Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Адаптивные модели прогнозирования
Пример 11. В табл. 48 (см. также рис. 35) приведены данные о ежемесячном спросе на бензин () в компании Yukong Oil из Южной Кореи за период с января 1992г. по июнь 1996г.[2] Требуется построить предиктор Хольта для расчета прогнозных оценок спроса на бензин в ближайшие три месяца. Т а б л и ц а 48
Ежемесячный спрос на бензин (тыс. баррелей/день) в компании Yukong Oil
Рис. 35. Динамика спроса на бензин
Решение с помощью MS Excel 1. Деление множества наблюдений на три части: с 1 по 48 наблюдение будут использованы для оценки параметров адаптивного полинома первой степени; с 49 по 51 – для настройки параметра ; с 52 по 54 – для проверки предикторной точности модели. 2. Определение начальных значений коэффициентов модели , и задание начальных значений параметров экспоненциального сглаживания , . 3. Расчет текущих значений коэффициентов предиктора Хольта Оформление результатов этих расчетов в виде табл. 49. Т а б л и ц а 49 Текущие значения коэффициентов предиктора Хольта
4. Определение оптимальных значений параметров сглаживания, для чего используется группа наблюдений, которые были выделены для этих целей. С помощью построенного адаптивного полинома получим прогнозные оценки для Вычислим относительные прогнозные ошибки Путем изменения параметров сглаживания определим те его значения и , при которых максимальная относительная ошибка станет минимальной. Оптимальными значениями в нашем случае оказались и , при которых относительные ошибки соответственно равны –1,29%; 1,27%; –1,00%. 5. Пересчет табл. 49 с использованием оптимальных значений параметров сглаживания (см. табл. 50). Т а б л и ц а 50 Текущие значения коэффициентов предиктора Хольта при оптимальных значениях параметров сглаживания
6. Проверка прогностических свойств модели на данных контрольной выборки Таким образом, построенная модель позволяет получать прогнозные оценки достаточно высокой точности. 7. Получение модели для проведения прогнозных расчетов на три периода , , для чего необходимо досчитать табл. 60, используя контрольные наблюдения. 8. Получение прогнозных оценок и построение графиков фактических и расчетных значений (см. рис. 36). Рис. 36. Прогнозирование спроса на бензин с помощью модели Ч. Хольта Решение с помощью STATISTICA 1. Ввод исходных данных. 2. Вызов модуля «Прогноз/Серия времени» (Статистика / Дополнительные Линейные/Нелинейные модели / Прогноз/Серия времени). 3. Выбор переменной для анализа (Variables / Var1, см. рис. 37).
Рис. 37. Выбор переменных для анализа 4. Переход на вкладку Seasonal and Non-Seasonal Exponential Smoothing (Сезонное и несезонное экспоненциальное сглаживание, см. рис. 38). С целью получения результатов, идентичных результатам, полученным в MS Excel, необходимо выбрать: Linear Trend: Holt (Линейный тренд: Хольт); Alpha (Альфа) – 0,01; Gamma (Гамма) – 0,04; User-def. initial value (Начальное значение, выбираемое пользователем) – 82,3; Initial trend (Начальный тренд) – 1,3; Forecast (Прогнозировать) – 3 cases (наблюдения). Далее следует нажать на кнопку «Summary: Exponential smoothing» («Результаты анализа: Экспоненциальное сглаживание»), появится окно с таблицей, аналогичной табл. 51.
Рис. 38. Вкладка Seasonal and Non-Seasonal Exponential Smoothing (Сезонное и несезонное экспоненциальное сглаживание)
Т а б л и ц а 51 Результаты анализа: Экспоненциальное сглаживание
Окончание табл. 51
Как видно из табл. 51, прогнозные значения, полученные в STATISTICA, мало отличаются от значений, рассчитанных в Excel. Однако в STATISTICA предусмотрено больше возможностей по автоматическому оцениванию начальных значений и поиску оптимальных параметров. Чтобы ими воспользоваться необходимо: 1) перейти на вкладку Grid search (Поиск на сетке, см. рис. 39). Здесь надо задать узлы сетки, на которой происходит поиск параметров (Start parameter at – начать с параметра, Increment by – с шагом, Stop at – остановится на). Система переберет все значения параметров на заданной сетке и определит наилучшие значения, с которыми следует провести сглаживание; 2) щелкнуть по кнопке Perform grid search (Выполнить поиск на сетке). В результате появится таблица, представленная на рис. 40. В верхней строке таблица показаны лучшие значения параметров (Альфа = 0,1 и Гамма = 0,1) а также оцененные системой начальные значения S0 = 81,35 и T0 = 1,894. Кроме того, в таблице приведены значения шести критериев, по которым проводился поиск оптимальных параметров: Mean Error (Средняя ошибка), Mean Abs Error (Средняя абсолютная ошибка), Sum of Squares (Сумма квадратов), Mean Squares (Среднее квадратов), Mean % Error (Средний процент ошибки), Mean Abs % Error (Средний процент абсолютной ошибки). Заметим, что критерий («минимальное значение максимальной ошибки, в %»), который был использован при проведении расчетов в Excel, в системе STATISTICA не предусмотрен.
