系统预测课程学习.pptx
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1、系统系统(xtng)预测预测第一页,共78页。古玛雅人发明了一种奇怪且极其复杂的纪年方式。以每20天为一个基本单位,称为“维纳尔(uinal)”,每20个“维纳尔”为1“顿(tun)”。最高单位是“白克顿(baktun)”,等于14.4万天。玛雅人设立了一个时间起点作为“元年”,转换过来就是公元前3144年的8月11日或13日。有人宣称从两块玛雅文石碑上发现了“预言”,翻译之后的大意是“第13个白克顿是终结”,依此推算,这个(zh ge)日期也就是2012年12月21日或23日,玛雅人称之为“第五个太阳纪”。这也就是“2012世界末日”的大致由来。第1页/共78页第二页,共78页。7 7 1
2、1 系 统 预 测系 统 预 测(yc)(yc)概 述概 述7 7 2 2 定 性 预 测定 性 预 测(yc)(yc)方 法方 法7 73 3 时 间时 间(shjin)(shjin)序列分析(一)序列分析(一)7 74 4 回归分析预测法回归分析预测法(不 讲不 讲)7 7 7 7 马尔可夫预测马尔可夫预测7 75 5 时间序列分析(二)时间序列分析(二)(不讲不讲)7 76 6 状态空间分析预测状态空间分析预测(不讲不讲)第2页/共78页第三页,共78页。7.1 7.1 系统预测系统预测(yc)(yc)概述概述 7.1.1系统预测(yc)的概念及实质“凡事预则立,不预则废凡事预则立,不预
3、则废”,“人无远虑,必有近忧人无远虑,必有近忧”。预测活动古已有之:预测活动古已有之:对天气;对天气;对国家对国家(guji)运势;运势;对个人命运;对个人命运;对军事问题;对军事问题;第3页/共78页第四页,共78页。预测预测(yc)(yc)始始于中国于中国?n古人云:仰则观象于天,俯则观法于地,观鸟兽(nio shu)之纹与地之宜,远取诸物,近取诸身。以类万物之情,以通神明之德。第4页/共78页第五页,共78页。n周易是中国最重要的哲学典籍之一,它对中国的数学、农学、天文历法、风水预测乃至政治文化和社会人生都有深远(shnyun)的影响。n古人通过八卦的象素变化来演绎世界的变化规律。这个古
4、老、智慧,神秘的图形给古代人和现代人带来诸多(zhdu)启迪。第5页/共78页第六页,共78页。第6页/共78页第七页,共78页。古人古人(grn)(grn)依据二十八星宿预测未来依据二十八星宿预测未来第7页/共78页第八页,共78页。系统系统(xtng)预测的概念预测的概念:系统预测就是根据系统发展变化的实际数据和历史系统预测就是根据系统发展变化的实际数据和历史资料,运用现代科学理论和方法,以及各种经验、资料,运用现代科学理论和方法,以及各种经验、判断和知识,对事物在未来判断和知识,对事物在未来(wili)一定时期内的一定时期内的可能变化情况,进行推测、估计和分析。可能变化情况,进行推测、估
5、计和分析。第8页/共78页第九页,共78页。系统预测的实质系统预测的实质 就就是是充充分分分分析析、理理解解系系统统发发展展变变化化的的规规律律,根根据据系系统统的的过过去去和和现现在在估估计计未未来来(wili),根根据据已已知知预预测测未未知知,从从而而减减少少对对未未来来(wili)事事物物认认识识的的不不确确定定性性,以以指指导导我我们们的的决决策策行行动动,减减少少决决策的盲目性。策的盲目性。作作为为探探索索客客观观事事物物未未来来(wili)发发展展趋趋势势的的预预测测活活动动,决决不不是是一一种种“未未卜卜先先知知”的的唯唯心心主主义义,也也不不是是随随心心所所欲欲的的臆臆断断。
6、它它是是人人类类“鉴鉴往往知知来来”智慧的表现,是科学实践活动的构成部分。智慧的表现,是科学实践活动的构成部分。第9页/共78页第十页,共78页。7.1.2预测(yc)方法分类 定性定性定量定量 德尔菲(德尔菲(DelphiDelphi)法)法 主观概率法主观概率法 领先指标法领先指标法 时间序列分析时间序列分析(Time Series Time Series AnalysisAnalysis)预测)预测方法方法 因果关系因果关系(CausalCausal)预测方法预测方法 移动平均法移动平均法 指数平滑法指数平滑法 博克斯博克斯詹金斯詹金斯(Box-JenkinsBox-Jenkins)方)
