（控制理论与控制工程专业论文）预测技术在都江堰灌区管理信息系统中的应用.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作过的同志对本研究所做的任何 贡献已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 沃炉_ 年月- ) 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或 借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库 进行检索，可以采用影印，缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名弛导师签名 日期：扣9 年月) 日 电子科技大学硕士学位论文 摘要 l 信息处理是社会的一项重要活动。一个人在工作和个人生活中有相当一部分 时间是花费在对信息的记录、查找和吸取上。在科技较为发达的美国，有5 0 以上 的劳动力主要是从事某种与信息处理有关的工作。他们的工作主要涉及到文件、报 表、分析结果和计划等。 由于科技的发展和要处理数据量的剧增，计算机已经成为信息处理过程中必 不可少的工具。今天事务数据的计算机处理已成为大型组织机构中的日常例行活 动。此外，信息处理的自动化能力，使得组织机构的信息使用规范程度得以扩大， 利用计算机的能力辅助包括管理活动和决策在内的知识性工作。从而诞生了信息管 理系统，来协助人们完成以上的一系列工作，减轻人们的工作负担。 在都江堰灌区的信息管理系统中，对业务数据的处理，是整个系统中至关重要 的，如何才能实现对都江堰灌区水量的准确预报，以及合理决策调配，从而实现都 江堰灌区管理的现代化呢? 这就要谈一谈预测技术了。 在当今科学、技术和经济迅猛发展的年代，人类社会正向着更为错综复杂的方 向发展。随着社会运转速度的不断加快和信息量的不断膨胀，各级( 上至国家、下 到社会的基层单位工厂、商店、农场、乃至个人) 管理中需要决策的事物不但在数 量上越来越多，而且，决策在时间和质量方面的要求也越来越高了。决策是站在当 前对人们的未来行动进行设计。如果能对未来发展情况作出准确的预测，无疑就能一 为人们作出合理的决策提供依据，从而使决策不犯错误或少犯错误，取得好的效果。， 本文从软件工程的角度上系统地讨论了预测技术在都江堰灌区管理信息系统 中的应用，以及流量计算在供水管理子系统中的实现。讨论了该系统的需求分析、 程序设计以及系统的安装调试和软硬件配置。详细分析了预测技术的特点及其实 现，预测子系统在都江堰灌区管理信息系统中，特别是在供水管理子系统的重要作 用，以及它既作为一个独立的子系统，又作为一个与其它子系统紧密联系的部分， 如何在技术上实现无缝连接；流量计算这一项复杂繁琐的工作如何在计算机中的实 现。也就是在使用d e l p h i 开发工具对该解决方案的实现。本论文对它的实践应用作 了尝试性的开发并取得了成功，为将来在企业局域网中进行多层数据库应用开发以 及预测技术的应用积累了丰富的经验。 关键词：移动平均、指数平滑曲线、灰色模型、趋势分析。 ， 1 旦至壁堇查堂堡主堂焦笙苎一 a b s t r a c t t h i st h e s i ss y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e st h ea p p l i c a t i o no fp r e d i c t i o nt e c h n o l o g yi nt h e d u j i a n g y a ni r r i g a t i o na r e a s w a t e rc o n s e r v a n c yo nt h ep a r to fs o f t w a r e 。