静态分析

工程分析的问题可以依其解答是否随时间而变而区分成两大类别：其反应与时间无关的静态分析（static analysis，或称为稳态分析，steady-state analysis）及其反应随时间而变的动态分析（dynamic analysis）。对于结构分析而言，动态分析又可分成及暂态分析（transient analysis）、模态分析（modal analysis）、和谐响应分析（harmonic response analysis）三种（事实上还有其它类别的动态分析，但较少用到）。

较完整的力平衡方程式可以表述为：等号的右边代表作用在结构上的外力，这个外力 {F} 和等号的左边的三个力形成平衡的关系：惯性力（inertia force）、阻尼力（damping force）、及弹性力（elastic force）。惯性力是质量乘上加速度 。阻尼力是结构物因为所有外部的摩擦（譬如结构与空气间）或内部的摩擦（结构材料内部本身）所引起的阻力。阻尼力通常被简化成与速度成正比，而正比系数 [C] 称为阻尼系数。弹性力等于弹性系数乘以位移。

通常在变形速度和加速度均很小时，可以忽略惯性力和阻尼力项，公式简化成为静力平衡方程式。工程上所说的静态分析就是在静力平衡方程式指导下进行的理论计算或者借助工程仿真软件进行的仿真计算。对于实际工程系统和机械结构，往往模型复杂，靠理论计算很难解决问题，现有应用最广的方法是借助有限元理论和有限元软件进行建模和计算。

参考：

李辉煌著《ANSYS工程分析-基础与观念》

王守信主编《有限元法教程》

一、计算机科学静态分析

在计算机科学领域，静态分析指的是一种在不执行程序的情况下对程序行为进行分析的理论、技术。详见程序静态分析。

二、经济学静态分析

(一)简介

简单地说就是抽象了时间因素和具体变动的过程，静止地孤立地考察某些经济现象。它一般用于分析经济现象的均衡状态以及有关经济变量达到均衡状态所需要的条件。 常用的静态分析法有：相对数分析法、平均数分析法、比较分析法、结构分析法、因素替换分析法、综合计算分析法、价值系数分析法等。

(二)指标

静态分析指标有总量指标、相对指标、平均指标、标志变异指标等。

1.总量指标

总量指标又称绝对指标，或简称绝对数，是反映社会经济现象在一定时间、地点、条件下规模或绝对水平的综合指标。

(1)总量指标的种类

①按总量指标反映现象总体内容不同分为：单位总量（指总体单位总数）；标志总量（指总体单位某一数量标志值的总和）。

②按总量指标所反映的时间不同分为：时期指标（时期数）和时点指标（时点数），如，总产值、销售量为时期数；年末人口数、设备台数为时点数。

③按计量单位不同分为：实物指标；价值指标；劳动量指标。

(2)总量指标的计算

①直接计量法：要求对总体所有单位进行登记、汇总。

②推算和估算法：推算法有因素关系推算法、比例关系推算法和平衡关系推算法；估算法是运用抽样推断的方法估算总量指标。

2.相对指标

相对指标是两个有联系的统计指标进行对比的比值。也称为相对数。表现形式：①系数和倍数；②成数，无名数；③百分数、千分数、万分数；④复名数，有名数。

①计划完成相对数：指一定时期社会经济现象的实际完成数与计划数之比。其作用是考核、反映计划完成的程度（进度）。计算方法为：计划完成相对数=（实际完成数/计划数）*100%

超额完成（或未完成）绝对数=实际完成数－计划数。

派生公式如下：

A产量、产值增长百分数：计划完成相对数=[（100% 实际增长%）/（100% 计划增长%）]*100%

B产品成本降低百分数：计划完成相对数=[（100%-实际降低%）/（100%-计划规定降低%）]*100%

C计划执行进度相对数的计算方法：计划执行进度=（计划期内某月累计完成数/本期计划数）*100%

D长期计划的检查方法：

第一水平法：将计划末期实际完成数与同期计划规定数之比。计算公式为：计划完成相对数=（计划期末年实达水平/计划期末年应达水平）*100%用于检查计划期内最后一年应达到的水平 如计划期末工业总产值、农业总产值、各种产品的产量等。

第二累计法：计划期内各年累计实际完成数与同期计划规定的累计数之比。计算公式为：计划完成相对数=（计划期内各年累计完成数/同期计划规定的累计数）*100% 用于检查计划期内各年应达到的累计数 如计划期末基本建设投资额、造林面积、新增生产能力等

②结构相对数：指部分占全体的比例，其作用是反映事物的内部构成、性质、质量及其变化。计算公式为：结构相对数=（总体某部分的数值/总体的数值）*100%。特点是，各部分所占比重之和为100%或1。分子与分母位置不能互换。

