预测与决策教程 李华 机械工业出版社Chap1-预测概述课件

1、预测与决策教程第1章 预测概述第一部分 预测课程内容预测概述 非模型预测法回归预测方法 确定型时间序列预测方法 随机型时间序列预测方法 马尔可夫预测方法 预测精确性与预测评价第一部分 预测第二部分 决策决策概述期望效用值理论与展望理论单目标决策分析多目标决策动态决策分析决策方法选择与评价第二部分 决策第一章 预测概述2008年1月3 日上午，涪陵区一处 520 米长的山体突然发生滑坡险情，当地党委、政府事先采取有效措施，成功预测到这一起地质灾害，并在险情发生前 9小时紧急疏散核心区域内的群众，避免了人员伤亡。 发生滑坡的山体位于涪陵区桥南管委会天子殿居委三四组、涪陵第五中学和涪陵迎宾大道南侧。

2、早在 20 多天前，当地村民发现该处山体出现了多条巴掌宽、数十米长的裂缝，涪陵区政府获悉情况后，立即派专人对山体进行 24 小时轮流监测。 2007年 12月 28 日，裂缝逐渐扩大。次日，当地有关部门紧急封闭了位于山体下方的迎宾大道，车辆一律改道经李渡镇、涪陵长江二桥进入涪陵城区。涪陵区政府要求附近学校师生和村民做好紧急撤离的准备。 2008年1月3 日早上 8 点多钟，滑坡险情加剧，山坡上不时有零星石块滚落下来。上午11 点左右，伴随着“轰隆隆”的巨响，大片山体突然发生滑坡，约 16 万立方米的土石顺着山坡倾泻而下，将迎宾大道 30 米宽的公路阻断了一大半。 庆幸的是，就在滑坡发生前 9

3、个小时，涪陵区委、区政府接到滑坡监测险情报告后果断决策，启动应急预案，受到滑坡直接威胁的涪陵第五中学 562 名师生和天子殿居委三四组 109 名居民全部疏散转移到安全地带，无一人在滑坡中伤亡。 由于滑坡仍在继续，当地地质条件不稳定，可能再次发生大面积山体滑坡，1月4日，涪陵区委、区政府重新划定了滑坡危险区域，扩大了疏散转移范围，又紧急疏散了 5300 多名学校师生和村民。 其中，涪陵五中初中部和高一、高二年级的学生已暂定停课一周，只有面临高考的高三年级约 2000 名学生仍留校住读。考虑到住读学生们的安全，住读生已从距滑坡地带较近的宿舍搬到了距滑坡地带约 200 米远的学校行政楼居住。 目前

4、，地质监测专家仍在 24 小时监测滑坡动向，排险施工已准备就绪。当地有关部门正在加紧抢修和铺设临时管网，以尽快恢复天子殿地区的水、电、气供应，保证通讯畅通。交通方面，渝涪高速公路李渡出口将增设收费窗口，聚云山隧道已启用照明系统和通风排放系统，保障改道车辆通行安全。 接到涪陵区险情报告后，市政府高度重视，1月3 日，市国土房管局、市交委等部门将派有关专家赶赴现场，对滑坡险情进行分析论证，会同施工单位研究制定抢险排危方案。（资料来源：重庆日报/2008 年/1 月/5 日/第 001 版）资料收集与整理预测技术（方法）预测理论评价和应用未来状态的推断 充分的资料是预测的基础。 掌握预测的一般技术与

5、方法。 预测的结果要能够应用。2. 预测的基本功能 基本功能：为决策系统提供制定决策所必须的未来信息。应用举例： 产品销售：产品销售额、市场占有份额、价格变动趋势等。 生产：产品的市场需求、库存量、原材料需求量等。人力资源规划：每类员工所需人数、人才流失状况预测等。1.2 预测的基本原理与步骤1. 预测的基本原理1) 系统性原理 事物的发展变化与其过去的行为总有或大或小的联系，过去的行为影响现在，也影响未来，这种现象称之为“惯性现象”。2) 惯性原理 以系统的观点为指导，采用系统分析方法，实现预测的系统目标。预测问题的提出；预测模型的建立（变量及其关系）；预测方法的选择；预测过程的组织和预测结

6、果的应用一类 另一类 部分 整体 发达国家本硕博比例25:10:1，我国36:4.2:1（2004年） 克隆羊 克隆人 蜥蜴尾巴的再生性 军用飞机的最大飞行速度 民用飞机 某几所院校IE专业毕业生就业 开茶馆，市场调研4）相关原理所谓相关原理，就是研究预测对象与其相关事物间的相关性，利用相关事物的特性来推断预测对象的未来状态。 同步相关 气候变化空调销量 异步相关 工资调整物价变化 主要表现形式：因果关系现象描述信心指标一对一不认同10%一对一默认20%一对一认同30%小场合默认40%小场合认同50%小场合支持60%公开场合默认70%公开场合认同80% 公开场合支持90%山花制药有限公司总经理

