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1、服务运营管理,JNU,By Dr.Huxinyue,2,2023/1/16,1.需求预测与建模导论,1.1预测的例子,By Dr.Huxinyue,4,2023/1/16,1.2 何谓预测？,“如果说人类普遍感到最不安的事情，那就是未来会怎么样？”未来主义小说家 伊萨克.阿西莫夫“人们宗教皈依宗教的目的是为了探寻一些真正的大问题，例如，关于我们起源和命运等一些终极的不可言状的奥秘”教皇 约翰.保罗二世 渴望了解未来是一种深层次的人类心理需求 预测是对未来的把握,By Dr.Huxinyue,5,2023/1/16,1.定性预测方法,高级主管人员估计法（Jury of Executive Opi
2、nion）主观概率评价法（Subjective Probability Assessment）德尔菲法（Delphi Method）顾客倾向调查法（Customer Intentions Survey）,By Dr.Huxinyue,6,2023/1/16,2.时间序列方法,时间序列分析方法包括天真方法(Naive Method)简单移动平均法(SMA，Single Moving Average)简单指数平滑法（SES，Single Exponential Smoothing）霍特-温特指数平滑法（Holt-Winters Exponential Smoothing)自回归移动平均结合法(AR
3、IMA：AutoRegressive Integrated Moving Average)季节性自回归移动平均结合法(SARIMA：Seasonal ARIMA),By Dr.Huxinyue,7,2023/1/16,线性回归模型（Linear Regression Model）对数回归模型（Log-Linear Regression Model）协整检验与误差修正模型（CI/ECM,Cointegration/Error Correction Model）时变参数模型（TVP，Time Varying Parameter Model）向量自回归方法（VAR,Vector AutoRegres
4、sive Approach）近似理想需求系统模型（AIDS，Almost Ideal Demand Systems）,3.计量经济学方法,By Dr.Huxinyue,8,2023/1/16,1.4预测程序,By Dr.Huxinyue,9,2023/1/16,1.5 预测的进一步讨论,人类社会是一个复杂系统放弃宏大叙事预见未来，则没有未来预测、计划非常重要我们需要确定性。预测简单的问题、短期的问题,By Dr.Huxinyue,10,2023/1/16,2.使用Excel进行简单预测,2）影响需求预测的因素,需求,By Dr.Huxinyue,12,2023/1/16,（1）商业周期,By
5、Dr.Huxinyue,13,2023/1/16,（2）产品生命周期,By Dr.Huxinyue,14,2023/1/16,3）预测分类,By Dr.Huxinyue,15,2023/1/16,4）预测的一般步骤,By Dr.Huxinyue,16,2023/1/16,某移动公司未来三年的预测流程图,By Dr.Huxinyue,17,2023/1/16,5）预测中应注意的几个问题（1）判断在预测中的作用选择预测方法辨别信息取舍预测结果（2）预测精度与成本,By Dr.Huxinyue,18,2023/1/16,（3）预测的时间范围和更新频率（4）稳定性和响应性,定量模型的使用决策,5.2定
6、性预测方法,1）德尔菲法（专家调查法）（1）应用过程,经过三四轮，预测主持者要求各位专家根据提供的全部预测资料，提出最后的预测意见，若这些意见收敛或基本一致，即可以此为根据作出判断,By Dr.Huxinyue,20,2023/1/16,（2）使用原则 匿名性反馈性收敛性2）部门主管人员意见法3）用户调查法4）销售人员意见法,By Dr.Huxinyue,21,2023/1/16,5.3定量预测方法,5.3.1时间序列模型1）时间序列的构成（1）时间序列：按一定时间间隔，把某变量数值 依发生先后顺序排列起来的序列。这些数值可以是销售数量、收入、利润、产量、运量、事故数等。（2）常见的时间序列的
