预测与决策教程 李华 机械工业出版社Chap1-预测概述.

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课程资源教材：李华，胡奇英主编，预测与决策教程。机械工业出版社，2012网站：=322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。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，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）1.1预测的基本概念预测者根据有关的历史资料、数据，运用适当的理论和方法，对预测对象的未来状态进行分析、估计和推断，并对预测结果进行评价和应用的过程。1.预测第一章预测概述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果的应用3）类推原理根据已知的某事物的发展变化特征，推断具有近似特征的预测对象的未来状态，就是所谓的“类推原理”。类比物之间的相似特征越多，类比越可靠。是从已知领域过渡到未知领域的探索，是一种重要的创造性方法。所谓惯性原理，就是研究对象的过去和现在，依据其惯性，预测其未来状态。它是趋势外推法的理论依据。AB一类另一类1MM1MM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。预测对象相关事物同步相关气候变化—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5）概率推断原理当预测结果以较大概率出现时，认为这个结果可以成立。降雨概率产品推广的可信度：20%涂仁政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）6.382.511.991.491.291.251.100.900.620.500.33博硕比0.130.240.270.260.250.270.280.210.160.170.12讨论问题：资料来源：–全国普通高等教育事业发展统计公报（1999~2000），中国教育和科研计算机网。–2010年全国教育事业发展统计公报。（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：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3.预测的评价标准：准确性？NO!预测对象的未来特性具有测不准性。•准确性与预测对象的变化与复杂程度成反向变化•随机现象可以用概率统计研究，但不能消除随机性•预测活动本身也在“干扰”未来•人们的认识能力有限从预测活动对预测结果的影响考虑，可以将预测分为三类：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决策者能部分影响或控制结果是否实现诸葛亮：三分天下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。预测的有效性是指预测结果能否为决策者提供可靠的未来信息，以使决策者作出正确决策。能被决策者采用的预测是有效的预测。现实中对预测结果的评价通常是以有效性为标准的。而有效性暗含者决策者认为预测结果是可信的，同时也暗含着决策者主观上认为预测是准确的。预测结果的评价：可信、有效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1.3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024681012150200250300350400450500销售量（吨）月份原因？设备故障；外销图1.1某企业产品月销售量年份7374757677787980818283总产值2426162529323945525863表1.2某地区农业总产值（百万元）7274767880828410203040506070总产值年例1.205101520253012001300140015001600170018001900降雨量年图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。19841986198819901992199419961998200020022004020040060080010001200招生人数年份图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定性预测定量预测专家会议法头脑风暴法Delp