p r o j e c t - t h i s p a p e rm a i n l yd i s c u s s e st h ed e m a n d a n a l y s i s ，p r o g r a m m i n g ，i n s t a l l a t i o n ，a sa n e wa n d e x c e l l e n tr e s o l u t i o n ，h o wi ti s c o m p l e m e n t e di n t h e m u l t i p l el a y e r s c sd i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n ga n dh o w i ti sl i n k e dw i t ho t h e rp a r to ft h ew a t e rc o n s e r v a n c y w i t hau n g a pm e t h o d b e c a u s et h ep r o j e c ti st h ea p p l i c a t i o no fp r e d i c t i o nt e c h n o l o g yi n t h e m u l t i p l el a y e r s c sd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n s y s t e m ，i t s s u c c e s s p r o v i d e l o t so f e x p e r i e n c e a n da g o o de x a m p l e o fd a t a b a s e p r o g r a m m i n gd e v e l o p m e n t a n dt h e a p p l i c a t i o n o fp r e d i c t i o nt e c h n o l o g y k e y s ：s h i f c a v e r a g e e x p o n e n t - s m o o t h n e s s ，g r a y - m o d e l ，t r e n d a n a l y s e 2 电子科技大学硕士学位论文 第一章都江堰灌区管理信息系统工程 第一期工程概述 1 1 都江堰灌区现状 都江堰灌区水利工程这一世界著名的大型水利工程，自公元前2 5 6 年以来， 已有2 2 0 0 多年的历史，经历代勤劳的川西人民不断改造与维修，引岷江之水灌溉 着川西平原，造福于大众，延利于子孙。特别是近5 0 年来，在党和人民政府的关 怀下，得到了迅猛的发展；同时由于历史悠久，技术上颇有独特之处，因而又具有 极为重要的历史文化价值，在世界水利史上有着十分重要的地位与影响。 1 1 1 自然现状 1 9 4 9 年后，在党和政府的关怀与领导下，都江堰灌区得到迅速的发展。近5 0 年来，分别对渠首和灌区工程进行了大规模的维修、改造和扩建。目前，灌区范围 已从成都平原地带扩展到了川中丘陵区共7 个市( 地) 、3 7 个县( 市、区) ，灌溉面积 已由1 9 4 9 年的2 8 0 余万亩扩展到了现在的1 0 0 6 万亩，为该地区粮食的稳定高产奠 定了坚实的基础。与此同时，还为工业生产、城市生活用水、防洪抗旱、木材流送、 水力发电、水产养殖以及旅游、环保等诸多方向提供多功能的综合服务。按水利部 批准的总体规划，都江堰灌区的灌溉面积近期应达到1 1 5 2 万亩，终期规模将达到 1 4 7 2 万亩。但面临的是：岷江来水逐年减少，而农业灌溉、工业与城市用水的需要 却逐年增大，形成了越来越大的矛盾。 1 1 2 工程现状 目前，都江堰灌区已形成一个庞大体系，灌区内有干渠，分干渠5 5 条，长2 4 3 7 公里：支渠5 3 6 条，长5 7 4 2 公里；斗渠5 4 6 0 条，长1 2 0 3 7 公里。