销售预测示例 - 模型比较和选择

本文将采用计量经济学技术,为 X 公司的销售人员进行 6 个月的预测。我们将使用过去 25 个月的月销售总额作为样本数据。

我们的目标是对相互竞争的模型进行比较,并确定选择最佳模型的准则。

该图显示了历史上每月的销售总额。

步骤 1:简要统计

使用描述性统计向导(如下图所示),检查样本数据的不同汇总统计量。

本图显示销售数据样本的汇总统计对话框。

在汇总统计表(如下图所示)中,数据序列显示出序列相关性(即未通过白噪声检验)和肥尾(显著的过度峰度和 ARCH 效应)。

本图显示每月销售数字样本的汇总统计输出表。

步骤 2:相关图分析

使用 NumXL 工具栏,启动相关图向导。

该图显示了相关图对话框或用户表单。

选中日志数据,为 ACF 和 PACF 选择 9 个滞后期。 然后,为数据创建相关图

本图显示 ACF 和 PACF 输出表 - 相关图输出。

该图显示了 ACF 和 PACF 图以及置信区间限值。

从 ACF 和 PACF 图中可以看出,数据似乎来自一个 ARMA 过程,其 AR 阶数为 1(1),MA 阶数为 2(2)。 数据样本相对较小,因此要注意不要用高阶模型过度拟合数据。

步骤 3:ARMA 模型

根据 ACF/PACF 图,我们可以为数据提出一个 ARMA 模型。 此外,AR 或 MA 的阶数小于或等于二 (2)。

$$\left(1-\sum_{i=1}^p{\phi_i L^i}\right)\left(x_t-\mu\right)=\left(1+\sum_{j=1}^q{\theta_j L^j}\right)a_t$$

地点:

  • $L$ = 滞后或后移算子
  • $\phi_i$ = 第 i 个 AR 分量的系数。
  • $p$ = 自回归(AR)成分的阶数。
  • $x_t$ = 月的销售总额 $t$
  • $\mu$ = ARMA 过程的长期均值
  • $\theta_j$ = MA 分量的第 j 个系数
  • $q$ = 移动平均(MA)成分的阶次
  • $a_t$ = 月份的残差、冲击、创新或误差项 $t$.

在本节中,我们将使用 "蛮力 "方法,检查所有可能的 ARMA 模型排列。 总之,我们将指定、校准、验证每个模型,最后将其与其他模型进行比较,以确定最佳(最简单)拟合模型。

步骤 3.1: 模型规格

该图显示了 ARMA 向导或对话框中的 ARMA 模型规格。

该图显示了模型参数、拟合优度和残差诊断的 ARMA 模型输出表。

步骤 3.2:模型校准

选择航空公司模型表顶部的单元格(即 "ARMA(1,2)"),然后点击工具栏上的校准图标。

该图显示了使用 NumXL 快捷键初始化 Excel 求解器的 ARMA 校准。

步骤 3.3:检查和验证校准模型

对于上述 ARMA(2.1) 模型,模型参数的新最优值如下所示:

在该图中,我们正在检查校准模型假设后的 ARMA(2,1) 残差。

步骤 3.4: 比较模型并选择最佳模型

在所附电子表格中,我们对所有阶数为 (1,0) 至 (2,2) 的 ARMA 模型重复了前面的步骤 (3.1-3.3)。 下表总结了我们的发现:

该图显示了不同竞争模型的拟合优度汇总表。

阿卡伊克信息准则(AIC)的计算考虑到了模型的复杂性,随着自由参数数量的增加,其拟合度也会受到影响。 在比较不同模型时,我们将使用 AIC 指标。

虽然所有模型的 AIC 都比较接近,但我们倾向于最简单的方法,选择 ARMA(1,0) 或 AR(1)。

该图显示了所选最佳模型--ARMA(1,0)/AR(1) 最佳模型的参数。

该图显示的是 AR(1) 模型拟合数据与原始样本的对比图。

步骤 4:预测

所选校准模型的残差符合 ARMA 模型的假设。 现在,我们准备对每月的销售总额进行 6 个月的预测。

选择标有 "ARMA(1,0) "的单元格,点击工具栏上的预测图标。

该图显示了使用 NumXL 预测对话框或向导进行的预测。

请注意,在进行预测时,输入的时间序列指的是最新的销售总额数据(即上个月的数据)。输出表格如下所示:

该图显示了每月销售总额的预测输出表。

请注意:预测值随时间推移逐渐向模型长期均值50.65($\phi_o$)靠拢,而预测误差正趋近于1.8;该值为模型的边际(即无条件)长期标准差。

最后,绘制未来 9-12 个月的预测平均值和置信区间图,如下所示:

该图显示了带有置信区间限制或区域的销售预测图。

结论

现在,我们选择 ARMA(1,0) 或 AR(1) 模型作为样本数据的最佳拟合模型,并研究其表示方法的实际意义。 该模型表明,连续月份之间的销售数字存在明显的相关性。

此外,大约百分之四十五(45%)的销售案件(X 公司胜诉)是在两个月的周期内完成的:

$$ r = \frac{\phi_1}{1+\phi_1}=\frac{0.82}{1.82}=45\% $$

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