1 of 22

ΓΕΝΙΚΑ

ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΟΥΣ ΤΟΜΕΙΣ

-ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ

-ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

-ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΣΤΗΝ ΔΙΟΙΚΗΣΗ

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΕΣ

Στατιστικολόγοι-Παλινδρόμηση, κινούμενους μέσος όρος

Μηχανικοί-φίλτρα

Οικονομολόγοι-οικονομετρικά πρότυπα, εκθετική εξομάλυνση

Επιχειρήσεις-εξειδικευμένες μέθοδοι

2 of 22

ΓΕΝΙΚΑ

ΑΝΑΓΚΗ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΣΤΗΝ ΔΙΟΙΚΗΣΗ

Ανάγκη γνώσης μελλοντικών τιμών μεγέθους: Εξαρτάται από πολλούς παραμέτρους όπως φύση του προβλήματος, η ύπαρξη στατιστικών στοιχείων, ο χρόνος που αφορούν τα στοιχεία, η απαιτούμενη ακρίβεια, το κόστος της πρόβλεψης

ΤΡΕΙΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ

  1. Έλλειψη στοιχείων παρελθόντος
  2. Ύπαρξη δεδομένων παρελθόντος-χρονοσειρά
  3. Επίδραση από εξωτερικούς παράγοντες- οικονομετρικά υποδείγματα, επιστημονικά μοντέλα.

ΧΡΟΝΙΚΟΣ ΟΡΙΖΟΝΤΑΣ ΧΡΗΣΗΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑΣ

Μέχρι δύο χρόνια- καλύτερα ένας χρόνος για ασφάλεια

ΌΧΙ μακροχρόνιες προβλέψεις για βραχυχρόνιες αποφάσεις και το αντίθετο.

Βραχυχρόνιες προβλέψεις (< 6 μήνες), Μεσοχρόνιες προβλέψεις (>6 μήνες, <2χρόνια), Μακροχρόνιες προβλέψεις.

3 of 22

ΕΙΔΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΤΥΠΩΝ

ΓΕΝΙΚΑ

Σειρά αριθμών-Νόμος μεταβολής αριθμών

Μαθηματικό πρότυπο – Διαχωρισμός συνεχούς τάσης από ακανόνιστες διακυμάνσεις.

ΣΤΑΘΕΡΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

zt=a+et

zt=η τιμή της μεταβλητής που παρατηρήθηκε στον χρόνο t

a=η άγνωστη σταθερή τιμή

et= οι τυχαίες αποκλίσεις από τη σταθερή τιμή

Όπου Ε(et)=0 και V(et)=σe2

4 of 22

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

5 of 22

ΕΙΔΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΤΥΠΩΝ

ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

zt=a+βt+et

zt=η τιμή της μεταβλητής που παρατηρήθηκε στον χρόνο t

a=η άγνωστη τιμή της μεταβλητής για χρόνο t=0

β=ο άγνωστος ρυθμός μεταβολής

t=ο χρόνος

et=οι τυχαίες αποκλίσεις

Όπου Ε(et)=0 και V(et)=σe2

ΠΡΩΤΕΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΧΡΟNOΣΕΙΡΑΣ

Έστω η χρονοσειρά zi, i=1,2,3…..n

Πρώτες διαφορές: Δzi=zi+1-zi

Σταθερό πρότυπο: Δzi=0

Γραμμικό πρότυπο:Δzi=β (σταθερά)