7、方法法 线性回归分析法线性回归分析法 计量经济预测法计量经济预测法 马尔可夫(马尔可夫(MarkovMarkov)法)法 状态空间预测法状态空间预测法 灰色系统模型灰色系统模型系统动力学仿真方法系统动力学仿真方法 第10页/共78页第十一页,共78页。一一、定定性性(dng xng)预预测方法测方法n是预测者凭着自己的知识、经验和综合分析能力,或者依靠集体的智慧和经验进行预测的方法。是基于判断而不是历史数据。n优点:n基于经验,而经验来自实践,有一定的科学性。n简便易行。不需要复杂的数学模型,也不需要大量的、完整的数据。n定性判断在任何时候都不可缺少(qusho)。n不足:n用于定量往往欠精确
8、。n易产生主观片面性。n应用于:没有历史数据可以利用时;历史数据变得无效时。第11页/共78页第十二页,共78页。二二、时时间间(shjin)序列法序列法n利用变量本身的历史数据进行预测的方法。通过确定变量的历史模式,并认为在将来这一模式同样有效来推断将来。是连续性原理的直接运用(ynyng)。n优点:最经济,最容易的预测。n应用于:环境稳定,并且将来依然如此;短期预测,在这么短的时间内,环境不可能发生大变。第12页/共78页第十三页,共78页。三、因果关系法三、因果关系法n利用变量之间的相互关系进行预测的方法。是相关性原理的直接(zhji)运用。n优点:可以得出事物发展的转折点。条件变了,发
9、展规律变了。n应用于:当一个量的变化引起另外一个量的变化时。n因果关系法包括:回归分析法;投入产出分析法;计量经济模型法;仿真预测法第13页/共78页第十四页,共78页。7.1.3 7.1.3 系统系统(xtng)(xtng)预测一般步骤预测一般步骤(1 1)确定预测)确定预测)确定预测)确定预测(yc)(yc)目标目标目标目标预测预测预测预测(yc)(yc)目的:明确为什么要预测目的:明确为什么要预测目的:明确为什么要预测目的:明确为什么要预测(yc)(yc)预测预测预测预测(yc)(yc)对象:对什么事物进行预测对象:对什么事物进行预测对象:对什么事物进行预测对象:对什么事物进行预测(yc
10、)(yc)预测预测预测预测(yc)(yc)期间:对哪个时期进行预测期间:对哪个时期进行预测期间:对哪个时期进行预测期间:对哪个时期进行预测(yc)(yc)第14页/共78页第十五页,共78页。(2 2)收集、分析有关资料)收集、分析有关资料)收集、分析有关资料)收集、分析有关资料必须占有必须占有必须占有必须占有(zhnyu)(zhnyu)大量、系统的、适大量、系统的、适大量、系统的、适大量、系统的、适用于预测目标的资料;用于预测目标的资料;用于预测目标的资料;用于预测目标的资料;预测资料可分两类:预测资料可分两类:预测资料可分两类:预测资料可分两类:纵向资料(预测对象的历史数据资料)纵向资料(
11、预测对象的历史数据资料)纵向资料(预测对象的历史数据资料)纵向资料(预测对象的历史数据资料)横向资料(作用于预测对象的各种影横向资料(作用于预测对象的各种影横向资料(作用于预测对象的各种影横向资料(作用于预测对象的各种影响因素的数据资料)响因素的数据资料)响因素的数据资料)响因素的数据资料)第15页/共78页第十六页,共78页。(3 3)选择预测方法进行预测)选择预测方法进行预测)选择预测方法进行预测)选择预测方法进行预测预测对象特点预测对象特点预测对象特点预测对象特点(tdin)(tdin);预测范围;预测范围;预测范围;预测范围;预测期限长短;预测期限长短;预测期限长短;预测期限长短;预测
12、要求精度;预测要求精度;预测要求精度;预测要求精度;占有数据资料的多寡、适应性;占有数据资料的多寡、适应性;占有数据资料的多寡、适应性;占有数据资料的多寡、适应性;预测费用;预测费用;预测费用;预测费用;得预测结果所需时间等。得预测结果所需时间等。得预测结果所需时间等。得预测结果所需时间等。第16页/共78页第十七页,共78页。(4 4)分析评价预测)分析评价预测)分析评价预测)分析评价预测(yc)(yc)方法及预测方法及预测方法及预测方法及预测(yc)(yc)结果结果结果结果分析预测分析预测分析预测分析预测(yc)(yc)误差,对结果进行评估。误差,对结果进行评估。误差,对结果进行评估。误差