7、涂仁政的信心指标-20111015西电校庆5）概率推断原理 硕博比例问题：4）相关原理3）类推原理1) 系统性原理 1. 预测的基本原理2) 惯性原理 年度201020001999199819971996199519941993199219911990硕士（万）47.4410.347.325.755.084.663.984.173.752.832.972.62博士（万）6.382.511.991.491.200.620.500.33博硕比70.260.250.270.270.12讨论问题：资料来源：全国普通高等教育事业发展统

8、计公报（19992000），中国教育和科研计算机网。Http:/20020307/3021938_3.shtml2010年全国教育事业发展统计公报。/jyzx/201107/20110706/219482079.html（注意引文的权威性）1991年的数据缺陷国外的数据？讨论问题：研究问题：国内外硕博比例的比较研究国内外研究生培养的对比分析中美（英）研究生培养比较研究中国研究生教育发展历史（招生）及现状分析研究目的：要解决什么问题？好奇？预测趋势？“研究”？研究方法：散点图、趋势图（基本描述）其他？研究结论2. 预测的步骤1）确定预测目标预测对象，目的，时间等 2）收集、整理有关资料资料内容：

9、分析与预测目标相关的因素；市场调查、资料收集与整理3）选择预测方法各种预测方法；人、财、物的限制 4）建立预测模型主要是数学模型 6）利用模型进行预测输入数据，预测计算 7）分析预测结果如根据经验判断可信，采用。否则，寻找原因，改进预测。也可用多种预测方法验证预测结果。 5）评价预测模型从逻辑上、数学理论上进行检验。检验后方可用于预测 从预测活动对预测结果的影响考虑，可以将预测分为三类：n决策者无法控制，也难以影响预测结果能否实现的预测。 气象预报n 决策者能部分影响或控制结果是否实现 诸葛亮：三分天下n决策者可以完全控制预测结果能否实现的预测 如：自成功预测 自失败预测预测结果的评价主要看其

10、是否可信、有效是否可信，至少要考虑如下几个方面： 1） 预测结果应该是历史与现实的合理延伸。例：抗日战争，持久战 2） 预测应具有可检验性。 预测资料来源及真实性、预测模型的合理性、预测结果的逻辑性都可检验。无论由谁来预测，结果都应该一样。 3）可信程度还与预测的时间跨度、预测对象的复杂程度、预测结果的详细程度等有关。同时与预测机构或预测者的权威性有关。1.1 预测的基本概念 1. 预测的概念 2. 预测的基本功能1.2 预测的基本原理与步骤 1. 预测的基本原理（系统性原理、惯性原理、类推原理、相关原理、概率推断原理） 2. 预测的一般步骤 3. 预测的评价可信、有效本章第1、第2节内容1.

11、3 预测资料的收集与整理 1资料收集 数据类型： 纵向资料依时间顺序排列 横向资料某个时期或时点的多视角资料例 观察某种树木的生长过程。纵向：从幼苗破土到长成参天大树，再走向死亡。横向：森林中观察幼苗、小树、大树、老树的生长特点，作为其生长时间序列。1.3 预测资料的收集与整理 1资料收集 数据类型： 纵向资料依时间顺序排列 横向资料某个时期或时点的多视角资料数据来源： 原始资料第一手资料，包括原始资料、组织调查得到的资料等等。 原始资料可以通过多种统计调查方式获得，主要有：普查、抽样调查、重点调查、典型调查、定期统计报表等。 第二手资料已加工整理过的，如统计年鉴、报刊、杂志等的资料。2. 数

12、据分析与预处理 未经整理与加工的原始资料一般较为杂乱，需加工整理后才能用于预测。分析目的：真实性、完整性、准确性、可用性？ 第一步，审查所收集的资料是否完整，详细程度是否合乎要求，是否合理，是否有虚假成分。 预处理的步骤： 第二步，判断是否有异常数据。鉴别方法：图形观察法、统计滤波法（略）月份123456789101112销售量320330180350340340360350360470350370表1.1 某企业2003年产品销售量（吨）例1.1 某企业2010年的产品销售量如表1.1，其图形如图1.1 所示。异常数据：3月份、10月份原因？设备故障；外销图1.1 某企业产品月销售量年份73

13、74757677787980818283总产值2426162529323945525863表1.2 某地区农业总产值（百万元）例1.2图1.2 某地区连续30年的降雨量（单位：毫升）1920例1.3 第三步 对有缺陷的资料进行适当加工以满足预测要求。（包括异常数据、残缺数据）剔除法插补法（平均值、算术平均值、几何平均值、计算方法中的插值法，等等）KEY：针对具体问题分析，选取合适的方法。图1.3 某大学1986年至2003年研究生招生人数2002年例1.4 从方法上讲，预测方法可分为定性预测方法和定量预测方法两类。定性预测是指依靠人的观察分析能力，借助于经验和判断能力进行预测的方法。1.4 预