斗渠以上建筑物近 5 万座，各蓄水设施4 8 万处，总蓄水量1 5 亿立方米。灌区有各型水闸5 0 0 余座， 现都是人工管理与控制，由于管理与控制的手段粗放、落后，无法做到水量调配的 合理与优化，严重制约着效益的提高与灌区的发展。 1 1 3 管理现状 都江堰灌区支渠以上的干渠、部分支渠和大型水库、部分中型水库由省上统一 管理，用水由都江堰管理局调配，其余工程由灌区各市( 地) 、县水利部门管理，并 负责其灌区的用水管理。灌区主水源为岷江上游来水，岷江上游无调节水库，一年 内来水分布极不均衡，管理部门必须随时掌握灌区用水动态、水情、雨情，按配水 电子科技大学硕士学位论文 计划，依实际情况采用错峰、轮灌等调度措施。目前，这些措施只能由人工按经验 凋配水量，难于做到合理、优化。目前灌区尚未建立现代化的管理信息系统，管理 手段原始而粗放，对于信息的采集、传输、处理，手段落后，基础数据缺乏，实时 性差，即不可能为领导的正确决策提供必要的参考，亦不可能实现水量调度的优化， 水资源的浪费不可避免。 随着社会的发展，科技的进步，如何利用我国改革开放以来所形成的良好发展 机遇，利用高速发展的，以信息技术为核心的先进科学技术为都江堰灌区建立起先 进的现代化水量调度系统，这对于提高整个都江堰灌区的现代化管理水平，提高用 水调度的合理性、有效性、提高防洪抗旱的能力，提高灌区水利工程的社会效益和 经济效益都是极其重要的。因此，迫切需要建立一套自动化控制水位检测和水量调 度系统，以配合现代化管理信息系统，来提高整个灌区的社会效益和经济效益。 1 2 工程概况 按照都江堰管理局的规划及都江堰灌区水利自动化与现代化管理系统工程可 行性论证报告，第一期工程由如下三部分组成。 1 2 1 水位检测自动化系统 采用计算机技术、通讯技术、自动化技术等相关技术，按照水利专业人员在渠 首及灌区其他设定的水位检测点，建立渠首的水位检测与数据采集系统，准确检测 各个测点的实时水位及闸位。一方面为水文提供数据，为水量调度辅助决策系统提 供基础数据：另一方面为今后的灌区水量自动调度系统提供实时数据。 1 2 2 水量调度辅助决策系统 建立渠首水量调度计算及辅助决策系统，以计算机技术为工具，利用数学模型， 根据岷江上游来水预报以及用户用水申请，为水量调配计划的制定提供辅助决策信 息，通过对水位监测系统数据的分析与处理，为水量的优化调度提供辅助决策信息， 并可分级查询、显示、打印有关水情资料。 1 2 3 水调大楼p d s 及计算机网络系统 都江堰水调大楼p d s 及计算机网络系统是水位检测系统和水量调度辅助决策 系统的支撑环境与物理基础。通过建立该系统，以实现水位检测雨水量调度数据的 集成与共享，局领导亦可通过局域网访问i n t e m e t 资源，了解国内外有关信息。 本项目利用计算机技术、信息技术、自动化技术等相关技术，建立渠首水量调 度自动化系统。项目集水位自动化检测与水量调度辅助决策于一体，实现渠首水量 电子科技大学硕士学位论文 的自动化调度，为领导、计划与调度部门提供决策信息。以上的三个分系统覆盖整 个渠首地区，内容丰富，科技含量高，潜力大。项目实施后，其技术在四川省内处 于先进水平，在国内居领先水平。 1 3 总体目标 都江堰灌区水利工程应以“抗旱夺丰收，防汛保平安”为中心，以及时、准确、 节水、高效为指导思想筹划建立。其目标是支持都江堰管理局中长期发展规划的实 现，促进整个都江堰水利工程系统的管理现代化。实现渠首水量调度的自动化和科 学化，更好地达到灌区节约用水、计划用水、科学用水的目的，提高经济效益。保 证具有技术上的成熟性、先进性、一定的超前性以及良好的适应性与实用性，做到 系统在相当长的时期内，既有很好的实用性，又有较大的可扩展性，以实现先进性 和实用性的高度统一，性能与价格的合理协调。 