系统预测方法

1研究生专业课程考试答题册得分：阅卷人签字：学号2015022056姓名张华威考试课程系统工程理论与方法考试日期2016.01.06西安工程大学研究生部西安工程大学硕士研究生课程考试试题考试科目：系统工程理论与方法课程编号：022014年级：2015级学院：机电工程学院说明：所有答案必须写在答题册上,否则无效。共1页第1页命题人：宋栓军学科负责人签字：出题日期：2015.12.30本课程考核采用提交报告形式，具体要求如下：1．形式（1）专题研究型按照研究型论文的规范，表明研究问题与研究现状、提出新的分析方法，或对已有方法作出某种修正，或利用已有理论与方法对所研究问题进行分析并得出有价值的结论等。（2）文献综述型围绕一研究领域或学派对其研究现状与发展趋势、有待进一步深入研究的问题等进行详细阐述。2．注意事项[1]鼓励提交专题研究型论文；[2]按学术论文规范编排：包括中文摘要、关键词（3至5个），并将主要参考文献在正文引用处标注等；[3]切忌写成工作总结或心得体会；[4]字数在6000字以上；[5]利用研究生考试册的封面装订并裁剪整齐。3系统预测方法及应用摘要预测是建立在已有或已知基础上对未来的探索，运用系统性的科学技术和手段对系统未来趋势进行分析，就是系统预测。作为决策的前提，系统预测在生产管理中发挥着重要作用，从简单的时序分析预测，到复杂的回归建模预测，不同的预测方法满足了不同种类的预测需求。本文从系统预测概念出发，结合不同的预测方法，阐述了系统预测在不同领域的应用。关键词：系统预测时间序列分析预测法质量预测AbstractPredictionisbasedinexistingorknownonthebasisforthefutureexplorationandanalysisofthefuturetrendsofthesystembyusingthesystemofscienceandtechnologyandmeans,isthesystemprediction.Asthepremiseofdecision-makingandforecastingsysteminproductionmanagementplaysanimportantrole,fromthesimpletiminganalysisandforecasting,tocomplexregressionmodelingandforecasting,differentforecastingmethodstomeetthedifferentkindsofdemandforecasting.Thispaperfromthesystempredictionconcept,combiningthedifferentforecastingmethods,expoundsthesystempredictionindifferentfields.Keywords：SystempredictionTimeseriesanalysispredictionmethodqualitativeforecast4一、引言预测是一门既有理论指导又有科学方法的一种认识世界的工具，是一门广泛应用于社会、经济、科学、技术等方面的一门科学。它是随着科学技术的发展而产生，随着科学技术的进步而发展的。系统预测是系统工程理论的重要组成部分，他把系统作为预测对象，分析系统发展变化的规律性，预测系统未来变化趋势，并为系统规划设计、经营管理和决策提供科学的依据。本文主要介绍系统预测的概念、原理、分类及应用。二、预测与系统预测1、系统预测的概念我们所说的预测是科学预测，是一门既有理论指导，又有科学方法的一种认识世界的工具，是一门广泛应用于社会、经济、科学、技术等方面的一门新科学。把系统作为预测对象，了解系统发展变化的规律性，预测系统未来则称为系统预测。系统预测是系统工程的重要内容，是系统规划设计、经营管理和系统决策的基础。