6 of 22

ΕΙΔΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΤΥΠΩΝ

ΕΚΘΕΤΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

Για μεγέθη που μεταβάλλονται γεωμετρικά με τον χρόνο

zt=aβt+et

zt=η τιμή της μεταβλητής που παρατηρήθηκε στον χρόνο t

a=η άγνωστη τιμή της μεταβλητής για χρόνο t=0

β=ο άγνωστος γεωμετρικός ρυθμός μεταβολής

t=ο χρόνος

et=οι τυχαίες αποκλίσεις

Όπου Ε(et)=0 και V(et)=σe2

ΧΕΙΡΙΣΜΟΣ ΕΚΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΤΥΠΟΥ

-ως γραμμικό πρότυπο

log(zt)=log(a)+tlog(β)+etm

- Αντικαθιστώντας τις διαφορές zi+1-zi λόγους zi+1/zi

7 of 22

ΕΙΔΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΠΡΟΤΥΠΩΝ

ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

zt=a+βt+γt2/2+et

ΔΕΥΤΕΡΕΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΧΡΟNOΣΕΙΡΑΣ

Έστω η χρονοσειρά zi, i=1,2,3…..n

Δεύτερες διαφορές: Δ’zi=Δzi-Δzi-1=zi+1-2zi+zi-1

Σταθερό πρότυπο: Δ’zi=0

Γραμμικό πρότυπο:Δ’zi=0

Πολυωνυμικό πρότυπο: Δ’zi=γ(σταθερό)

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΟ ΕΚΘΕΤΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

log(zt)=log(a)+tlog(β)+t2log(γ)+etm

ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΟ ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ:

ΕΠΟΧΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

zt=(a+βt)γt+et γt: εποχικός συντελεστής τον χρόνο t

8 of 22

ΓΕΝΙΚΑ

Βασική ιδέα: Επιλογή του a το οποίο ελαχιστοποιεί την παρακάτω συνάρτηση:

Η ελαχιστοποίηση επιτυγχάνεται για

δηλαδή η πρόβλεψη αντιστοιχεί στην μέση τιμή των προηγούμενων όρων της χρονοσειράς.

ΑΠΛΟΣ ΚΙΝΟΥΜΕΝΟΣ ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ

Το a υπολογίζεται από τις Ν τελευταίες τιμές της σειράς

Το a είναι η πρόβλεψη για για οποιοδήποτε i>t.

Γρήγορος τρόπος υπολογισμού του κινούμενου μέσου όρου:

kt=kt-1+(zt-zt-N)/N

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

9 of 22

-Μεθοδολογία επιλογής του Ν

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Η ζήτηση των τελευταίων ημερών για έναν ορισμένο τύπο ηλεκτροκινητήρα είναι 19, 24, 22, 19, 20, 16 κομμάτια. Ποια προβλέπεται να είναι η ζήτηση για την επόμενη ημέρα;

-Μειονεκτήματα απλού κινούμενου μέσου όρου: ι) ίση σημασία σε όλα τα δεδομένα ιι) Διατήρηση Ν δεδομένων.

ΑΠΛΗ ΕΚΘΕΤΙΚΗ ΕΞΟΜΑΛΥΝΣΗ (Εκθετική εξομάλυνση πρώτης τάξης)

Η έννοια του σταθμικού μέσου όρου. Αντικειμενική συνάρτηση (0<β<1):

Λύση του προβλήματος ελαχιστοποίησης:

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

10 of 22

Γρήγορος τρόπος υπολογισμού:

Απλοποίηση: Έστω c=1-β και t πολύ μεγάλο ώστε βt να τείνει στο 0 τότε

Et=czt+(1-c)Et-1

Τι τιμές παίρνει το c;

Et: παρούσα πρόβλεψη

Et-1: προηγούμενη πρόβλεψη

zt: παρούσα τιμή της χρονοσειράς

c: σταθερά εξομάλυνσης

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

11 of 22

Η εκθετική εξομάλυνση ως συνδυασμός πρόβλεψης και πραγματικής τιμής

Et=Et-1+c(zt-Et-1)

Επιλογή παραμέτρων εκθετικής εξομάλυνσης

Μέση ηλικία χρησιμοποιούμενων δεδομένων:

Κινούμενος μέσος όρος: (N-1)/2

Εκθετική εξομάλυνση: (1-c)/c

Εξισώνοντας τα παραπάνω: c=2/(N+1)

