アクチュアリーのためのPython入門（ファイルの構成）

アクチュアリーのためのPython入門（第14回）

ファイルの構成の整理

📚 アクチュアリーのためのPython入門
この記事は入門編の一部です。
▶ 目次はこちら

はじめに

今回は大きな新機能をしません。
代わりに、これまで作成してきたコードの構造を整理します。
前回は、

• 保険料レートの作成
• 保険料積立金レートの作成

を行いました。
続いて、複数商品・複数年齢の将来収支まで行いたいのですが、
すべてを1つのファイルに書き続けると、

• コードが長くなる
• 役割が混在する
• 修正の影響範囲が見えにくくなる

などの問題が発生します。
そこで今回は、コードをその役割ごとにファイルで分割していきます。

今回のポイントについて

1. 共通部分
   まず、商品共通の部分を切り出します。

   • 死亡率
   • 生命表
   • 計算基数
   • 収入現価・支出現価
   • 端数処理のroundhu関数
   • 年満期を変換するparse_term関数

   これらは養老でも定期でも終身保険でも共通ですのです。
   これを1つのファイルにします。
   ここではcore.pyとしておきます。
    

2. 次に商品固有のロジックは商品ごとに分けます。

   • endowment.py
   • term.py
   • whole.py

   それぞれのファイルでは、

   • 保険料の計算
   • 保険料積立金の計算
   • 解約返戻金の計算
   • 将来収支の計算前提
   • 将来収支の計算

   を扱います。
   将来収支の計算前提と計算のロジックは、
   いずれ別のファイルに切り離すかもしれませんが、
   今回は分かりやすさを重視して、
   商品ごとのファイルに入れておきます。

ファイルの構成について

• core.py
• endowment.py
• term.py
• whole.py

は同一の作業フォルダにおきます。
仮にフォルダ名をworkだとすると、

work/
├── core.py
├── endowment.py
├── term.py
└── whole.py

core.pyはコードを移行するだけなので、
特に注意する点はありません。

商品別のファイルの内容は、endowment.pyを例にあげます。
最初にcore.pyの内容を読み込むためのコードを置きます。

endowment.py

from core import *

あとは養老保険の

• 営業保険料
• 純保険料
• 保険料積立金
• 解約返戻金

を計算する関数を置きます。

emdowment.py

# 養老保険
# 営業保険料の計算
def PremE(sex, start_age, term):
    n = parse_term(term, start_age)
    # 予定事業費
    alpha = 0.025
    delta = 0.02
    gamma = 0.00215
    beta = 0.03
    # 営業保険料の計算
    An = Axn(sex, start_age, n)
    an = axn(sex, start_age, n)
    value = (An + alpha + gamma * an) / ((1 - beta - delta) * an)
    # 端数処理
    value = roundhu(value, 6)
    return value

# 純保険料の計算
def netPremE(sex, start_age, term):
    n = parse_term(term, start_age)
    return Axn(sex, start_age, n) / axn(sex, start_age, n)

# 保険料積立金の計算
def ResE(sex, start_age, term, t):
    n = parse_term(term, start_age)
    benefit = Axn(sex, start_age + t, n - t)
    income = netPremE(sex, start_age, n) \
        * axn(sex, start_age + t, n - t)
    value = Decimal(str(benefit)) - Decimal(str(income))
    return roundhu(value, 6)

# 解約返戻金の計算
def SVE(sex, start_age, n, t):
    if t <= 10:
        surrender_fact = 0.025 * (1 - t / min(n , 10))
    else:
        surrender_fact = 0
    value = ResE(sex, start_age, n, t) - Decimal(str(surrender_fact))
    return max(roundhu(value, 6),0)

続いて、将来収支の前提条件と、キャッシュフローの計算を置きます。
前回までと少しだけ異なり、性別を入れるようにしています。

endowment.py

# アサンプションの設定 ###################
c_period = 10  # 計算する期間
c_term = 10    # 保険期間
c_sex = "M"    # 性別
c_age = 40     # 加入年齢
k = 0.7        # 死亡指数
qwx = [0.02] * len(qx[c_sex])    # 解約率
amount = 1000000    # 保険金額

# 残存表の作成 #################
# 初期生存者数
l0 = 100000
lx = [l0]
dx = []
wx = []
# 生命表の作成
for t in range(c_period):
    q = qx[c_sex][c_age + t]
    w = qwx[t]
    next_d = lx[-1] * q * k 
    next_w = lx[-1] * w
    next_l = lx[-1] - next_d - next_w
    lx.append(next_l)
    dx.append(next_d)
    wx.append(next_w)

