季節性帶趨勢的預測:示例


對於有趨勢的季節需求,我們這里介紹一個常用的方法,准確度不是最高,但相對簡單易行。

我們先看一下季節性和周期性的區別。周期性是時間序列呈現出波浪形起伏,上下起伏,一般由商業和經濟活動引起。它不同於趨勢變 動,不是朝着單一方向的持續運動,而是漲落相間的交替波動;它也不同於季節變動,季節變動有比較固定的規律,而循環波動則無固定規律[1]。可以說,周期性和季節性都有波峰波谷,前者缺乏規律性,可預見性低;后者規律性強,容易預見。

提到季節性,人們想到的就是一年四季。這沒錯,不過季節性不一定非得要一年,一天、一周、一個月,甚至一個小時,一分鍾,都可以有季節性。比如你開個餐館,早飯、午飯和晚飯的需求量不同,對店面人工的需要早晨少,中午和晚上多,這是一天的季節性。同樣,作為餐館,周五、周六的生意一般最忙,而周二一般最清閑(這也在美國,很多餐館周二有特價的原因),這是一周的季節性。電商也類似,在一周里跟餐館的周期性正好相反:周末的時候,小姑娘們都出去逛街吃飯,沒多少人在網購;周二的時候,大家都窩在家里不出去,你會發現網購的量會更高——我在分析一個電商的業務時,看到類似的模式。

如果是單純的季節性,季度與季度之間沒有趨勢的話,我們可以求出每個季節跟平均值比較,用來預測下一年各季的需求。就如下面的例子中,上年四個季度的平均值已知(2500個),根據每個季度的需求,就可求出每個季度對應的季度系數。

季度      需求      季節性系數

春季      2000       2000/2500 = 0.8

夏季      3500       3500/2500 = 1.4

秋季      3000       3000/2500 = 1.2

冬季      1500       1500/2500 = 0.6

假定這個產品每年以30%的趨勢增長,那么下一年的總預測就是13000,每個季度的平均預測是13000/4=3250,相應地可以預測每個季度的需求:

季度      預測

春季      3250 * 0.8 = 2600

夏季      3250 * 1.4 = 4550

秋季      3250 * 1.2 = 3900

冬季      3250 * 0.6 = 1950

這其實也不難。有趣的是,讀因特爾前CEO格魯夫的書,其中提到,照相機用的膠卷就是這樣的季節性產品,即便在每年的需求量變化不大的情況下,在匈牙利的計划經濟時代,那些國營企業還是沒法生產出合適的量來(格魯夫是匈牙利裔)。計划經濟之“計划”性,可見一斑。

我們下面看一下季節性、趨勢並存的情況[2]。如圖 1,這個產品的銷量具有季節性,每四期是一個周期;同時,需求也呈現出趨勢。我們的任務是預測第13到16期的需求。這里的“期”可以理解為季度、月度、周、天等任何時間單元(案例中的期其實是季度)。

圖1:季節性和趨勢並存的時間序列

 

我們先求每一期的季節指數。如表 1,鑒於季節性每4期循環一次,我們把12期的數據分為三輪(可以理解為3年),求出每期的三輪平均值。每期的平均值與12期的總平均值相比,就得到該期的季節指數。比如第二期的平均值為176.7,12期的總平均為190.8,兩者相除,得到第二期的季節指數為0.93,意味着第二期是平均需求的93%(低於100%的話,可以理解為淡季;高於100%,可以理解為旺季)。

表1:季節指數的計算

接着我們求趨勢。在求趨勢前,我們先得去季節化,也就是每期的需求除以季節指數。如表 2,第④列就是假定沒有季節性時,每期的需求。圍繞第①和第④列的數據,我們來運行線性回歸(具體的做法后文會詳細談到),得出線性回歸方程為需求預測=152.44+5.91*期數。這里的5.91就是我們說的“趨勢”,也就是,每期比上期增加5.91個。這樣,我們就能夠求出不包含季節性的線性預測,見第⑤列。比如第13期的線性預測等於152.44+5.91*13=229.27,四舍五入為229。

最后一步呢,就是把季節指數反算進去,求得季節性調整后的預測,亦即我們最終需要的預測。這是拿線性預測(第⑤列)跟季節指數(第②列)相乘。比如第14期的最終預測就是235*0.93=218。

第①列的實際值和第⑥列的預測值相減,就得到第⑦列的預測誤差。圍繞該誤差,我們可以設置一定的安全庫存,來應對預測的不准確,也是需求的不確定性,計算的詳情見第二章“量化不確定性,設立安全庫存”部分。

表2:預測趨勢和季節性並存的情況

 

【實踐者問】這里介紹的季節性+趨勢的模型,跟霍爾特-溫特模型有什么區別?