Στην πράξη: 0.01<c<0.30

Πλεονεκτήματα μεθόδων εξομάλυνσης

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

12 of 22

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Ένα εργοστάσιο που ειδικεύεται στην παραγωγή λεβήτων κεντρικής θέρμανσης θέλει να προβλέψει τον αριθμό λεβήτων που θα πουλήσει τον επόμενο μήνα. Οι πωλήσεις που έκανε του τελευταίους 10 μήνες είναι 54, 44, 42, 54, 53, 55, 41, 45, 41, 60 αντίστοιχα. Να βρείτε την πρόβλεψη για τον 11ο μήνα με χρήση σταθερού προτύπου. Ποια η πρόβλεψη για τον 12ο μήνα αν τον 11ο η πώληση είναι 52 λέβητες;

Βήμα 1: Ελέγχουμε αν πράγματι το σταθερό πρότυπο είναι σωστή επιλογή βάζοντας τα δεδομένα σε διάγραμμα.

Βημα 2: Βρίσκουμε τον μέσο όρο των 10 μηνών. Η τιμή αυτή είναι η πρόβλεψη για τον 11ο μήνα. Μετά βρίσκουμε τον μέσο όρο των 11 μηνών και η τιμή αυτή αποτελεί την πρόβλεψη για τον 12ο μήνα. SOS! Έχοντας το μέσον όρο των 10 μηνών k10 μπορούμε να βρούμε τον μέσο όρο των 11 μηνών k11 με ελάχιστο κόπο ως k11=k10*10/11+z11/11.

Υποσημείωση: Στον παραπάνω υπολογισμό ο αριθμός των δεδομένων Ν άλλαξε από 10 σε 11 όταν προστέθηκε ο 11ος μήνας. Για κινούμενο μέσο όρο (π.χ. Ν=10) ο αριθμός Ν είναι σταθερός και ο καινούριος μέσος όρος βρίσκεται από την σχέση

k11=k10+(z11-z1)/10

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

13 of 22

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

Η ζήτηση πού έχει ένα ορισμένο ανταλλακτικό που χρησιμοποιείται για την συντήρηση των εγκαταστάσεων μιας βιομηχανίας τους τελευταίους 12 μήνες είναι 15, 10, 12, 17, 19, 18, 17, 12, 14, 13, 15, 17. Να επιλεγεί η σταθερά εξομάλυνσης που θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τις προβλέψεις ζήτησης στο μέλλον με εκθετική εξομάλυνση.

Βήμα 1: Επιβεβαιώνουμε το ότι οι τιμές που μας δίνονται περιγράφονται από το σταθερό πρότυπο.

Βήμα 2: Εκτιμούμε την ελάχιστη και την μέγιστη τιμή της σταθεράς εξομάλυνσης c. Χωρίζουμε το ενδιάμεσο διάστημα σε ίσα υποδιαστήματα και βρίσκουμε τις τιμές του c που θα εξεταστούν.

Βημα 3: Για την καθεμία από αυτές τις τιμές του c:

Α)Υπολογίζουμε τα Εi για i=2,3,….12 από τον τύπο Εi=Ei-1+c(zi-Ei-1). Επειδή δεν έχουμε εναλλακτική για να ξεκινήσουμε την διαδικασία θεωρούμε Ε1=z1.

Β)Βρίσκουμε τις διαφορές μεταξύ πρόβλεψης και πραγματικής τιμής του zi παίρνουμε τα τετράγωνα τους (δηλαδή υπολογίζουμε τα (zi-Ei-1)2 για i=2,3,..12). Υπολογίζουμε το άθροισμα των παραπάνω τετραγώνων για κάθε τιμή του c.

14 of 22

Πρότυπο: zt=a+βt+et

Ποια είναι η καλύτερη τιμή για τα a και β?