图1 1 都江堰灌区渠首水量调度自动化系统总体概念模式图 电子科技大学硕士学位论文 第二章都江堰灌区的管理信息系统 2 1 管理信息系统的功能与结构 信息处理是社会的一项重要活动。一个人在工作和个人生活中有相当一部分 时间是花费在对信息的记录、查找和吸取上。在科技较为发达的美国，有5 0 以上 的劳动力主要是从事某种与信息处理有关的工作。他们的工作主要涉及到文件、报 表、分析结果和计划等。由于科技的发展和要处理数据量的剧增，计算机已经成为 信息处理过程中必不可少的工具。今天事务数据的计算机处理已成为大型组织机构 中的日常例行活动。此外，信息处理的自动化能力，使得组织机构的信息使用规范 程度得以扩大，利用计算机的能力辅助包括管理活动和决策在内的知识性工作。 管理信息系统是各职能子系统的一个联合体，每个子系统又可分为四个主要 的信息处理部分，即事务处理、作业控制的信息系统辅助、管理控制的信息系统的 辅助和战略计划的信息系统的辅助。信息系统的每一个职能子系统都有一些只供自 己使用的专用数据文件。此外，还有一些供多个应用存取并为一般检索使用的文件。 这些文件被组织在一个由数据库管理系统的通用数据库里。 对结构的；# 一啦讨论刚嚣薛引人持件的概念除了蜘氲一个子系统专门编写 的应用程序外，还需要一些为公共职能部门服务的公用程序。每个子系统都与这些 公共应用程序连接。另外，还有能被多个应用程序公用的分析和决策模型。这些模 型构成了信息系统的模型库。 图2 一l 是一个职能子系统的结构图，该子系统为其基本活动备有专门的程序 和文件。它共享公共应用软件、模型库、数据库和数据管理系统。数据库管理系统 控制公共数据库中的文件并且还能存储和检索某个职能部门专用的文件。所有子系 统的组合便构成了该组织机构的管理信息系统。如图2 2 电子科技大学硕士学位论文 l数据库管理系统 f公用数据库 图2 1 职能子系统的结构 同目目目目目目 口口口口口口口 图2 2 组织机构的管理信息系统 9 电子科技大学硕士学位论文 图2 - 3 管理信息系统的结构 人们通常把管理信息系统描述成金字塔结 构( 如图2 - 3 ) ，其中塔的底层由事务处理、状 态查询组成；第二层由辅助日常作业和控制的 信息资源组成，第三层由辅助管理控制的战术 计划和决策活动的信息系统资源组成；最高层 由支持高级管理人员的战略计划和政策制定活 动的信息组成。信息处理的每一层都可以利用 其下一层次所提供的数据。当然也可以采用一 些新数据。由此可见，信息处理资源的需求量 随着管理活动的不同而变化。与战略计划相比， 事务处理层在其处理时间、数据量等方面，更值得注意。事务处理系统为其余所有 内部信息辅助提供基础。 总之，管理信息系统是由收集、存储、检索等处理信息的各种要素组成的并产 生对信息管理者有用的信息，它是辅助管理者做出决策的一个集合体，为企业或事 业的管理、决策提供服务，它能测定企事业的各种运行情况，并利用现有的信息分 析现在状况并预测未来前景。管理信息系统利用信息控制企业与事业的行为，帮助 企业或事业实现其规划目标。管理信息系统以运筹学、统计学、会计学、经济学、 计算机科学和管理科学为基础，集信息的收集与传递、加工与制作、交换与保存、 管理与分配于一体，用系统思维的方法监测、反映生产过程，辅助管理者进行决策。 2 2 都江堰灌区的管理信息系统 都江堰灌区的管理信息系统，鉴于它自身业务的独特性，其功能模型是以先进 的e r p 思想为指导，在对管理局各职能部门的主要业务流程及活动进行全面调查、 进行功能需求分析的基础上建立的。在管理层次方面极大的支持了管理局级战略、 战术和运行层；在职能层次方面，该系统包括了管理局各部门职能及领导层职能。 本系统分为1 4 个子系统，分别是领导查询了系统、党群关系子系统、工程建设管 理子系统、供水管理子系统、渠首管理子系统、科技教育子系统、档案管理子系统、 财务子系统、劳动人事管理子系统、水政与审计监察子系统、公安保卫管理子系统、 综合服务子系统、经营管理子系统、规划子系统、信息发布子系统。