Рис. 39. Вкладка Grid search (Поиск на сетке)
Рис. 40. Таблица результатов поиска лучших параметров на сетке 3) вернуться на вкладку Seasonal and Non-Seasonal Exponential Smoothing (Сезонное и несезонное экспоненциальное сглаживание) и щелкнуть по кнопке «Summary: Exponential smoothing» («Результаты анализа: Экспоненциальное сглаживание»). В результате появится окно с таблицей, аналогичной табл. 52. Т а б л и ц а 52 Результаты анализа: Экспоненциальное сглаживание
Заметим, что прогнозные значения в табл. 52 отличается от ранее полученных значений. Это объясняется тем, что расчеты проводились, во-первых, при разных начальных значениях, а во-вторых, при разных параметрах. Пример 12. Требуется сравнить прогностические возможности предиктора Хольта с адаптивным полиномом Брауна. Для этого необходимо построим адаптивный полином по данным табл. 48. Решение с помощью MS Excel 1. Определение с помощью обычного МНК коэффициенты и полинома , которые используются для расчета начальных значений экспоненциальных средних) , . Заметим, что в качестве первоначального значения параметра сглаживания было выбрано . 2. Расчет экспоненциальных средних первого и второго порядка а также коэффициентов адаптивного полинома Оформление результатов расчетов в виде табл. 53. Т а б л и ц а 53 Экспоненциальные средние первого и второго порядка и коэффициенты адаптивного полинома
Окончание табл. 53
3. Определение оптимального значения параметра сглаживания, для чего необходимо использовать группу наблюдений, которые были выделены для этих целей. Получение с помощью построенного адаптивного полинома прогнозных оценок для и вычисление относительных прогнозных ошибок Путем изменения параметра сглаживания определим то его значение , при котором максимальная относительная ошибка станет минимальной. Оптимальным значением оказалось , при котором относительные ошибки соответственно равны –1,59%; 0,97%; –1,31%. 4. Пересчет табл. 53 для с целью контрольного прогнозного расчета (см. табл. 54). Прогнозные расчеты на контрольной выборке позволяют сделать вывод, что прогностические возможности предиктора Хольта и адаптивного полинома Брауна практически не отличаются.
Т а б л и ц а 54 Экспоненциальные средние первого и второго порядка и коэффициенты адаптивного полинома при оптимальном значении
5. Построение графиков фактических и расчетных значений ежемесячного спроса на бензин (см. рис. 41). Заметим, что график модели Р. Брауна, настроенной на получение прогнозных оценок для , имеет вид прямой. Рис. 41. Прогнозирование спроса на бензин с помощью модели Р. Брауна
Пример 13. Предположим,что президента холдинга «ВТД», интересует динамика числа акционеров. В частности, ему необходимо по данным предыдущих лет (см. табл. 55) построить модель для прогнозирования количества владельцев акций в зависимости от стоимости акции и размера дивидендов. Т а б л и ц а 55 Динамика числа владельцев акций холдинг «ВТД» и влияющих на нее факторов
Решение с помощью MS Excel 1. Определение начальные значения для построения адаптивной регрессионной модели и по первым восьми наблюдениям. Для этого: 1) вычислим матрицу и найдем к ней обратную , . 2) сформируем вектор и получим начальные значения вектора оценок коэффициентов адаптивной регрессионной модели , . Таким образом, регрессионная модель с начальными значениями коэффициентов записывается в следующем виде: . 2. Осуществление адаптивной корректировки коэффициентов регрессионной модели в предположении, что значение параметра сглаживания . Для этого: 1) получим прогнозную оценку ; 2) рассчитаем ; 3) вычислим ; 4) сформируем корректирующий вектор ; 5) рассчитаем прогнозную ошибку для вновь поступившего наблюдения и умножим на эту ошибку корректирующий вектор ; 6) получим скорректированный по вновь поступившему наблюдению вектор коэффициентов адаптивной регрессионной модели . Таким образом, регрессионная модель с обновленными коэффициентами имеет вид . 