14、测方法分类 从方法上讲，预测方法可分为定性预测方法和定量预测方法两类。定性预测是指依靠人的观察分析能力，借助于经验和判断能力进行预测的方法。 定量预测主要依靠历史统计数据，在定性分析的基础上，运用数学方法构造数学模型进行预测的方法。1.4 预测方法分类预测方法定性预测定量预测预测方法定性预测定量预测专家会议法头脑风暴法Delphi法预测方法定性预测定量预测专家会议法头脑风暴法Delphi法趋势外推法随机型时间序列预测法确定型时间序列预测法马尔可夫预测方法预测方法定性预测定量预测专家会议法头脑风暴法Delphi法趋势外推法随机型时间序列预测法确定型时间序列预测法马尔可夫预测方法线性非线性预测方法

15、定性预测定量预测专家会议法头脑风暴法Delphi法趋势外推法随机型时间序列预测法确定型时间序列预测法马尔可夫预测方法线性非线性移动平均法指数平滑法时间序列分解法方法章时间范围 适用情况计算机硬件最低要求应做工作定性预测法2短、中、长期对缺乏历史统计资料或趋势面临转折的事件进行预测计算器需做大量的调查研究工作一元线性回归预测法3短、中期自变量与因变量之间存在线性关系计算器为两个变量收集历史数据，此项工作是此预测中最费时的多元线性回归预测法3短、中期因变量与两个或两个以上自变量之间存在线性关系在两个自变量情况下可用计算器，多于两个自变量的情况下用计算机为所有变量收集历史数据是此预测中最费时的非线性

16、回归预测法3短、中期因变量与一个自变量或多个其它自变量之间存在某种非线性关系在两个变量情况下可用计算器，多于两个变量的情况下用计算机必须收集历史数据，并用几个非线性模型试验趋势外推法3中期到长期当被预测项目的有关变量用时间表示时，用非线性回归与非线性回归预测法相同只需要因变量的历史资料，但用趋势图做试探时很费时方法章时间范围 适用情况计算机硬件最低要求应做工作分解分析法4短期适用于一次性的短期预测或在使用其他预测方法前消除季节变动的因素计算器 只需要序列的历史资料移动平均法4短期不带季节变动的反复预测计算器只需要因变量的历史资料，但初次选择权数时很费时间指数平滑法4短期具有或不具有季节变动的反

17、复预测在用计算机建立模型后进行预测时，只需计算器就行了只需要因变量的历史资料，是一切反复预测中最简易的方法，但建立模型所费的时间与自适应过滤法不相上下自适应过滤法短期适用于趋势型态的性质随时间而变化，而且没有季节变动的反复预测计算机只需要因变量的历史资料，但制定并检查模型规格很费时间平稳时间序列预测法5短期适用于任何序列的发展型态的一种高级预测方法计算机计算过程复杂、繁琐方法章时间范围 适用情况 计算机硬件 最低要求应做工作干预分析模型预测法短期适用于当时间序列受到政策干预或突发事件影响的预测计算机 收集历史数据及影响时间景气预测法短、中期适用于时间趋势延续及转折预测计算机收集大量历史资料和数

18、据并需大量计算灰色预测法7短、中期适用于时间序列的发展呈指数型趋势计算机收集对象的历史数据状态空间模型和卡尔曼滤波短、中期适用于各类时间序列的预测计算机收集对象的历史数据并建立状态空间模型一些重要的预测技术的发展历史一些重要的预测技术的发展历史指数法 1878 “连续指数”对经济前景预测 统计图示法 1888 彩色条形图，市场、行情报告 时间序列预测法 1915 剔除长期趋势，求得循环变动指数 领先指标法 1937 经时序分析，把经济指标分为领先指标、同步指标、滞后指标等专家判断法 40年代 美国兰德公司 Delph法经济计量模型法 1939博克思詹金斯法 1970组合预测法 1979灰色系统预测法 1982神经网络技术预测法 19871.3 资料收集与整理 1. 资料收集 （数据内容、数据来源） 2. 资料分析与预处理1.4 预测方法分类 * 一些重要的预测技术的发展历史本章第3、第4节内容复习与思考问题预测是指什么？举例说明预测的作用。预测有哪些基本原理？预测的一般步骤。为什么要对收集的资料进行分析和预处理？如何鉴别异常数据？对异常数据应如何处理？5. 如何评价预测结果的可信、有效性？6. 影响预测方法选择的因素有哪些？7. “天气变凉，空调