都江堰灌区管 理信息系统的功能结构如图2 - 1 所示。 各子系统的目标分别简述如下： 1 n 电子科技大学硕士学位论文 2 2 1 领导查询子系统 提供与领导决策有关的水量调配、防洪指挥、经营管理等信息。 2 2 2 党群管理子系统 1 目标 提高党群系统的领导艺术及管理水平 2 重要功能 实现党的文件管理、政工计划编制、党组织建设管理、党的干部管理、政工职 称管理等功能。 2 2 3 供水管理子系统 1 目标 合理水量调配，保障灌区正常的工农业供水；防洪调度等。 2 主要功能 水文数据遥测、水量调配、防汛调度、实际用水考核及协调管理、用户档案及 水文资料数据库等。 2 2 4 渠首管理子系统 1 目标 规范渠首干渠进水闸运行管理，提高安全生产水平，充分发挥渠首在整个都江 堰工程中的龙头作用。 2 主要功能 行政管理、渠首及干渠进水闸运行管理等。 2 2 5 工程管理子系统 l 目标 加强工程管理，圆满完成工程计划，包括各类工程管理、工程建设资料管理及 基建项目的审查等功能。 2 主要功能 维修工程项目管理、灌区工程防洪管理、工程建设资料管理、基建项目审查等。 2 2 6 财务子系统 1 目标 有效使用资金，完成财务计划，加强财务监督工作。 2 主要功能 电子科技大学硕士学位论文 有财务计划管理、成本核算管理、利润核算管理、固定资产管理、会计档案管 理、基建预算管理、差旅费审核报销管理、材料核算管理、基建预算审查、人民来 信管理、廉政管理、案件查办管理、行业纠风管理、财务审计管理、党政纪律监 督管理、出纳管理、会计帐务管理、财务报表管理等。 2 2 7 科技教育子系统 1 目标 推广计算机应用，进行科技教育，提高职工科技文化水平，提高劳动生产率。 2 主要功能 情报收集管理、情报加工管理、情报资料档案管理、水量统计管理、气象资料 统计管理、观测资料处理管理、科技档案管理、科技计划管理、科技成果管理、科 技人员管理、计算机软件开发管理、计算机软件推广应用管理、计算机设备管理、 计算机网络管理、计算机培训管理、人才培训管理、职工继续教育管理等。 2 2 8 劳动人事子系统 1 目标 加强人事劳资管理，合理安排人力，提高劳动生产率，加强工资奖金各种津贴 管理。 2 主要功能 劳动组织机构管理、工资、奖金管理、劳动纪律、考勤管理、劳资统计报表管 理、技术职称管理、考核定级管理、职工奖惩管理、劳动就业管理、养老保险管理、 劳动保护管理、人事调动及职务任免管理、职工人事档案管理、干部档案管理、干 部编制管理、证件管理等。 2 2 9 水政管理子系统 l 目标 加强水政监督，保证水利设施的安全和供水的正常进行。 2 主要功能 水利收费、罚款收缴管理、水利设施管理、水利法规文件管理等。 2 2 1 0 公安保卫子系统 1 目标 加强治安保卫工作，为全局管理保驾护航。 2 主要功能 要害部位管理、户籍管理、消防管理、案件管理、治安保卫管理、武器管理等。 1 2 电子科技大学硕士学位论文 2 2 1 1 综合服务子系统 1 目标 加强行政、后勤等综合服务保证。 2 功能 行政文件管理、日常办公事务管理、文书档案管理、会议新闻宣传管理、报刊 订阅管理、档案资料检索、房地产管理、车辆管理、医疗卫生管理、环境卫生管理、 水电气费管理、计划生育管理、行政费用管理、离退休职工人员管理、离退休人员 经费管理、离退休人员来信函管理。 2 2 1 2 多种经营子系统 l 目标 充分开发水利经济，完成各项生产目标。 2 主要功能 生产管理、人员管理等 2 2 1 3 信息发布子系统 1 目标 发布有关都江堰灌区信息，宣传灌区，提高全民防洪防汛、节约用水意识 2 功能 建议应具有的功能：灌区介绍、都江堰管理局部门介绍、局领导简介、渠首管 理处、都江堰灌区新闻、灌溉知识、都江堰知识问答、节水防洪论坛，可公开的办 公电话，e m a i l 、业务系统、用户反馈与相关部门、机构的链接等。