MΕΘΟΔΟΣ ΕΛΑΧΙΣΤΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ

Ελαχιστοποίηση της συνάρτησης

Αποτέλεσμα ελαχιστοποίησης

Πρόβλεψη zt=att(t+τ)

Συντελεστής συσχέτισης

Μεταβλητότητα αποκλίσεων

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

15 of 22

ΔΙΠΛΟΣ ΚΙΝΟΥΜΕΝΟΣ ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ (2kt)

Αντικειμενική συνάρτηση

Μετά από πολλές πράξεις

at=2kt-2kt, βt=2(kt-2kt)/(N-1)

Πρόβλεψη: zt+τ=attτ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Η ζήτηση ενός υλικού που παρατηρήθηκε τους τελευταίους 15 μήνες είναι 15, 10, 12, 17, 19, 18, 24, 22, 24, 29, 35, 33, 34, 38, 44. Να εκτιμηθεί η ζήτηση που αναμένεται τον επόμενο μήνα (να χρησιμοποιηθεί Ν=8).

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

16 of 22

ΔΙΠΛΗ ΕΚΘΕΤΙΚΗ ΕΞΟΜΑΛΥΝΣΗ

zt+τ=2Et-2Et+cτ(Εt-2Εt)/(1-c)

2Et=cEt-1+(1-c)2Et-1

c=σταθερά εξομάλυνσης

Εt=παρούσα πρόβλεψη με απλή εκθετική εξομάλυνση

2Εt=διόρθωση παρούσας πρόβλεψης με διπλή εκθετική εξομάλυνση

βt=c(Εt-2Εt)/(1-c)

at=2Et-2Et-ct(Εt-2Εt)/(1-c)

Εκτίμηση Εο, 2Εο

Εο=aο-(1-c)βο/c 2Eo=ao-2(1-c)βo/c

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Να θεωρηθούν τα δεδομένα του προηγούμενου παραδείγματος και να γίνει πρόβλεψη για τον 16ο μήνα χρησιμοποιώντας εκθετική εξομάλυνση. Να θεωρηθεί c=0.1.

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

17 of 22

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

zt=a+βt+γt2/2+et

ΠΡΟΒΛΕΨΗ

zt+τ=attτ+γtτ2/2

ΕKΘΕΤΙΚΗ ΕΞΟΜΑΛΥΝΣΗ ΤΡΙΤΗΣ ΤΑΞΗΣ (τριπλή εκθετική εξομάλυνση)

3Et=3Et-1+c(2Et-3Et-1)

Εκτίμηση συντελεστών

at=3Et-32Et-3Et

βt=0.5c/(1-c)2[(6-5c)Et-2(5-4c)2Et+(4-3c)3Et]

γt=(c/(1-c))2(Et-22Et+3Et)

Αρχικές τιμές

Eo=ao-(1/c-1)βo+0.5(1-c)(2-c)/c2γo

2Eo=ao-2(1/c-1)βo+(1-c)(3-2c)/c2γo

3Eo=ao-3(1/c-1)βo+1.5(1-c)(4-3c)/c2γo

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

18 of 22

ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ΓΙΑ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑ ΜΕ ΕΠΟΧΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ-ΤΟΠΙΚΟ ΚΑΙ ΟΛΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ

Γενικά

ΕΠΟΧΙΚΟΙ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ

Η έννοια του εποχικού συντελεστή

-Αν zt (t=1,2,…,12) είναι η μηνιαία τιμή μιας μεταβλητής και k1 ο μέσος όρος της τότε τα γt=zt/k1 είναι οι εποχικοί συντελεστές του μήνα t. Προφανώς το άθροισμα των γt είναι 12. Αν αναφερόμαστε σε εποχές (τρίμηνα) θα είναι 4.

Η έννοια του επικεντρωμένου μέσου όρου:

-Ο k1 δεν συνδέεται με κάποιο συγκεκριμένο μήνα.