3. Настройка параметра , для чего: 1) рассчитаем прогнозную оценку и соответствующую ошибку предсказания . 2) подберем параметр сглаживания таким образом, чтобы минимизировать ошибку. Минимальная по абсолютной величине ошибка была получены при . Оценки коэффициентов модели при таком значении параметра сглаживания равны . 4. Пересчет обратной матрицы 5. Корректировка коэффициентов модели по 10-му наблюдению с использованием полученной обратной матрицы 6. Пересчет обратной матрицы с учетом значения факторов 10-го наблюдения . 7. Корректировка вектора оценок коэффициентов модели таким же образом, как и на предыдущих шагах, с использованием обратной матрицу и последнее (11-е) наблюдение. В окончательном виде модель для прогнозирования количества владельцев акций холдинга записывается следующим образом: . Пример 14. Предположим, что требуется разработать новый тариф на электроэнергию. Для этого необходимо построить модель для прогнозирования расходов населения на оплату электроэнергии в зависимости от размера потребления электроэнергии, цены 1 кВт/ч и количества потребителей. Данные для расчетов представлены в табл. 56.
Т а б л и ц а 56 Динамика расходов населения на электроэнергию и факторов на нее влияющих
Решение с помощью MS Excel 1. Деление множества наблюдений на три части: с 1 по 18 наблюдение будем использовать для определения начальных значений; с 17 по 22 – для настройки параметра адаптации модели; 23 и 24 – для проведения контрольных прогнозных расчетов. Группу наблюдений для одновременной обработки будем формировать путем комбинирования наблюдений, которые уже участвовали в построении модели, и тех, которые еще не использовались, т.е. на первом шаге адаптации будут обрабатываться с 17 по 20 наблюдение, а на втором – с 19 по 22. 2. Определения начальных значений по первым 18 наблюдениям , . 3. Проведение промежуточных расчетов по корректировке коэффициентов модели при ; . ; ; ; ; . Получим окончательные значения корректирующего вектора: . После первого шага адаптации вектор оценок коэффициентов модели выглядит следующим образом: . 4. Расчет постпрогнозных оценок , , и их относительных ошибок , . 5. Настройка параметра адаптации , руководствуясь критерием «минимум максимальной относительной ошибки», и пересчет коэффициентов модели с этим оптимальным значением . 6. Пересчет обратной матрицы , используя 17 – 20 наблюдения 7. Выполнение расчетов, аналогичных тем, которые были проведены выше, но для наблюдений 19–22 и пересчитанной обратной матрице и получение скорректированного вектора оценок коэффициентов модели, а также новой обратной матрице . 8. Проведение контрольных прогнозных расчетов, используя значения факторов в 23-м и 24-м наблюдениях ; . Результаты расчетов свидетельствую о достаточно хороших прогностических свойствах модели. 9. Корректировка вектора оценок коэффициентов модели уже известным нам образом, используя обратную матрицу и группу из последних четырех (с 20 по 24) наблюдений, в которую включена контрольная выборка. В окончательном виде модель для прогнозирования расходов на оплату электроэнергии записывается следующим образом: .
Задание 12. По данным табл. 57 для автомобиля марки Ford построить две модели: модель Хольта и модель Брауна. Для обеих моделей провести оптимальную настройку параметров адаптации. Сравнить на контрольной выборке из последних трех наблюдений точность предсказания по этим моделям. Осуществить прогнозные расчеты (), используя более точную модель. Задание 13. По данным табл. 57 для автомобилей Nissan построить прогнозную модель Хольта с адаптивным механизмом Брауна и сравнить ее по точности предсказания на контрольной выборке из пяти последних наблюдений с моделью в виде адаптивного полинома Брауна первого порядка. Предусмотреть оптимальную настройку параметров сглаживания. По лучшей модели осуществить прогноз объема продаж автомобилей этой марки для . Date: 2016-02-19; view: 1217; Нарушение авторских прав |