具体的功能可经 讨论后确定。 2 2 1 4 规划与预测子系统 1 目标 实现的主要目标是方针目标规划、中长期发展规划编制优化、人才需求规划编 制，各种重要指标、重要数据的预测。 2 主要功能 人才需求规划制定、方针目标管理、中长期发展规划体改方案制定等。 囵- 1 彗、江菌醇谴1言咖潲藩崮j昙淳器罅苗圃 电子科技大学硕士学位论文 第三章预测技术简介 从前面都江堰灌区的管理信息系统的概述可见，对业务数据的处理，在整个系 统中至关重要，如何才能实现对都江堰灌区水量的准确预报，以及合理决策调配， 从而实现都江堰灌区管理的现代化呢? 这就要谈一谈预测技术了。 在当今科学、技术和经济迅猛发展的年代，人类社会正向着更为错综复杂的方 向发展。随着社会运转速度的不断加快和信息量的不断膨胀，各级( 上至国家、下 到社会的基层单位工厂、商店、农场、乃至个人) 管理中需要决策的事物不但在数 量上越来越多，而且，决策在时间和质量方面的要求也越来越高了。决策是站在当 前对人们的未来行动进行设计。如果能对未来发展情况作出准确的预测，无疑就能 为人们作出合理的决策提供依据，从而使决策不犯错误或少犯错误，取得好的效果。 3 1 预测的概念及基本原理 预测是对尚未发生或目前还不明确的事物进行预先的估计和推测，是现时对事 物将要发生的结果进行探讨和研究。 预测实际上是这样一个过程：从过去和现在已知的情况出发，利用一定的方法 或技术去探索或模拟不可知的、未出现的或复杂的中间过程，推断出未来的结果。 这个过程大体上可用图3 - 1 表示。 3 1 预测过程示意图 预测研究的是事物的未来，而未来之所以会使人们感兴趣，是因为与人们目前 的行动有密切的关系。这主要表现在两个方面。一是了解事物发展的未来状况后， 人们就可以在目前就为它的到来作好准备。如果事物的未来发展状况是对人们有利 的，就可以通过目前的决策去利用或扩大这个有用的未来。例如，工厂预测出它的 产品在半年后会供不应求，那么，从现在起，就应努力加大生产量，为市场的扩大 电子科技大学硕士学位论文 作出准备，以争取更好的经济效果；反之，如果预测出事物发展的未来对人们是不 利的，就可以通过目前的决策，尽量减少它可能带来的不利影响，以避免或减少损 失。如，工厂预测出它的产品在半年之后会滞销，就应该从现在起减少或停止这种 产品的生产，并以受用户欢迎的产品去替代它。二是通过预测可以了解目前的决策 所可能带来的后果，并通过对后果的分析来确定目前的决策，力求使目前的决策获 得最佳的未来结果。例如，企业为了达到扩大生产能力的目的，可以采取对现有设 备进行更新改造的办法，也可以采用添置新生产设备的方法，两者在投资、见效时 间、经济效果等方面都有差异，只有通过预测去了解两种方法可能得到的未来结果， 并对他们加以比较后，才可能选择其中经济效果好的一个作为执行方案。 总之，预测可以提供未来的信息，为当前人们作出有利的决策提供依据。因此， 从古到今，预测一直是人们所重视的一项工作。随着人类社会的进步和科学技术的 发展，预测工作逐渐褪去了远古时代的神秘色彩，并从迷信和唯心主义走上了科学 化道路。科学的预测能够正确的向人们展示未来，使人们不再盲目地行动，使人类 可以有计划的发展自己。尤其是最近几十年，随着预测理论、方法和技术的不断丰 富，预测的准确度和精确度都可以达到相当高的水平，使预测工作在人类社会发展 中所起的作用越来越不可忽视了。 3 2 预测的基本原则 现实世界是复杂的，预测对象不但常常要受到人类社会各种活动和各种错综复 杂关系的影响，还会受到自然界许多偶然因素的影响。这些影响因素常常使预测对 象的发展表现得杂乱无章，似乎没有规律。然而，正如恩格斯所指出的：“历史事 件总的说来同样是由偶然性支配着的。但是，在表面上是偶然性起作用的地方，这 种偶然性始终是受内部的隐蔽着的规律支配的，而问题只是在于发现这些规律。” 如果能够认识一种事物发展变化的规律性，则对这种事物的发展所进行的预测将可 能得到与实际相符的结果。