预测是在调查研究的基础上对事物未来发展变化的规律进行研究的理论和方法的总称，预测的基本原理是：整体性原理：事物是由若干部分相互关联而成的有机整体，事物发展变化的过程也是一个有机整体。因此以整体性为特征的系统理论是预测的基本理论。可知性原理：由于事物发展过程的统一性，即事物发展的过去、现在和将来是一个统一的整体，所以人类不但可以认识预测对象的过去和现在，而且也可以通过过去到现在的发展规律，推测将来的发展变化。可能性原则：预测对象的发展有各种各样的可能性，预测是对预测对象发展的各种可能性的一种估计。如果认为预测是必然结果，则失去了预测的意义。相似性原理：把预测对象与类似的已知事物的发展变化规律进行类比，可以对预测对象进行描述。反馈原理：预测未来的目的是为了更好地指导当前，因此应用反馈原理不断地修正预测才会更好地指导当前工作，为决策提供依据。科学的预测是在广泛调查研究的基础上进行的，涉及方法的选择、资料的收集、数据的整理、预测建立预测模型、利用模型预测和对预测结果进行分析等一系列工作。总的来说，预测的步骤为：1确定目标该阶段的内容为确定预测对象、提出预测目的和目标，明确预测要求等。52选择预测方法预测方法很多，到目前为止，各类预测方法不下几百种。因此应根据预测的目的和要求，考虑预测工作的组织情况，合理地选择效果较好的、既经济又方便的一种或几种预测方法。3收集和分析数据该阶段根据预测目标和所选择预测方法的要求去收集所需原始数据。4建立预测模型建立预测模型是预测的关键工作，它取决于所选择的预测方法和所收集到的数据。建立模型的过程分为建立模型和模型的检验分析两个阶段。5模型的分析模型的分析是指对系统内部、外部的因素进行评定，找出使系统转变的内部因素和客观环境对系统的影响，以分析预测对象的整体规律性。6利用模型预测所建立的模型是在一定假设条件下得到的，因此也只适用于一定条件和一定预测期限。如果将其推广到更大范围，就要利用分析、类比、推理等方法来确定模型的适用性。只有在确认模型符合预测要求时，才可利用模型进行预测。7预测结果的分析利用预测模型所得的预测结果并不一定与实际情况符合。需从两个方面进行分析：①用多种预测方法预测同一事物，将预测结果进行对比分析、综合研究之后加以修正和改进；②应用反馈原理及时用实际数据修正模型，使预测模型更完善。2、系统预测的发展预测古已有之，从西方世界的占星巫术到东方文化中的奇门遁甲八卦术，都是古人对预测科学的探索。自然科学出现后，预测也逐渐成为一门学科，依靠多重预测方法和工具，在生产生活中扮演了重要的角色。系统预测发展至今，已经形成了多种预测方法和技术：简单实用的定性预测方法包含有德尔菲法和主观概率法等，建立在数据分析基础上的定量预测方法有时序分析法和建立回归模型等方法，比较常用的模型有马尔科夫模型和灰色系统模型。此外，一些成熟的系统分析方法，如系统动力学法和投入产出模型等，也可以应用于系统预测。3、系统预测的分类用不同的分类原则对预测技术的分类如下：（1）按预测技术的属性预测技术可分为：①定性预测技术；②定量预测技术；③定时预测技术。（2）按预测对象预测技术可分为：①科学预测；②社会预测；③经济预测；④市场预测等。（3）按预测方式预测技术可分为：①直观性预测；②探索性预测；③目标预测；④6反馈预测等。（4）按预测时间预测技术可分为：①短期预测；②中期预测；③长期预测；④未来预测。三、系统预测方法3.1定性预测技术定性预测技术是以预测者的经验为基础，判断发展趋势、探讨发展变化规律的方法。它适用于缺乏数据资料的情况下对事物的预测。实践中，有时即使有充足的数据资料，也采用定性预测技术，其原因是把定性预测的结论与定量预测的结果相比较可以提高预测的准确性，同时在定性预测的指导下进行定量预测尚可起到定量预测起不到的作用。常用的定性预测技术有德尔菲法、主观概率法、交叉概率法和专家意见法等。定性预测的特点：着重对事物发展的性质进行预测，主要凭借人的经验及分析能力；着重对事物发展的倾向、趋势和重大转折点进行预测。