13、,对结果进行评估。第17页/共78页第十八页,共78页。(5 5)修正预测)修正预测)修正预测)修正预测(yc)(yc)结果结果结果结果在误差计算的基础上,通过定性、在误差计算的基础上,通过定性、在误差计算的基础上,通过定性、在误差计算的基础上,通过定性、定量分析,以及预测定量分析,以及预测定量分析,以及预测定量分析,以及预测(yc)(yc)人员人员人员人员的知识和经验对结果进行修正,的知识和经验对结果进行修正,的知识和经验对结果进行修正,的知识和经验对结果进行修正,使之更适于实际情况。使之更适于实际情况。使之更适于实际情况。使之更适于实际情况。第18页/共78页第十九页,共78页。(6 6)
14、提交预测报告。内容:)提交预测报告。内容:)提交预测报告。内容:)提交预测报告。内容:预测的主要预测的主要预测的主要预测的主要(zhyo)(zhyo)过程;过程;过程;过程;预测目标、预测对象及预测要求;预测目标、预测对象及预测要求;预测目标、预测对象及预测要求;预测目标、预测对象及预测要求;预测资料的收集方式、方法及其分析结果;预测资料的收集方式、方法及其分析结果;预测资料的收集方式、方法及其分析结果;预测资料的收集方式、方法及其分析结果;阐述选择预测方法的原因及建立模型的过阐述选择预测方法的原因及建立模型的过阐述选择预测方法的原因及建立模型的过阐述选择预测方法的原因及建立模型的过程;程;程
15、;程;对预测结果进行评价与修正的过程及结论;对预测结果进行评价与修正的过程及结论;对预测结果进行评价与修正的过程及结论;对预测结果进行评价与修正的过程及结论;预测结论。预测结论。预测结论。预测结论。第19页/共78页第二十页,共78页。定定性性预预测测方方法法有有很很多多,如如:主主观观概概率率法法、领领先先指指 标标 法法、德德 尔尔 菲菲 法法 等等,下下 面面 仅仅 简简 要要 介介 绍绍(jisho)一一种种典典型型的的定定性性预预测测方方法法德德尔尔菲菲方法。方法。起起源源:德德尔尔菲菲方方法法是是美美国国“兰兰德德”公公司司在在20世纪世纪40年代末提出的,又称专家函询调查法,年代
16、末提出的,又称专家函询调查法,定定义义:德德尔尔菲菲方方法法是是以以匿匿名名方方式式向向一一组组专专家家轮轮番番分分别别征征求求意意见见,加加以以综综合合整整理理,逐逐步步取取得一致意见而进行预测的方法。得一致意见而进行预测的方法。7.2 定性预测(yc)方法第20页/共78页第二十一页,共78页。一一、德德尔尔菲菲方方法法(fngf)的特点的特点 n匿名性,不受领导、权威约束,能言善辩者左右,充分发表不同意见n反馈性,使预测结果更可靠n集思广益,每一轮都将上一轮的许多意见与信息进行汇总和反馈。有助于充分了解各方面的客观情况和别人意见及持不同意见的理由,有助于开拓思路(sl),集思广益。n趋同
17、性,可以对专家意见和预测结果做出定量化的统计归纳,并且经几轮反馈后,统计结果趋于一致n缺点:靠主观判断;预测所需时间较长。n多用于缺乏数据和资料的长期预测。如:机场饱和时间预测。第21页/共78页第二十二页,共78页。二、步骤二、步骤(bzhu)n拟定调查表(有利于充分发表意见,又不离题,必要的背景材料)n选择专家,自愿性、广泛性,20-50人,少于100人。专家互不联系,在综合介绍各方面专家意见时,采取匿名方式n反复征询专家意见。第一轮,寄送调查表,要求限期寄回。把专家在限期内寄回的结果(ji gu),加以综合整理后,汇总成表,再寄回各专家,请他们对各种意见加以比较,修正或发表自己的意见,以
18、及对他人意见进行评价。第二轮答案寄回后在加以整理和反馈,经几轮(三四次)反复征询,使专家意见趋于一致。n根据几次取得的各方面意见,采取一定的分析评价方法,最后得出预测结论。第22页/共78页第二十三页,共78页。选择(xunz)专家确定调查(dio ch)内容制定调查(dio ch)表函询(hn xn)调查综合分析整理专家意见作预测报告反复35次第23页/共78页第二十四页,共78页。三三、预预测测的的几几个个(j)原则原则 1对德尔菲方法作出充分说明:在发出调查表的同时,应向专家说明德尔菲预测的目的和任务,专家回答的作用,以及德尔菲预测方法的原理和依据。对德尔菲方法作出充分说明:在发出调查表
19、的同时,应向专家说明德尔菲预测的目的和任务,专家回答的作用,以及德尔菲预测方法的原理和依据。2问题要集中:提出的问题要有针对性。问题要集中:提出的问题要有针对性。3避免组合事件:例如避免提出避免组合事件:例如避免提出“一种技术的实现是建立在某种方法基础上一种技术的实现是建立在某种方法基础上”这类组合事件。这类组合事件。4、用词要确切:例如:、用词要确切:例如:“私人家庭私人家庭(jitng)到哪一年将普遍使用大屏幕彩电到哪一年将普遍使用大屏幕彩电”的预测事件中,的预测事件中,“普遍普遍”、“大大”用得比较含糊。如果改为用得比较含糊。如果改为“私人家庭私人家庭(jitng)到哪一年将有到哪一年将
