指數(shù)平滑法是一種比較常用的時間序列預(yù)測法。其原理是任一期的指數(shù)平滑值是本期實際觀察值與前一期指數(shù)平滑值的加權(quán)平均,這種方法融合了新舊價值信息,賦予較新信息更大的權(quán)重。
這樣做的重要意義是,因為預(yù)測上,越接近現(xiàn)在的信息越比較可信,而越遠的信息,歷史陳舊則可信程度沒有那么充足。指數(shù)平滑法就是抓住這個特點,賦予最新的數(shù)據(jù)較高的權(quán)重,而其他數(shù)據(jù)隨著時間的增加,其權(quán)重也隨之降低。
一般來說,當(dāng)時間序列數(shù)據(jù)呈穩(wěn)定的水平趨勢時,選擇較小的α值,為0.05到0.2之間;當(dāng)時間序列數(shù)據(jù)有波動,但長期趨勢變化不大,可選稍大的α值,常在0.1-0.4之間;當(dāng)時間序列數(shù)據(jù)波動很大,長期趨勢變化幅度較大,是明顯且迅速的上升或下降趨勢時,宜選擇較大的α值,可在0.6-0.8之間,以使模型靈敏度高些,迅速跟上數(shù)據(jù)的變化;當(dāng)時間序列數(shù)據(jù)是上升(或下降)的發(fā)展趨勢,a應(yīng)取較大的值,在0.6-1之間。
比如有以下13期的實際需求數(shù)據(jù)
通過圖例,實際需求還是比較穩(wěn)定,因此初始α值選擇0.2。而第0期的預(yù)測值為21054,通過一次指數(shù)平滑公式
得出結(jié)果如下:
盡管如此,這個0.2的值是否適合了,憑此計算出的預(yù)測值21021,是否也值得可信。
一般來說,為了讓選擇的α值適合,預(yù)測和實際之間的MAPE(Mean Absolute Percentage Error, 平均絕對百分比誤差)要達到最優(yōu)化。
因此,0.2的取值計算得出的MAPE為3.25%
規(guī)劃求解可以幫忙我們求出適合的α值,讓MAPE值最小。
但是規(guī)劃求解有個缺陷,就是取值只能大于等于0,而指數(shù)平滑的α值應(yīng)為0到1之間,因此規(guī)劃求解即可取0也可以取值1,就是有點矛盾。當(dāng)然要解決這個還是有辦法的,但是不在本篇討論中。
先看一下結(jié)果。約束計算下,如果α為0的時候,MAPE最小,為3.14%。這個情況下,下一期的預(yù)測值為21054。
不過如果初始期預(yù)測值為21706的時候,通過規(guī)劃求解,可以得出MAPE在α值取值0.4左右的時候,為3.51%
那么,這情況下指數(shù)α可以考慮取值0.4來計算。從圖例來看,取值0.4也比較符合這個特點:當(dāng)時間序列數(shù)據(jù)有波動,但長期趨勢變化不大,可選稍大的α值,常在0.1-0.4之間。
這是對指數(shù)選擇的一個不錯的方法。
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