定性预测的优点：注重事物发展质的预测，有较大的灵活性，易于发挥人的主观能动性，且简单迅速，省时省力；定性预测的缺点：易受主观因素影响，过于依赖人的经验和主观判断能力，易受知识、经验和能力的限制，难以对事物发展做出量化的描述。3.1.1德尔菲法德尔菲法（Delphi）是美国兰德公司研究人员赫尔马（O.Helmet）和达尔奇（N.Dalkey）于四十年代开发的一种预测方法。目前该方法已广泛用于军事预测、人口预测、医疗卫生保健预测、经营和需求预测、教育预测以及方案评价的决策分析等领域。该方法的过程是预测机构或人员预先选定与预测问题有关的专家10——15人，采用信件往来的方式与其建立联系，将他们的意见进行整理、综合、归纳后再匿名反馈给各位专家再次征求意见，按这种方式多次反复，直至使专家们的意见趋于一致为止，最后得出预测结论。该方法的具体步骤为：（1）选择专家。专家人数的确定依据所预测问题的复杂性和所需知识面的宽窄，一般以10——15人为宜。所选择的专家彼此不发生联系，只用书信的方式与预测人员直接发生联系。（2）编制并邮寄“专家应答表”。首次交往需向专家介绍预测的目的，提供现有的相关资7料，并邮寄“专家应答表”。为避免浪费专家的时间，“专家应答表”应力求简练，只需专家用“是”、“否”之类简单词句或符号回答或给予简单的评分。（3）分析整理“专家应答表”。收集专家的意见和反应，整理“专家应答表”，进行综合、分析、归纳等工作。（4）与专家反复交换意见。将整理、分析、归纳和综合的结果反馈给各专家并进一步提供有关资料，让专家修订自己的意见，填写“专家应答表”，如此反复进行直至得出预测结论。（5）将最终预测结论函告各专家并致谢。由定性资料转化为定量数据的方法是对预测中的每个因素给定一个分值cj，对应投票的专家数为Bj，则均值和方差分别为：jjjBBcE；jjjjjBBEcD2)(3.1.2主观概率法主观概率即是某人对某事件发生可能性的主观估计值。对同一事物来说，不同的人因知识、阅历、看问题的角度不同等原因造成对问题的估计值也不同，这就是主观因素在起作用。主观概率法就是在调查专家主观概率的基础上，寻求最佳主观估计的科学方法。如果要预测某一事件发生的可能性，先调查一组专家的主观概率，然后加权平均即得某事件发生的概率，即：jjjjjBBPP式中：P——事件发生概率的预测值；Pj——第j种概率分级；Bj——选第j种概率分级为主观概率的专家数。3.1.3交叉概率法交叉概率法是对在交互影响因素作用下的事物进行预测的一种定性预测技术。很多事物的发生或发展对其他事物将产生各种各样的影响，根据各事物之间的相互影响研究事物发生的概率，并用以修正专家的主观概率。从而对事物的发展作出较客观的评价则是该方法的基本思想。该方法的步骤为：(1)确定各事物之间的影响关系；8(2)确定各事物之间的影响程度；(3)计算某事物发生时对其他事物发生概率的影响；(4)分析其他事件对该事件的影响；(5)确定修正后的主观概率。3.2定量预测技术我们所研究的系统是复杂的，只靠经验对其进行定性预测是不够的，还必须从数量上研究系统的变化，因此还需研究定量预测技术。概念：定量预测方法是指运用一定的统计或数学方法，通过建立数学模型来描述预测目标的变化发展规律，并依此对目标的未来进行预测。优点：科学理论性较强，逻辑推理缜密，预测结果较有说服力；缺点：预测花费成本较高，需要较高的理论基础，应用限制较多。定量预测常用的技术有：时间序列分析方法（包括简单算术平均预测法、一次与二次移动平均预测法、指数平滑法、趋势外推法等）、因果分析预测法（包括回归模型预测法，计量经济模型预测法、马尔科夫模型预测法、灰色模型预测法等）。接下来，我主要介绍一下时间序列分析预测法中的平均数法与指数平滑法。93.2.1时间序列分析的内容3.2.1.1时间序列的形成时间序列是由以下四种情况合成的结果：(1)长期趋势的变化，序列随时间呈现的倾向性变化；(2)季节性周期