取出特征频率信息, 而利用本文提出方法对原信号进行分析后, 能够获得较理想的处理效果, 实现轴承故障类型的准确判断。
4 应用实例分析
实例分析数据来自于NSFI/UCR智能维护系统中心的滚动轴承全寿命周期加速试验数据[10], 试验台转轴上同时安装了4个轴承, 转速恒定在2000r/min, 约26 671N的径向载荷通过弹性系统加载到轴和轴承上, 每个轴承的轴向和径向各安装了一个PCB公司生产的353B33型高灵敏度ICP加速度传感器, 图4给出了轴承和传感器的安装位置, 表2为试验轴承各部件的理论故障特征频率。
Hz
利用NI DAQCard-6062E采集卡采集振动信号, 采样频率为20kHz, 共进行了3组全寿命加速试验, 其中第2组试验持续了164h, 共采集984个文件, 采样间隔为10min, 每次采集20 480个点, 试验结束后发现1号轴承外圈出现局部损伤, 说明第2组试验中只有该轴承的数据为全寿命数据, 本文便对该轴承的实测数据进行分析, 图5为轴承振动信号的均方根值趋势图。
图5中均方根值的变化趋势基本反映了轴承从正常状态到故障状态的全过程。在7020min之前, 轴承运行相对稳定;当运行至7020min时, 振动信号均方根值发生微小突变, 表明轴承状态发生异常;在7020~9000min时间段内, 均方根值上下浮动, 但变化幅度不大, 说明轴承故障程度并不严重;当运行时间超过9000min后, 轴承振动信号均方根值呈连续递增变化趋势, 并在9790min时达到最大, 此时轴承已达到寿命极限, 出现严重故障。由于轴承早期故障的冲击特征较微弱, 容易被噪声掩盖而无法直接从原始波形中观察到, 所以振动信号的均方根值对早期故障并不敏感。
为验证本文方法在轴承早期故障诊断应用上的可靠性, 对5410min时采集的信号进行分析, 分析点数为8192, 实测信号如图6所示, 通过波形观察不到明显的故障特征, 对信号做进一步包络谱分析, 如图7所示, 也没有发现幅值较高的频率成分。
下面利用本文方法对信号进行处理, 结果如图8所示。首先根据采样频率fs=20kHz、轴承内圈特征频率fi=296.9Hz、外圈特征频率fo=236.4Hz、滚动体特征频率fb=140Hz及保持架特征频率fc=14.8Hz得到最佳周期参数的搜索中心和范围, 其中获得的4个搜索中心分别为Ti=67, To=85, Tb=143, Tc=1351, 与搜索中心相对应的4个搜索范围分别为[62, 72]、[80, 90]、[138, 148]、[1346, 1356], 继而绘制出图8a中的T-S曲线。通过分析可知解卷积周期为85时稀疏度指标最大, 则85即为最佳的解卷积周期参数Tm, 设定MCKD算法的解卷积周期参数为85并对实测信号进行处理, 所得结果如图8b所示。进一步计算解卷积信号的包络谱, 结果如图8c所示, 包络谱中外圈故障特征频率fo及其谐波处幅值突出, 由此可断定轴承外圈存在局部损伤, 理论分析结果与实际情况完全一致。
为进一步验证基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的早期故障诊断方法的优势, 利用文献[5]中基于EMD降噪和谱峭度的轴承早期故障诊断方法对实测信号进行分析, 结果如图9所示。图9a为EMD降噪后得到的信号, 通过计算降噪信号的快速峭度图 (结果如图9b所示) 获得最佳带通滤波中心及滤波带宽, 对滤波信号作包络谱分析, 结果如图9c所示, 图中没有出现任何频率尖峰, 无法提取出故障特征频率信息。图10是利用文献[6]中基于最小熵解卷积的轴承微弱故障特征提取方法对原信号进行分析得到的结果, 图10b中仅外圈特征频率2倍频和3倍频处谱线幅值偏高, 但是峰值不够突出, 诊断效果与本文方法相比差距明显。滚动轴承全寿命周期加速试验数据对比分析结果表明, 本文所述方法在实际轴承诊断应用中具有一定优势, 能够有效提取出早期故障阶段的微弱特征信息。
5 结语
本文提出了基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法, 仿真和试验信号分析表明, 该方法具有一定准确性和可靠性。笔者提出利用包络谱稀疏度指标来筛选最佳解卷积周期参数, 旨在起到一个抛砖引玉的效果。
摘要:滚动轴承处于早期故障阶段时, 特征信号微弱, 并且受环境噪声影响严重, 因此故障特征提取困难。针对这一问题, 将最大相关峭度解卷积算法应用于轴承故障诊断, 并通过包络谱稀疏度来筛选最佳解卷积周期参数, 提出了基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法。利用最佳参数相对应的最大相关峭度解卷积算法对原信号进行处理, 得到解卷积信号后计算其包络谱, 通过分析包络谱中幅值突出的频率成分来判断故障类型。早期故障仿真信号及实测全寿命数据分析结果表明, 该方法可有效应用于轴承早期故障诊断。
关键词:滚动轴承,稀疏度,最大相关峭度解卷积,故障诊断
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