因为规律是“事物之间的内在的必然联系。这种联系不 断重复出现，在一定条件下经常起作用，并且决定着事物必然向着某种趋势发展。 规律是客观存在的，是不以人们的意志为转移的，但人们能够通过实践认识它，利 用它”。由此可见，利用事物发展的规律对事物的发展前景进行预测是可行的，是 有可能取得好的效果的。所以，认识事物的发展变化规律，利用规律的必然性，是 进行科学的预测所应遵循的总的原则。 在实际进行预测时，人们往往借助于以下几条原则。 3 2 1 惯性原则 1 6 电子科技大学硕士学位论文 可以说，没有一种事物的发展会与其过去的行为没有联系。过去的行为不仅影 响到现时，还会影响到未来。这表明，任何事物的发展都带有一定的延续性。这个 特点一般被称为“惯性”。惯性越大，表示过去对未来的影响越大，则研究过去所 得到的信息对研究未来越有帮助；惯性越小，则表示过去对未来的影响越小。 3 2 2 类推原则 许多事物相互之间在发展变化上常有类似的地方。利用事物与其它事物的发展 变化在时间上有前后不同，但在表现形式上有相似之处的特点，有可能把先发展事 物的表现过程类推到后发展事物上去，从而对后发展事物的前景做出预测。例如， 研究技术先进国家某些产品更新换代的情况，可以类推预测我国同类产品更新换代 的发展过程；了解历史上某类产品投入市场后的发展状况，可以类推预测类似的新 产品在未来市场上的发展变化情况；在发现某地区经济发展中出现的新情况之后， 可以类推预测那些条件与之相似的地区也将出现类似的情况：等等。此外，通过抽 样调查研究某些局部或小范围的经济发展情况，以预测或了解整体和大范围的经济 发展情况，也可以利用类推原则，并将之视作全国的动向，就是由局部类推到整体 原则的应用。 利用类推原则进行预测，首要的条件下是两事物之间的发展变化具有类似性。 否则，就不能进行类推。类似并不等于相同，再加上时间、地点、范围以及其它许 多条件的不同，常常会使两事物的发展变化产生较大的差距。例如，在利用经济和 技术比较先进国家或地区的经济发展历史来预测本国或本地区的经济发展情况时， 就必须考虑并研究社会制度、经济基础、消费习惯等一系列条件的不同所可能造成 的影响，看在这些不同条件的影响之下是否还能利用类推原则，如果能用的话，应 当如何估计并修正条件不同所带来的偏差，才能使预测的误差尽量减小，等等。 在有可能利用事物之间的相似性进行类推预测时，两事物的发展过程之间必定 有一个时间差距。时间会使许多条件发生变化，也给了人们总结经验和教训的机会， 使人们有可能根据变化了的条件去探讨后发展事物在哪些方面还持着与先发展事 物相似的特征，以及在哪些方面已不再相似等等，作出较为准确的预测。 当由局部去类推整体时，应注意这个局部的特征能否反映整体的特征，是否具 有代表性。因为在任何整体中都可能存在与整体发展相异的局部或某些特征与整体 特征差别较大的局部用这些不具有代表性的局部去类推整体，就会出现大的错误。 皇至型垫盔童塑主兰垡丝塞 3 2 3 相关原则 任何事物的发展变化都不是孤立的，都是在与其它事物的发展变化相互联系， 相互影响的过程中确定其轨迹的。例如，国民经济是一个统一的整体，各个经济部 门是在互相联系、互相协调、互相制约的状态下共同发展的。任何一个部门的发展 必须有其它部门的配合，就是说会影响到其它部门的发展，同时也受到这些部门的 发展状况的制约。因为一个经济部门的发展首先需要一些部门为它提供发展的条 件，如原材料，能源、市场等等，这就促使这些部门随之发展，而这些部门中如果 有一个或几个不能随之发展，则该部门的发展必然难以实现。这种事物发展变化过 程中的相互联系就是相关性。 相关性有多种表现形式，其中最重要的、应用最广的是因果关系。任何一个事 物的发展变化都是有原因的，它的变化状况是原因作用的结果。因果关系是事物之 间普遍联系和相互作用的形式之一。它的特点是，原因在前，结果在后，并且原因 和结果之间常常具有类似函数关系的密切联系。