時間序列的預測:移動平均法

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​​摘自《需求預測和庫存計劃:一個實踐者的角度》,劉寶紅著。​移動平均法是用一組最近的歷史需求,來預測未來一期或多期的需求。這是時間序列最常用的方法之一。當每期的歷史需求權重一樣的時候,我們就叫簡單移動平均(一般簡稱為移動平均);當權重不同的時候,我們就叫加權移動平均。在加權移動平均中,需求歷史越近,權重一般越大,也就是說更重視最新的信息,但所有的權重加起來等於1。​正如名字所示,移動平均法通過平均多個數值,消除需求波動中的隨機因素。這種方法簡單易行,在需求既不快速增長,也不快速下降,沒有季節性、周期性的情況下,相當不錯。這種情況下,實際需求有時候高,有時候低;如果前一段時間高,後一段時間就可能低,通過取平均值,高低互相抵消,我們得到更加平穩、更加準確的預測,也讓需求預測更平滑,提高供應鏈的執行效率,降低運營成本。​​移動平均法預測的是下期,也就是下一步的預測。那下下期,以及更遠的預測呢?我們假定跟下期一樣——移動平均適用於需求相對平穩,沒有趨勢、季節性的情況。如果需求呈現趨勢,且需求波動不大的時候,我們可以考慮用二次移動平均(也叫二項移動,即在一次移動平均的基礎上再移動平均)[1],或者用後面要講到的霍爾特指數平滑法。如果需求呈現季節性和趨勢,可以用季節性模型,比如後面提到的霍爾特—溫特模型,也是指數平滑法的一種。​​根據需求歷史的期數不同,移動平均又分為二期、三期、四期移動平均等。比如8周移動平均是利用最近8周的需求歷史,平均後得出下一周的預測。期數越多,預測越平緩,但對需求變動的響應速度(靈敏度)越慢;期數越少,預測越靈敏,風險是放大“雜音”,制造更多的運營成本。​​那麼,究竟多少期算合適?很多人都是憑經驗,比如有的用8周,有的用13周什麼的。同一個公司,不同人用的期數也可能不同。選擇合適的期數,也是移動平均法的擇優,對提高預測準確度至關重要。下面我們用一個例子來說明。​​如表 1,第2行是某產品1到13周的需求,用來復盤預測第14到26周的需求。第5行是用2周移動平均法,比如平均第12和13周的實際需求,來預測第14周的需求;平均第13周和14周的實際需求,來預測第15周的需求,依次類推。相應地,跟每一周的實際需求比較,就得到這一周的預測誤差,平方後就得到第6行的方差,在最後一列得到第14到26周的平均方差,用來判斷預測的準確度(均方差的概念我們稍後還會解釋)。​

表 1:移動平均法的擇優​​看得出,這是在用不同期數的移動平均法來復盤14到26周的預測,通過均方差來評判哪種方法的準確度更高。比如就2周移動平均而言,從14到26周的13周間,我們得到13個預測,計算出13個誤差,其均方差為150.7;而6周的移動平均法呢,均方差為128.9,後者比前者低17%,表明6周比2周移動平均更準確——你現在就知道,光靠選擇更合適的移動期數,我們就可以顯著提高預測準確度,而且完全可以由計劃職能來完成,不需要投入多少資源,當然不需要銷售來協助瞭。​​判斷一種預測方法的好壞,最終要看預測的準確度指標,比如這裡的均方差——均方差越小,預測的準確度越高,表明這個預測方法越好。對這個產品而言,6周移動平均法的準確度最高,這從圖 1中右邊的曲線也能看出。​​預測準確度取決於預測模型與實際需求的匹配度。如圖 1的右邊準確度曲線,從2周到4周到6周移動平均,預測模型的靈敏度在逐漸下降,但更接近實際需求的變化,所以預測準確度逐漸上升;從6周到8周到13周移動平均,預測模型的靈敏度繼續下降,但與實際需求的變動性漸行漸遠,所以預測準確度又開始逐漸下降。如果不做這樣的分析,光靠看左邊的圖,往往會得到錯誤的結論——實際需求看上去變動很大,2周移動平均看上去更匹配,其實這是錯覺。

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圖1:移動平均法的擇優​或許有人問,為什麼是2周、4周、6周等移動平均,而不是3周、5周、7周?理論上,你可以選擇任何期數的移動平均,但在實際操作中,人們更習慣於2周等於半個月,4周是1個月,8周是2個月,13周是3個月(1個季度)等。這也更有利於跨職能溝通。當然,在這個例子中,5周、7周移動平均或許比6周更準確,感興趣的讀者可以進一步驗證。​​​【實踐者問】對於預測準確度,有些公式是準確率=1-ABS(實際-預測)/預測數量,而這裡的計算方式卻用實際數量做分母,兩種方法有什麼不同嗎?​​【劉寶紅答】在我看來,預測的目的是預判將來實際要發生,盡量讓預測靠近實際。所以,判斷準確與否,應該跟實際發生的比較。有些公司拿預測值做分母,某種程度上是把預測當做行政命令,分配任務,或者自下而上地承諾,讓預測就成瞭目標,驅使大傢“說到做到”。這也讓預測過程更加“政治化”,加劇瞭預測過程中的組織博弈。​​8-9月供應鏈管理系列培訓,開課倒計時還有13天


[1] 對於二次移動平均法,可參考《統計預測和決策》(第5版),P84。徐國祥主編,上海財經大學出版社,2016。

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