20、有80%使用使用64cm以上彩电以上彩电”则就更为确切。则就更为确切。5、领导小组意见不应强加在调查表中。、领导小组意见不应强加在调查表中。6、调查表要简化,问题数量适当限制。一般认为上限为、调查表要简化,问题数量适当限制。一般认为上限为25个为宜。个为宜。7、支付适当报酬,以鼓励专家的积极性。、支付适当报酬,以鼓励专家的积极性。第24页/共78页第二十五页,共78页。四四、结结果果的的处处理理(chl)与表示与表示 对专家的回答进行分析和处理是德尔菲预测的最后对专家的回答进行分析和处理是德尔菲预测的最后(zuhu)(zuhu)阶段,也是最重要的阶段。例如,对事件完成阶段,也是最重要的阶段。例
21、如,对事件完成时间预测结果的处理方法如下。时间预测结果的处理方法如下。用中位数代表专家们预测的协调结果,用上下四分用中位数代表专家们预测的协调结果,用上下四分点代表专家们意见的分散程度。如果将专家们预测的结点代表专家们意见的分散程度。如果将专家们预测的结果在水平轴上按顺序排列,并分成四等分,则中分点值果在水平轴上按顺序排列,并分成四等分,则中分点值称为中位数,表示专家中有一半人估计的时间早于它,称为中位数,表示专家中有一半人估计的时间早于它,而另一半人估计的时间晚于它。先于中分点的四分点为而另一半人估计的时间晚于它。先于中分点的四分点为下四分点,后于中分点的四分点为上四分点。下四分点,后于中分
22、点的四分点为上四分点。第25页/共78页第二十六页,共78页。例例1,1977年年由由13位位专专家家参参加加的的对对“数数控控机机床床和和小小型型计计算算机机控控制制机机床床的的产产值值,到到哪哪一一年年将将达达到到机机床床总总产产值值的的50%”的的预预测测,其其预预测测结结果果(ji gu)在在水水平平轴轴上上的的排排列列如如表表7-2所所示示。这这一一预预测测结结果果(ji gu)的的中中位位数数为为1986年年,下下四四分分点点为为1984年年,上上四分点为四分点为1990年。年。下四分下四分(s(s fn)fn)点点中位数中位数上上四四分分(s(s fn)fn)点点1982 198
23、3 1984 1984 1985 1986 1986 1986 1987 1990 1990 1992 1993 表7-2 预测结果198419861990图7-2 数控机床预测结果的分布第26页/共78页第二十七页,共78页。(1)中位数计算公式:)中位数计算公式:(2)预测)预测(yc)区间上四分位数:区间上四分位数:第27页/共78页第二十八页,共78页。(3)预测区间)预测区间(q jin)下四分位数:下四分位数:第28页/共78页第二十九页,共78页。例例2 2、经过几轮调查、经过几轮调查(dio ch)(dio ch),1616位专家最后预测我国位专家最后预测我国19951995年
24、石油产量分布是(按从小到大的顺序排列)年石油产量分布是(按从小到大的顺序排列)专家意见序号石油产量中位数和上下四分位数123456789101112131415161.351.381.401.401.401.451.471.501.501.501.501.531.551.601.601.65下四分位数Q1=(1.40+1.40)/2 =1.40中位数MD=(1.50+1.50)/2 =1.50上四分位数Q2=(1.53+1.55)/2 =1.54第29页/共78页第三十页,共78页。l中位数代表专家预测意见的典型(dinxng)水平,即1995年石油产量为1.50吨。四分位差代表专家预测意见的
25、平均离散程度,即1995年石油产量在(1.40,1.54)区间变动,平均离散程度为0.07吨。第30页/共78页第三十一页,共78页。7.3 7.3 时间序列时间序列时间序列时间序列(xli)(xli)分析(一)分析(一)分析(一)分析(一)n一、时间序列一、时间序列n是指同一变量按照发生时间的先后顺序排列起是指同一变量按照发生时间的先后顺序排列起来的一组观察值来的一组观察值n举例:举例:n某超市某超市(cho sh)每周的销售额数据每周的销售额数据n某条航线的运量某条航线的运量 n二、时间序列预测法二、时间序列预测法n利用时间序列本身的变化模式对时间序列的未利用时间序列本身的变化模式对时间序
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