Метод среднего уровня ряда – прогнозируемый уровень изучаемой величины принимается равным среднему значению уровней ряда этой величины в прошлом. Этот метод используется, если средний уровень не имеет тенденции к изменению, или это изменение незначительно (нет явно выраженного тренда, рисунок 32А)
(59)
Где yi – значение iого уровня
n – база прогноза
В некотором смысле отрезок динамического ряда, охваченный наблюдением, можно уподобить выборке, а значит полученный прогноз будет выборочным, для которого можно указать доверительный интервал
(60)
где (61)
– среднеквадратичное отклонение временного ряда
tα–критерий Стъюдента для заданного уровня значимости и числа степеней свободы (n1).
Пример. В таблице 63 приведены данные временного ряда y(t). Рассчитать прогнозное значение y на момент времени t =13 методом среднего уровня ряда
Таблица 63. Результаты расчетов
t
yi
прогноз
(80+98)/2
(80+98+94)/3
90,7
(80+98+94+103)/4
93,8
(80+98+94+103+84)/5
91,8
(80+98+94+103+84+115)/6
95,7
(80+98+94+103+84+115+98)/7
96,0
(80+98+94+103+84+115+98+113)/8
98,1
(80+98+94+103+84+115+98+113+114)/9
99,9
(80+98+94+103+84+115+98+113+114+87)/10
98,6
(80+98+94+103+84+115+98+113+114+87+107)/11
99,4
(80+98+94+103+84+115+98+113+114+87+107+85)/12
98,2
Рисунок 34. Методы простой экстраполяции
Доверительный интервал для прогноза в момент t =13 приведен в таблице 64
Таблица 64. Результаты статобработки
yпрог
n
t0.05
s
Нижний предел 95ДИ%
Верхний предел 95ДИ%
98,2
2,2
12,4
69,7
126,7
Метод скользящих средних– метод прогнозирования на краткосрочный период, основан на процедуре сглаживания уровней изучаемой величины (фильтрации). Преимущественно используются линейные фильтры сглаживания с интервалом m т.е.
(62)
Доверительный интервал
(63)
Где
– среднеквадратичное отклонение временного ряда (64)
tα–критерий Стъюдента для заданного уровня значимости и числа степеней свободы (n1).
Пример. В таблице 65 приведены данные временного ряда y(t). Рассчитать прогнозное значение y на момент времени t =13 методом скользящих средних с интервалом сглаживания m=3.
Таблица 65. Результаты расчетов
t
yi
прогноз
(80+98+94)/3
90,7
(98+94+103)/3
98,3
(94+103+84)/3
93,7
(103+84+115)/3
100,7
(84+115+98)/3
(115+98+113)/3
108,7
(98+113+114)/3
108,3
(113+114+87)/3
104,7
(114+87+107)/3
102,7
прогноз
(87+107+85)/3
Исходный и сглаженный ряд представлены на рисунке 35
Рисунок 35. Метод скользящих средних
Таблица 66. Результаты статобработки
yпрог
n
m
t0.05
s
Нижний предел 95ДИ%
Верхний предел 95ДИ%
2,2
12,4
61,4
124,6
Метод экспоненциального сглаживания –в процессе выравнивания каждого уровня используются значения предыдущих уровней, взятых с определенным весом. По мере удаления от какогото уровня вес этого наблюдения уменьшается. Сглаженное значение уровня на момент времени t определяется по формуле
(65)
где St – текущее сглаженное значение;
yt – текущее значение исходного ряда;
St – 1 – предыдущее сглаженное значение;
α сглаживающая параметр
S0 берется равным среднему арифметическому нескольких первых значений ряда
Для расчета α предложена следующая формула
(66)
По поводу выбора α нет единого мнения, эта задача оптимизации модели пока еще не решена. В некоторых литературных источниках рекомендуется выбирать 0,1 ≤ α ≤ 0,3.
Прогноз рассчитывается следующим образом
(67)
Доверительный интервал
(68)
Пример. Рассчитать прогнозное значение y на момент времени t =11 методом экспоненциального сглаживания. Зададим α=0,3, S0 – среднее значение по трем первым членам ряда.
Таблица 67. Результаты расчетов
t
yi
St
(80+98+94)/3
90,7
0,3*80+(10,3)*90,7
87,5
0,3*98+(10,3)*87,5
90,6
0,3*94+(10,3)*90,6
91,6
0,3*103+(10,3)*91,6
95,0
0,3*84+(10,3)*95
91,7
0,3*115+(10,3)*91,7
98,7
0,3*98+(10,3)*98,7
98,5
0,3*113+(10,3)*98,5
102,8
0,3*114+(10,3)*102,8
106,2
0,3*87+(10,3)*106,2
100,4
0,3*107+(10,3)*100,4
102,4
0,3*85+(10,3)*102,4
97,2
прогноз
97,2+0,3*(8597,2)
93,5
Рисунок 36. Метод экспоненциального сглаживания
Таблица 68. Результаты статобработки
yпрог
n
α
t0.05
s
Нижний предел 95ДИ%
Верхний предел 95ДИ%
93,5
0,3
2,2
12,4
63,8
123,2
Рассмотренные методы прогнозирования являются простейшими, и в тоже время самыми приближенными – это видно из широких доверительных интервалов в приведенных примерах. Большая погрешность прогноза наблюдается в случае сильных колебаний уровней. Также неправомерно использовать эти методы при наличии явной тенденции к росту (или падению) исходного временного ряда. Но все же для краткосрочных прогнозов их применение бывает оправданным.