7、4种成分趋势成分季节成分周期成分随机成分,By Dr.Huxinyue,22,2023/1/16,By Dr.Huxinyue,23,2023/1/16,2）时间序列平滑模型（1）简单移动平均 例，某电子音响器材公司SONY牌单放机的逐月销售记录如下表所示。取n=3，试用简单移动平均法预测。解：由n=3，根据简单移动平均计算公式可得,By Dr.Huxinyue,24,2023/1/16,所以计算结果,By Dr.Huxinyue,25,2023/1/16,（2）加权移动平均如上例，取n=3，1=0.5，2=1.0，3=1.5，试用加权移动平均法预测。解：由n=3 根据简单移动平均计算公式可得
8、,By Dr.Huxinyue,26,2023/1/16,所以计算结果,By Dr.Huxinyue,27,2023/1/16,（3）一次指数平滑法和移动平均法不同，一次指数平滑法考虑所有的历史数据，只不过近期实际数据的权重大，远期实际数据的权重小计算公式 一次指数平滑平均值SAt的计算公式 若把t期一次指数平滑平均值SAt作为t+1期的一次指数平滑预测值SFt+1，即一次平滑指数法的预测公式,By Dr.Huxinyue,28,2023/1/16,例，某公司的月销售额记录如下表所示，试分别取=0.4和=0.7，SF1=11.00，计算一次指数平滑预测值 解：当=0.4时 当=0.7时,By
9、Dr.Huxinyue,29,2023/1/16,一次指数平滑预测值如下,By Dr.Huxinyue,30,2023/1/16,By Dr.Huxinyue,31,2023/1/16,不同权重计算结果比较如下,By Dr.Huxinyue,32,2023/1/16,3）时间序列分解模型（1）对于企业来说，实际需求值是趋势的、季节的、周期的或随机的多种成分共同作用的结果，只有对时间序列分解，才能找到这些信息（2）分解模型乘法模型,By Dr.Huxinyue,33,2023/1/16,加法模型（3）几种可能的时间序列类型,By Dr.Huxinyue,34,2023/1/16,By Dr.Hu
10、xinyue,35,2023/1/16,例，下表是某旅游服务点过去三年各季度快餐的销售记录。试预测该公司未来一年各季度的销售量,By Dr.Huxinyue,36,2023/1/16,（1）根据最小二乘法 假设销售量的变化服从趋势,By Dr.Huxinyue,37,2023/1/16,求出：（2）估算季节系数SI 夏季的季节系数 同样,By Dr.Huxinyue,38,2023/1/16,（3）预测,By Dr.Huxinyue,39,2023/1/16,5.3.2因果模型1）时间序列只将时间作为唯一独立变量，而将需求作为因变量。实际过程中，需求是由很多因素决定的，如产品或服务的定价、政府
11、规定、金融信息等2）常见的因果模型回归模型经济计量模型投入产出模型,By Dr.Huxinyue,40,2023/1/16,3）一元线性回归模型（1）参数计算公式,（2）相关性r检验和标准差Syx r为正，说明y与x正相关，即x增加，y也增加；r为负，说明y与x负相关，即x增加，y也减少；r越接近1，说明实际值与所做出的直线越接近Syx越小表示预测值与直线的距离越接近,By Dr.Huxinyue,42,2023/1/16,如上例，应用一元线性回归进行预测,By Dr.Huxinyue,43,2023/1/16,By Dr.Huxinyue,44,2023/1/16,5.4预测误差与监控,5.
12、4.1预测精度测量1）预测误差（1）预测误差：预测值与实际值之间的差异（2）产生预测误差的原因忽略了重要的变量，或变量发生了大的变化，或新的变量出现，使得所采用的模型不适当由于气候或其他自然现象的严重变化，如大的自然灾害引起的不规则变化预测方法应用不当或错误地解释了预测结果随机变量的存在是固有的,By Dr.Huxinyue,45,2023/1/16,（3）常用评价指标平均绝对偏差平均平方误差平均预测误差平均绝对百分误差,By Dr.Huxinyue,46,2023/1/16,2）平均绝对偏差（MAD）（1）定义：整个预测期内每一次预测值与实际值 的绝对偏差（不分正负，只考虑偏差 量）的平均值
13、，能够较好的反映预测 的精度，但不容易衡量无偏性（2）计算公式,By Dr.Huxinyue,47,2023/1/16,3）平均平方误差（MSE）（1）定义：对误差的平方取平均值，能够较好的 反映预测的精度，但无法衡量无偏性（2）计算公式,By Dr.Huxinyue,48,2023/1/16,4）平均预测误差（MFE）（1）定义：预测误差的和的平均值，能够很好的 衡量预测模型的无偏性，但不能反映 预测值偏离实际值的程度（2）计算公式,By Dr.Huxinyue,49,2023/1/16,5）平均绝对百分误差（MAPE）如下例,By Dr.Huxinyue,50,2023/1/16,5.4.