③比例相对数：指同一总体某一部分数值与另一部分数值对比的比值。其作用是反映总体各部分间的内在联系与比例关系。（同一总体不同部分比较）计算公式为：比例相对数=（总体中某一部分数值/同一总体另一部分数值）。特点是，分子分母同属一个总体，而且分子与分母的位置可以互换。

④比较相对数：指同一时间的同类指标在不同空间对比的比值。其作用是反映同类现象在不同空间的数量差异，发现先进与后进。计算公式为：比较相对数=（某地区某一现象数值/另一地区同一现象数值）*100%。特点是，用百分数或倍数表示，分子和分母可以互换。若以数值小的为母项则计算结果大于100%或1，反之小于100%或1。

⑤强度相对数：指两个性质不同而又相互联系指标之比。其作用是：①反映一国一地的发展水平、力量强弱。②反映事物存在的密度、普遍程度、运动强度、负担强度。③反映经济效益的高低。计算公式为：强度相对数=某一现象数值/另一现象数值。特点是，有正指标和逆指标之分，数值大小与强度成正比为正指标，反之为逆指标。有些指标分子与分母可互换。计量单位常用复名数。

(三)静态分析的正态分布

3.平均指标同质总体某一数量标志在一定时间、地点、条件下所达到的一般水平，是总体的代表值，它描述分布数列的集中趋势。

①平均指标的特点：同质性、代表性、抽象性。

②平均指标的作用：可以比较同类现象在不同单位、不同地区间的平均水平；可以比较同类现象在不同时期的平均水平；可用于研究事物之间的依存关系。

③平均指标种类：分为数值平均数（算术平均数，调和平均数，几何平均数）以及位置平均数（众数，中位数）。

(四)应用

1. 评价投资效益的静态分析法

静态分析流程

(1)投资回收期法 投资回收期法是以企业每年的净收益来补偿全部投资得以回收需要的时间。根据回收期的长短来评价项目的可行性及其效益的高低。计算投资回收期的公式为：Tp=Iv / E

(2) 投资报酬率法

投资报酬率的分析也被广泛应用于评价各种投资方案，其计算公式如下：R=(E-D)/ Iv

2.财务分析:比率分析法

财务分析有三种基本方法：静态分析、趋势分析和同业比较。其中，静态分析是趋势分析和同业比较的基础。财务静态分析是指对一家上市公司一定时期或时点的财务数据和财务指标进行分析。通过静态分析，我们寻找上市公司会计报表存在的问题和风险，或者说，寻找调查分析的重点。

在财务分析中，比率分析用途最广，但也有局限性，突出表现在：比率分析属于静态分析，对于预测未来并非绝对合理可靠。比率分析所使用的数据为帐面价值，难以反映物价水准的影响。

比率分析法，是以同一期财务报表上的若干重要项目间相关数据，互相比较，用一个数据除以另一个数据求出比率，据以分析和评估公司经营活动，以及公司目前和历史状况的一种方法。它是财务分析最基本的工具。

由于公司的经营活动是错综复杂而又相互联系的。因而比率分析所用的比率种类很多，关键是选择有意义的，互相关系的项目数值来进行比较。同时，进行财务分析的除了股票投资者以外，还有其他债券人、公司管理当局、政府管理当局等，由于他们进行财务分析的目的、用途不尽相同，因而着眼点也不同。作为证券投资者，主要是掌握和运用以下2种比率来进行财务分析：

(1)反映公司获利能力的比率。主要有资产报酬率、资本报酬率、股价报酬率、股东权益报酬率、股利报酬率、每股帐面价值、每股盈利、价格盈利比率，普通股的利润率、价格收益率、股利分配率、销售利润率、销售毛利等、营业纯利润率、营业比率、税前利润与销售收入比率等等。

(2)反映公司偿还能力的比率。可划分为两类：

①反映公司短期偿债能力的比率。有流动性比率、速动比率、流动资产构成比率等等；

②反映公司长期偿债能力的比率。有股东权益对负债比率、负债比率、举债经营比率、产权比率、固定比率、固定资产与长期负债比率、利息保障倍数等。

③反映公司扩展经营能力的比率。主要透过再投资率来反映公司内部扩展经营的能力，通过举债经营比率、固定资产对长期负债比率来反映其扩展经营的能力。

④反映公司经营效率的比率，主要有应收帐款周转率、存款周转率、固定资产周转率、资本周转率、总资产周转率等。

三、利率期限结构的静态分析

利率期限结构均值

以中国的利率期限结构为例。要研究国债的利率期限结构，首先得推导出利率期限结构，从国债的市场价格信息中构建出利率和期限的对应关系。鉴于拟合利率曲线的模型和方法很多，加上中国国债市场自身的特殊性，必须选择适当的模型来估算出中国国债的利率期限结构曲线。利率期限结构估计可以利用市场上观察到的债券价格数据来拟合期限结构。最先从国债价格数据估算期限结构的是McCulloch(1971，1975)，他首先应用二次、三次多项式样条函数的方法来估计利率期限结构，为数量拟合法开创了先河，并引发了很多学者对其样条方法做一定改进。比较著名的有Vasicek和Fong(1982)的指数样条法和Steeley(1991)的B样条和Chambers等(1984)提出的指数多项式模型、Nelson和Siegel(1987)提出的简约模型、Fama和Bliss(1987)提出的息票剥离法以及Linton等(2001)提出的非参数估计方法。