# 保険金額の推移
lx_amt = [l * amount for l in lx]
dx_amt = [d * amount for d in dx]
wx_amt = [w * amount for w in wx]

# キャッシュフローの項目
inprem = []    # 保険料収入
benefit = []   # 保険金支払い
surrender = [] # 解約返戻金支払い
expenses = []  # 事業費
netcash = []   # キャッシュフロー結果

P = float(PremE(c_sex, c_age, c_term)) # 保険料をfloat型へ
# キャッシュフローの計算
for t in range(0,c_period):
    inprem.append(lx_amt[t] * P)     # 保険料の収入
    if t == c_term - 1:              # 死亡保険金＋満期返戻金の支払い
        benefit.append((lx_amt[t] - wx_amt[t]))
    else:                            # 死亡保険金の支払い
        benefit.append(dx_amt[t])
    W = float(SVE(c_sex, c_age, c_term, t + 1)) 
    surrender.append(wx_amt[t] * W)   # 解約返戻金の支払い
    expenses.append(inprem[t] * 0.1)  # 事業費の支払い
    # キャッシュフローの計算
    netcash.append(inprem[t] - benefit[t] - surrender[t] - expenses[t])

ここまでの結果を確認してみます。

print("t", "inprem", "benefit", "surrender", "expenses","netcash")
for t in range(0, c_period):
    print(t, int(inprem[t]/1000000), int(benefit[t]/1000000), \
          int(surrender[t]/1000000), int(expenses[t]/1000000), \
          int(netcash[t]/1000000))

結果は次のようになります。

0 10755 82 148 1075 9448
1 10531 88 341 1053 9047
2 10311 93 527 1031 8658
3 10094 99 706 1009 8279
4 9882 104 879 988 7909
5 9673 111 1045 967 7548
6 9467 119 1205 946 7195
7 9265 129 1359 926 6850
8 9066 139 1507 906 6513
9 8870 80823 1649 887 -74489

保険料積立金も加えた収支は、
次のようにします。
保険料積立金を性別のある計算式に置き換えています。

endowment.py

# 収支（期末保険料積立金を加える）
reserve =[]  # 保険料積立金
inout =[]    # 収支の結果
for t in range(0,c_period):
    # 期末Vの計算
    if t == 0:
        # 初年度はV額そのまま
        V = float(ResE(c_sex, c_age, c_term, 1))
        reserve.append(lx_amt[1] * V)
    elif t == c_term - 1:
        # 最終年度は全額取り崩し
        V = float(ResE(c_sex, c_age, c_term, t))
        reserve.append( - lx_amt[t] * V)
    else:
        # その他はV繰入額を計算
        Vt = float(ResE(c_sex, c_age, c_term, t))
        Vt1 = float(ResE(c_sex, c_age, c_term, t + 1))
        reserve.append(lx_amt[t+1] * Vt1 - lx_amt[t] *Vt)
    
    # 収支の計算
    inout.append(netcash[t] - reserve[t])

計算結果を確認すると、次のようになります。

for t in range(0,c_period):
    print(t, int(inprem[t]/1000000), int(benefit[t]/1000000), \
        int(surrender[t]/1000000), int(expenses[t]/1000000), \
        int(reserve[t]/1000000), int(inout[t]/1000000))

0 10755 82 148 1075 9493 -45
1 10531 88 341 1053 9155 -107
2 10311 93 527 1031 8825 -167
3 10094 99 706 1009 8504 -225
4 9882 104 879 988 8192 -282
5 9673 111 1045 967 7886 -337
6 9467 119 1205 946 7586 -390
7 9265 129 1359 926 7293 -443
8 9066 139 1507 906 7007 -494
9 8870 80823 1649 887 -73945 -544

まとめ

今回は、

• ファイル構成の整理
• 共通部分と商品ロジックの分離
• 養老保険を例にした将来収支の確認

を行いました。

数式そのものはこれまでの延長ですが、
コードを整理したことで、
商品を追加するなどの拡張をしやすくすることができます。

今後もpythonの勉強を進めることによって、
拡張できるような内容があれば追加していきます。

---

📚 ナビゲーション
◀ 前の記事
保険料積立金レート表の作成

▶ 次の記事
複数のCFを合計する

📚 目次
アクチュアリーのためのPython入門