14、2预测监控1）预测的一个十分重要的理论基础 一定形式的需求模式过去、现在和将来起着基本相同的作用。然而过去的模型现在仍然有效吗？决策方法应用跟踪信号或控制图（略）2）跟踪信号（TS）（1）定义：累积预测误差与平均绝对偏差的比值（2）计算公式,By Dr.Huxinyue,51,2023/1/16,By Dr.Huxinyue,52,2023/1/16,By Dr.Huxinyue,53,2023/1/16,2.4 CB Predictor,Crystal Ball（简称CB）是一个面向各类商务、科学和技术工程领域，用户界面友好，基于图表进行预测和风险分析的软件。CB在微软Excel 应用软件上
15、运行，使用蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟法对某个特定状况预测所有可能的结果，运用图表对分析进行总结，并显示每一个结果的概率。评出的全球500强大企业中早已有400家使用 Crystal Ball软件作为他们进行商务决策，项目投资风险分析的工具；美国前50名最佳MBA 商学院，已有40所也用Crystal Ball作为教研和商业性课题的工具。,By Dr.Huxinyue,54,2023/1/16,By Dr.Huxinyue,55,2023/1/16,主要内容,蒙特卡洛模拟方法模拟的步骤Crystal Ball工具条应用示例,By Dr.Huxinyue,56,2023/1/16,蒙特
16、卡洛模拟方法,蒙特卡洛模拟方法又称为随机模拟方法、随机抽样技术或统计试验方法，其目的是估计依若干概率输入变量而定的结果变量的分布以概率统计理论为其主要理论基础，以随机抽样为其主要手段基本思想首先建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题的解；然后通过对模型或过程的观察或抽样试验来计算所求随机参数的统计特征；最后给出所求解的近似值，解的精度可用估计值的标准误差来表示。,By Dr.Huxinyue,57,2023/1/16,蒙特卡洛模拟方法,维数的灾难研究的问题中，相关变量个数高达数百甚至数千，难度随维数的增加呈指数增长蒙特卡罗方法的计算复杂性不依赖于维数主要步骤构造或描述概率过程实现从已知
17、概率分布抽样建立各种估计量,By Dr.Huxinyue,58,2023/1/16,模拟的步骤,利用Crystal Ball软件进行模拟的步骤（1）建立电子表格模型（2）规定关于概率变量的假设（3）规定预测单元，即相关的输出变量（4）设定重复次数（5）运行模拟（6）解释结果,By Dr.Huxinyue,59,2023/1/16,Crystal Ball工具条,By Dr.Huxinyue,60,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,问题描述成本数据每份报纸成本费用1.50美元售价2.50美元未出售的报纸退款0.50美元日销售情况销售额在40-70份之间发生在40-70份之间的概率大致相等目
18、标利润最大化Freddie the Newsboy,By Dr.Huxinyue,61,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,建立相关变量的工作表绿色单元格表示随机变量黄色单元格表示决策变量,By Dr.Huxinyue,62,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,定义假设单元格：唯一的一个随机输入单元格是模拟需求C12。定义假设单元格的步骤：（1）点击鼠标，选中一个单元格；（2）如果这个单元格没有包含数值，就任意输入一个数值；（3）点击Crystal Ball工具条中的按钮Define Assumption（定义假设）；（4）通过点击分布图例中的分布曲线，选择一个概率分布函数（5）点击确
19、定按钮，从而生成了一个选定分布函数的对话框；（6）使用这个对话框输入此分布函数的参数（7）点击确定,By Dr.Huxinyue,63,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,定义预测单元格：计算机模拟的电子表格模型并没有包括目标单元格，但是预测单元格可以实现这一作用。定义预测单元格的步骤：（1）选中一个单元格；（2）单击Crystal Ball工具条中的Define Forecast（确定预测）按钮，从而弹出定义预测对话框（如图所示）（3）这个对话框可以用来输入一个名字标签，并且定义预测单元格的单位（4）点击确定。,By Dr.Huxinyue,64,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,
