數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)分析方法.ppt

數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)分析專題之一 時(shí)間序列預(yù)測(cè) 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)分析的兩個(gè)主要方面 時(shí)間序列預(yù)測(cè)回歸分析預(yù)測(cè) 內(nèi)容簡(jiǎn)介 時(shí)間序列的概念和組成時(shí)間序列預(yù)測(cè)的步驟衡量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的指標(biāo)移動(dòng)平均模型和指數(shù)平滑模型趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型季節(jié)指數(shù)模型 一 時(shí)間序列預(yù)測(cè)概述 1 時(shí)間序列時(shí)間序列就是一個(gè)變量在一定時(shí)間段內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)上觀測(cè)值的集合 這些觀測(cè)值是按時(shí)間順序排列的 時(shí)間點(diǎn)之間的間隔是相等的 可以是年 季度 月 周 日或其它時(shí)間段 常見的時(shí)間序列有 按年 季度 月 周 日統(tǒng)計(jì)的商品銷量 銷售額或庫(kù)存量 按年統(tǒng)計(jì)的一個(gè)省市或國(guó)家的國(guó)民生產(chǎn)總值 人口出生率等 一 時(shí)間序列預(yù)測(cè)概述 2 時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法定性分析方法定量分析方法外推法 找出時(shí)間序列觀測(cè)值中的變化規(guī)律與趨勢(shì) 然后通過對(duì)這些規(guī)律或趨勢(shì)的外推來確定未來的預(yù)測(cè)值 包括 移動(dòng)平均和指數(shù)平滑法趨勢(shì)預(yù)測(cè)法季節(jié)指數(shù)法因果法 尋找時(shí)間序列因變量觀測(cè)值與自變量觀測(cè)值之間的函數(shù)依賴關(guān)系 因果關(guān)系 回歸分析 然后利用這種函數(shù)關(guān)系和自變量的預(yù)計(jì)值來確定因變量的預(yù)測(cè)值 一 時(shí)間序列預(yù)測(cè)概述 無趨勢(shì) 線性趨勢(shì) 非線性趨勢(shì) 季節(jié)成分 3 時(shí)間序列成分趨勢(shì)成分 顯示一個(gè)時(shí)間序列在較長(zhǎng)時(shí)期的變化趨勢(shì)季節(jié)成分 反映時(shí)間序列在一年中有規(guī)律的變化循環(huán)成分 反映時(shí)間序列在超過一年的時(shí)間內(nèi)有規(guī)律的變化不規(guī)則成分 不能歸因于上述三種成分的時(shí)間序列的變化 二 時(shí)間序列的預(yù)測(cè)步驟 第一步 確定時(shí)間序列的類型即分析時(shí)間序列的組成成分 趨勢(shì)成分 季節(jié)成分 循環(huán)成分 第二步 選擇合適的方法建立預(yù)測(cè)模型如果時(shí)間序列沒有趨勢(shì)和季節(jié)成分 可選擇移動(dòng)平均或指數(shù)平滑法如果時(shí)間序列含有趨勢(shì)成分 可選擇趨勢(shì)預(yù)測(cè)法如果時(shí)間序列含有季節(jié)成分 可選擇季節(jié)指數(shù)法第三步 評(píng)價(jià)模型準(zhǔn)確性 確定最優(yōu)模型參數(shù)第四步 按要求進(jìn)行預(yù)測(cè) 三 移動(dòng)平均模型和指數(shù)平滑模型 適用于圍繞一個(gè)穩(wěn)定水平上下波動(dòng)的時(shí)間序列 1 移動(dòng)平均模型利用平均使各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的觀測(cè)值中的隨機(jī)因素互相抵消掉 以獲得關(guān)于穩(wěn)定水平的預(yù)測(cè)將包括當(dāng)前時(shí)刻在內(nèi)的N個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的觀測(cè)值的平均值作為對(duì)于下一時(shí)刻的預(yù)測(cè)值 N應(yīng)選擇得使MSE極小化 例1 某汽油批發(fā)商在過去12周內(nèi)汽油的銷售數(shù)量如表所示 試在Excel工作表中建立一個(gè)移動(dòng)平均預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)第13周的汽油銷量 實(shí)例 移動(dòng)平均模型 三 移動(dòng)平均模型和指數(shù)平滑模型 三 移動(dòng)平均模型和指數(shù)平滑模型 2 指數(shù)平滑模型 改進(jìn)移動(dòng)平均預(yù)測(cè)模型 將計(jì)算平均值時(shí)對(duì)于不同時(shí)期觀測(cè)值的權(quán)數(shù)設(shè)置得不同 近期的權(quán)數(shù)較大 