要求一种方法能构造出连续光滑的收益率曲线，有足够的灵活度产生不同形状的利率曲线，而且能很好地拟合市场的交易价格数据。本文基于中国市场的实际情况，采用了Vasicek和Fong(1982)提出的指数样条法。根据指数样条法，利用中国上交所2002年4月1日至2005年8月31日国债的现货交易收盘价和各上市国债的基本信息，对中国国债利率期限结构进行静态估计，从而得到每天的国债利率期限结构的数据，到期期限从0.5年至20年，每一个到期期限都有相应的即期利率。总共有830个交易日，从而有830天的利率期限结构，这样就可以得到中国国债利率期限结构的时间序列。

选取即期利率曲线的几个关键利率变量做一个描述性分析，以期对中国国债利率期限结构的静态特征有一个初步的认识。选取的关键利率变量有0.5年期、1年期、5年期、10年期、20年期的即期利率，分别代表着短期、中期和长期的即期利率水平。选取即期利率的另外两个重要变量斜度和凸度，在这里斜度定义为S，计算公式为：S=r[,10]-r[,0.5]，即0.5年期和10年期即期利率的差异，凸度定义成C，计算公式为：C=r[,6]-0.5*(r[,2] r[,10])，即凸度等于6年期即期利率减去2年期和10年期即期利率的等额平均值。

首先，对利率期限结构各个期限的即期利率求均值，从右图可以看出，在2002年4月1日到2005年8月31日期间，上交所国债平均利率期限结构曲线呈向上倾斜的状态，和同时期银行存款利率曲线的倾斜方向基本一致。但是，即期利率曲线倾斜的程度并不大，较低期限溢价反映市场对未来提高利率的谨慎预期，即期利率曲线末端逐渐走平，一定程度上反映了国内市场对长期券种的过度投机。图1中均值即期利率的上轴线定义为各个期限即期利率的均值加上其一个标准差，均值即期利率的下轴线定义成各个期限即期利率的均值减去其一个标准差。可以看到，0.5年期即期利率范围大概从1.5%到2.1%，10年期即期利率的范围大概从2.7%到4.6%，20年期即期利率的范围大概从3.5%到4.8%。

更加详细的中国国债即期利率的静态信息可以看表1，列举出关键利率变量的一些基本统计特征，可以看到各个期限的即期利率、斜度和凸度都不服从正态分布。

表1　中国国债即期利率的描述性统计特征

即期利率 均值 最大值 最小值 标准差 偏度 峰度

1年 2.04% 2.99% 1.36% 0.41%0.82688 -0.39487 0.0001

5年 3.34% 4.89% 2.03% 0.87%0.44062 -1.27666 0.0001

10年 3.63% 5.42% 2.43% 0.94%0.38265 -1.35330 0.0001

20年 4.21% 5.58% 3.33% 0.66%0.36016 -1.46935 0.0001

斜度 1.81% 3.64% 0.40% 0.81%0.13720 -1.28996 0.0001

凸度 0.45% 1.17%-0.35% 0.28%0.295765 -0.23896 0.0001

4.损益平衡分析法

损益平衡分析是一种短期静态分析，它是在分析期间假设一些变量不变，寻找项目对于某一变量而言在什么点上正好盈亏平衡。

(1)公式推导如下

设产量为Q(额定)，销售价格为P ,总固定成本为F ,单位变动成本为q则方案收入R = Q * P；方案成本C = F q * Q

① 求盈亏平衡时的价格P*

令R = C，得到盈亏平衡时的价格

P* = ( F Q *q )/ Q

② 求盈亏平衡时产量Q*

令R = C，得到盈亏平衡时产量

Q* = F / (P–q )

③ 求盈亏平衡时生产能力的利用率（BEP）

BEP = Q* / Q

(2)寻找优劣平衡点的基本思想

假设两个方案的总成本受一个共同的变量x的影响，且两个方案的成本均可表示为x的函数，TC1=f1(x),TC2=f2(x)．当TC1=TC2，即f1(x)=f2(x)，若解出f1(x)=f2(x)时的x值，就得到两个方案的优劣平衡点。