【劉寶紅答】這里的模型簡單,但能夠優化的地方很有限,比如趨勢和季節性參數都沒法調整,所以模型比較“僵硬”,預測的准確度也受影響。在霍爾特-溫特模型中,我們可以調整三個平滑參數,提高模型的擬合度,也提高預測的准確度。

霍爾特-溫特模型就像個“三節棍”,靈活是靈活,但很難使——如果使得好,那可不得了。一般人還是用“兩節棍”或者簡單的棍子得了。

看到這里,有些人或許或問,現在的產品生命周期都這么短,哪能有兩年、三年、四年的需求歷史,讓我們來求這些季節指數、趨勢,預測未來的需求?從具體的成品來說,這或許沒錯;但對半成品、原材料、產能來說,卻未必。比如你是賣熱飲的,季節性非常明顯的產品(天氣冷了需求量大,熱了需求量小),熱飲的包裝就如快時尚,更新頻次相當高;但熱飲本身(半成品)和原材料的變化就沒那么大,生產線和工藝也是年復一年差不多,我們在半成品、原材料、產能層面還是可以做類似的預測,指導整個供應鏈更加有序地響應。

再比如在有些行業,壓貨行為非常普遍,人為制造了季節性。比如在圖 2中,某工業品企業的銷售習慣性地向渠道壓貨,1月份沒什么生意,2月份也沒多少,3月份是季末,考核時間到了,就拼命向渠道壓貨,需求大增;季度考核完了,4月份就沒多少生意,5月份稍微增長點,6月份是季末和半年考核,銷售沖量就更厲害。就這樣,三個月一個周期,業務上下起伏,多年來都如此。除了季節性,該企業的業務整體上一直在增長,是典型的季節性+趨勢。

 

 圖2:銷售壓貨沖量,人為造成業務的周期性起伏

 

銷售的壓貨行為,后面有深刻的績效考核、組織行為和產品競爭力等原因,這里不細講[3]。作為供應鏈,我們除了抱怨,還可以用這里講的方法,預測銷售的壓貨行為,盡量來驅動供應鏈有序應對。當然,我說這些,並不是說“金有狼牙棒,宋有天靈蓋”,提倡供應鏈逆來順受:當產品的競爭力有限,績效考核短期難以改變的時候,相同的外界約束下,計划和供應鏈還是有可作為的;只要做了我們可作為的,我們就可以做得比以前好,比同行好,這就是競爭優勢。

我們再回到圖 1的例子。這是個完美的季節性帶趨勢的例子,我們可以相當准確地預測出來(從第⑦列的預測誤差即可看出)。實踐中,我們很少會有這樣的完美情況。我們的應對方案還是一樣:其一,盡量作准:尋找更合適的預測方法,比如霍爾特-溫特模型,通過優化各參數,來盡量提高預測准確度;其二,盡快糾偏:有了一點實際銷售數據,要盡早分析,與原來的預測比較,與歷史數據比較,再結合市場、銷售、產品管理等的職業判斷,盡快調整預測。這樣做,至少可以避免大錯特錯。

此外,不管是季節性,周期性,還是趨勢,都是相對特定的供應鏈響應周期、響應能力而言。當供應鏈的響應周期很短,響應能力無限的時候,對這些變動性的預測就不那么重要。比如這是個前置倉,或者門店,補貨周期就那么幾個小時或幾天,反映不出來多少季節性、趨勢,你也就用不着采取復雜的模型來預測——移動平均法,簡單指數平滑法,甚至賣一補一的“幼稚預測”,八成就能夠很好應對。但是,如果你要規划前置倉、門店的規模,決定是否擴容的話,那可是長周期行為,我們得預測未來幾個季度甚至幾年的需求,這時候,季節性、趨勢等更復雜的情形預測就更必要。產線的產能、供應商的產能、長周期物料的備料也是同理。


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