遠(yuǎn)期的權(quán)數(shù)較小 三 移動(dòng)平均模型和指數(shù)平滑模型 指數(shù)平滑的疊代算法 例2 利用例1的數(shù)據(jù)在Excel工作表中建立一個(gè)指數(shù)平滑預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)第13周的汽油銷量 實(shí)例 指數(shù)平滑模型 實(shí)例 使用控件求解最優(yōu)跨度和最優(yōu)平滑指數(shù) 例4 例5 利用例1的數(shù)據(jù)在Excel工作表中建立一個(gè)利用函數(shù)和控件來控制移動(dòng)跨度 平滑指數(shù)的移動(dòng)平均模型和指數(shù)平滑預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)第13周的汽油銷量 試探索共有幾種利用MSE求最優(yōu)跨度和平滑系數(shù)的途徑 四 趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型 對(duì)于含有線性趨勢(shì)成分的時(shí)間序列 可以將預(yù)測(cè)變量在每一個(gè)時(shí)期的值和其對(duì)應(yīng)時(shí)期之間的線性依賴關(guān)系表示為 利用使均方誤差MSE極小的原則確定系數(shù)a與b 就可得到直線趨勢(shì)方程 以此求得每一個(gè)Xi所對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值 四 趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型 求解a和b的三種方法 利用Excel內(nèi)建函數(shù)INTERCEPT 和SLOPE 利用數(shù)組函數(shù)LINEST 利用規(guī)劃求解工具求解預(yù)測(cè)值的四種方法 利用線性趨勢(shì)方程直接計(jì)算利用Excel內(nèi)建函數(shù)TREND 利用Excel內(nèi)建函數(shù)FORECAST 用特殊方法拖動(dòng)觀測(cè)值所在范圍 實(shí)例 趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型 例3 針對(duì)NorthwindTraders公司月銷售額時(shí)間序列 建立趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型 并預(yù)測(cè)該公司未來3個(gè)月的銷售額 五 Holt模型 實(shí)例 Holt預(yù)測(cè)模型 例6 某商場(chǎng)兩年內(nèi)各個(gè)月份的空調(diào)機(jī)銷售額數(shù)據(jù)如下表所示 假定商場(chǎng)空調(diào)機(jī)前年最后一個(gè)月的銷售額為42 前年銷售額的平均月增長(zhǎng)幅度為2 93 試建立一個(gè)Holt模型對(duì)商場(chǎng)未來的銷售額進(jìn)行預(yù)測(cè) 商場(chǎng)各個(gè)月份空調(diào)銷售額 六 季節(jié)指數(shù)模型 對(duì)于既含有線性趨勢(shì)成分又含有季節(jié)成分的時(shí)間序列 須對(duì)其成分進(jìn)行分解 這種分解建立在以下乘法模型的基礎(chǔ)上 其中 Tt表示趨勢(shì)成分 St表示季節(jié)成分 It表示不規(guī)則成分 由于不規(guī)則成分的不可預(yù)測(cè) 因此預(yù)測(cè)值就可表示為趨勢(shì)成分和季節(jié)成分的乘積 六 季節(jié)指數(shù)模型 建立季節(jié)指數(shù)模型的一般步驟 第一步 計(jì)算每一季 每季度 每月等等 的季節(jié)指數(shù)St 第二步 用時(shí)間序列的每一個(gè)觀測(cè)值除以適當(dāng)?shù)募竟?jié)指數(shù) 消除季節(jié)影響 第三步 為消除了季節(jié)影響的時(shí)間序列建立適當(dāng)?shù)内厔?shì)模型并用這個(gè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè) 第四步 用預(yù)測(cè)值乘以季節(jié)指數(shù) 計(jì)算出最終的帶季節(jié)影響的預(yù)測(cè)值 實(shí)例 季節(jié)指數(shù)模型 例7 某工廠過去4年的空調(diào)機(jī)銷量如下表所示 這些數(shù)據(jù)有明顯的季節(jié)性波動(dòng) 試建立一個(gè)季節(jié)指數(shù)模型來預(yù)測(cè)第5年每個(gè)季度的空調(diào)機(jī)銷量 四年內(nèi)每季度的電視機(jī)銷量表 實(shí)例 季節(jié)指數(shù)模型 實(shí)例 季節(jié)指數(shù)模型 例8 某工廠過去四個(gè)5年的納稅情況如右表所示 這些數(shù)據(jù)有明顯的季節(jié)性波動(dòng) 試建立一個(gè)季節(jié)指數(shù)模型來預(yù)測(cè)下一個(gè)5年的納稅情況 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)是時(shí)間序列的四種EXCEL工作表預(yù)測(cè)模型移動(dòng)平均模型指數(shù)平滑