-Ο Κ=(k1+k2)/2 (όπου k2 ο μέσος όρος από 2ο έως 13ο μήνα) συνδέεται με τον 7ο μήνα

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΠΡΟΤΥΠΑ ΕΠΟΧΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΟΛΩΝ

19 of 22

ΕΙΔΙΚΟΙ ΕΠΟΧΙΚΟΙ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ

-Η έννοια του ειδικού εποχικού συντελεστή

-Η έννοια του τυπικού εποχικού συντελεστή

-Διαδικασία πρόβλεψης με χρήση τυπικού εποχικού συντελεστή

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Στον παρακάτω πίνακα σημειώνεται η ζήτηση που είχαν τα προιόντα μια επιχείρησης ανά εποχή του έτους στα τελευταία πέντε χρόνια. Ζητείται να προβλεφθεί η ζήτηση που θα υπάρξει στις τέσσερεις εποχές του επόμενου έτους.

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΜΕ ΠΡΟΤΥΠΑ ΕΠΟΧΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΟΛΩΝ

Ετος

Χειμώ-νας

Άνοι-ξη

Καλο-καίρι

Φθινόπωρο

Σύνο-λο

1

285

408

304

215

2

220

372

374

330

3

290

445

410

363

4

330

462

380

301

5

348

520

535

521

20 of 22

ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΓΕΝΙΚΑ

Απλά και σύνθετα πρότυπα

ΚΑΜΠΥΛΗ Gompertz

zt=ka^(b^t)

a,b,k παράμετροι που πρέπει να βρεθούν

Λογαριθμική μορφής της καμπύλης Gompertz

Yt=K+Abt

όπου Υt=log(zt) και οι νέες άγνωστοι παράμετροι είναι Κ=log(k) και Α=log(a)

-Σημασία των παραμέτρων (παράδειγμα Κ=32, Α=-16, b=1/2)

-Σημαντικά χαρακτηριστικά καμπύλης Gompertz-μορφή

21 of 22

Ιδιότητα καμπύλης Gompertz:

Λόγος πρώτων διαφορών (λογαριθμική μορφή) σταθερός

Εκτίμηση παραμέτρων

1) Έλεγχος λόγου πρώτων διαφορών

2) Εκτίμηση περιοχής τιμών Α,b από το σχήμα

3) Χωρισμός των δεδομένων σε τρείς περιοχές (με n δεδομένα η καθεμία) και σχηματισμός των μερικών αθροισμάτων S1,S2,S3.

4) Υπολογισμοί:

bn=(S3-S2)/(S2-S1)

nK=S1-(S2-S1)/(bn-1)

A=(S2-S1)(b-1)/(bn-1)2

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Οι ετήσιες πωλήσεις μιας βιομηχανίας για την περίοδο 2006-2014 (σε τόνους προιόντος είναι 4.94, 6.21, 7.18, 7.74, 8.38, 8.45, 8.73, 9.42, 10.24 αντίστοιχα. Να γίνει πρόβλεψη των πωλήσεων για το 2015.

ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

22 of 22

ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ

-Αθροιστική πιθανότητα Φ(z) τυχαίας μεταβλητής z

i)εκτίμηση πιθανότητας για περιοχή τιμών του z

ii)εκτίμηση ανώτερης τιμής του z δεδομένη πιθανότητα

ΔΙΑΚΡΙΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ Φ(z) (4 με 16 κλάσεις)

Φ(zk)=p1+p2+….pk

pi=P(zi-1<zt<zi) i=1,2,…..n

Διόρθωση αθροιστικής κατανομής λαμβάνοντας υπόψη μια νέα πληροφορία uk(t) (k=1,2,…..n)

pk(t)=cuk(t)+(1-c)pk(t-1)

c= συντελεστής εξομάλυνσης

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Ο αριθμός των κιλών ενός υλικού που πουλήθηκε τους τελευταίους 20 μήνες είναι

16, 27, 8, 6, 3, 12, 18, 32, 9, 43, 54, 4, 13, 23, 35, 14, 28, 36, 46, 59. Ποια είναι η αθροιστική συνάρτηση πιθανότητας και πως χρησιμοποιείται. Πως αυτή τροποποιείται αν η πωληση του 21ο μήνα είναι 12 κιλά;

ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