20、设定运行参数：主要是为运行模拟选择试验次数，决定其他如何执行模拟的参数。通过点击Crystal Ball工具条的运行参数按钮Run Preferences（优先运行）图里所显示的数字500表示计算机模拟的最大运行次数。,By Dr.Huxinyue,65,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,运行模拟：点击Start Simulation（开始仿真）按钮或者选择运行菜单中的Start Simulation选项。如果你已经在先前运行过计算机模拟，那么应该在此运行前首先点击重置模拟Reset Simulation按钮，或者从运行菜单中选择重置模拟Reset Simulation选项来重置模拟。,
21、By Dr.Huxinyue,66,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,结果表中各参数的解释,By Dr.Huxinyue,67,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,通过前面的模拟，设定了弗瑞迪每天金融日报的定购数量为60份，因为这个定购量是一个能够满足需求又不会剩余大量未出售报纸的一个合理折中值然而通过目前的模拟，还不能说明60是否是最大化其日均利润的最优定购量。利用Crystal Ball软件中的OptQuest最优化模型可以搜索最佳定购量。,By Dr.Huxinyue,68,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,用决策表制定决策在40到70之间的哪个订购量能够最大化每天的平均
22、利润呢？比较合理的做法是试验订购量的可能值的各个样本，如40,45,70。利用决策表工具可以执行这个工作，具体的步骤如下：（1）选择包含决策变量的单元格；（2）如果单元格中还没有数值，任意输入一个数值；（3）点击Crystal Ball工具条上的定义决策变量按钮，弹出定义决策变量对话框；（4）为决策变量的模拟数值定义下限和上限；（5）选择连续分布或者离散分布，定义决策变量是连续的还是离散的；（6）如果在步骤（5）中选择了离散分布，使用步长方框来制定决策变量的变化步长；（7）点击确定按钮。,By Dr.Huxinyue,69,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,费瑞迪报童问题中的决策变量定义
23、对话框,By Dr.Huxinyue,70,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,第一步的对话框用来从所列出的预测单元格中为决策表选择目标单元格。在弗瑞迪报童案例中，只有一个预测单元格，利润Profit(C19)，所以选择他然后单击下一步按钮。,By Dr.Huxinyue,71,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,在第二步对话框的左边包含了所有已经定义决策变量的单元格，在本模型中，只有一个决策变量，订单量C9。这个对话框的目的是选择哪一个或者是两个决策变量在决策表中是变化的。只要选择左边的决策变量然后双击两个方框中间的右箭头，就可以把决策变量添加到右边。,By Dr.Huxinyue,
24、72,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,第三步对话框用来制定决策表的选项。第一个输入方框记录了对于每一个决策变量的值所要运行模拟的次数。Crystal Ball会在定义决策变量对话框所制定的范围内平均分布数值。对于弗瑞迪报童问题，数值的范围是40到70，在第三步对话框中输入数字7就会选择40、45、50、55、60、65、70这七个订单量的数值进行模拟。最后一步就是单击Start按钮。,By Dr.Huxinyue,73,2023/1/16,示例费瑞迪报童问题,运行模拟后，系统会在一张新的电子表格中创建一个决策表。表明最优订单量在50到60之间。为了更精确地得到这个数值，可以再制作一个决策表，考虑50和60之间的所有整数订单量。,By Dr.Huxinyue,74,2023/1/16,JNU,Thank You!,