这就为利用因果关系建立模型进行 预测提供了方便。 利用事物发展过程中的相关性进行预测，常常是开展预测工作时首先要考虑的 一项重要方法。尤其是在进行定量预测时，如果能找到一个或几个与预测对象密切 相关的。可控的或可以预先知道其发展变化情况的变量，利用历史数据建立起它们 与预测对象之间的数学模型，常常会收到较好的预测效果。例如，机械工业中许多 产品的需求量与我国工业的总产值之间有着密切的相关性，分别建立它们与工业总 产值之间的数学模型、根据国家工业发展计划中的工业总产值数据，就可算出计划 期内全国对这些机械产品的需求量的预测值。 在利用事物发展过程中的相关性进行预测之前，首先需要确定两事物之间是否 具有相关性。不具备相关性，或相关性太小，是难以建立相关模型的。在利用模 型进行预测时，还需研究这种相关性在计划期内是否会发生较大的改变。因为事物 间的相关程度在其它条件的作用下可能会发生变化，而使利用历史资料建立起的模 型失效。例如，由于调整了国民经济中轻重工业的比例，就使轻重工业之间的比例 关系发生了变化，虽然全国工业总产值还是在逐年稳步增长着，但利用工业总产值 与某些以重工业为主要服务对象的机械产品的历史资料所建立的预测模型，就不再 适用于对调整以后的这些产品的需求量进行预测了。 3 2 4 概率推断原则 由于各种因素的干扰，常常使经济变量的未来表现呈现随机变化的形式。随机 电子科技大学硕士学位论文 变化的不确定性给预测工作带来了很大的困难。然而为了给决策工作提供依据，需 要预测工作者对具有不确定性结果的预测对象提出较确定的结论，这就需要应用概 率推断原则。所谓概率原则，就是当推断预测结果能以较大概率出现时，就认为这 个结果是成立的，可用的。 在实际应用中，概率应伴随预测结果同时给出。如，定量预测中的置信区间的 置信度表示的就是事物发展的数量落在该区间的概率。在进行定性预测和定时预测 时，一般要对多种可能的结果分别给出其发生的概率。 3 3 预测步骤 进行任何一种预测，其实际过程都可以分为两个阶段。第一阶段是归纳过程： 从搜集与预测有关的资料开始，经过对资料的分析、处理、提炼和概括，到用模型 的形式刻划出预测对象的基本演变规律。第二阶段是演绎或推论过程：利用得到的 基本演变规律，根据对未来条件的了解和分析，推测( 或计算) 出预测对象在未来 期间所可能表现的状况。在这个过程中，需要综合考虑并分析各种确定的和不确 定的因素对预测对象可能造成的影响，采用多种方法用以处理和修正，进行必要的 检验的评价，然后才能得到一个可供决策参考的最终预测结果。 预测工作的基本步骤如图3 - 2 所示。 确定预测目标 预测是为决策服务的，所以，要根据决策所提出的要求去确定预测的目标。如， 当决策只需知道产品销售发展的趋势时，能够预测出销售量是增加的、或减少的、 或不变的就行了； 电子科技大学硕士学位论文 图3 2 预测工作的步骤 而当决策需要了解产品销售量能达到什么水 平时，则需要对销售量增加或减少的具体数 值进行预测。因此，当对一个事物的发展变 化进行预测时，首先要了解决策的要求，并 据以确定属于哪类预测，应满足哪些标准等 等。如，是短期预测，还是中期或长期预测： 是不定期性预测，还是定量或定性预测；预 测的范围多大；对预测结果的精确度有什么 要求；拿出预测结果的最后期限；等等。这 些都直接涉及到对预测工作各阶段的具体要 求和需要采用的具体做法。如，进行短期预 测对预测结果的精确程度和拿出结果的时间 等要求都比中期和长期预测要高；进行定性 预测所用的预测技术和方法与进行定量预测 所用的技术和方法一般是不一样的，而且对 资料的要求也不完全相同。 搜集、处理资料 资料是进行预测的依据，应根据预测目标的具体要求，搜集进行预测所需要用 到的各种资料。其中包括预测对象本身发展的历史资料，对预测对象发展变化起影 响作用的几种因素的历史( 包括目前) 资料，形成这些资料的历史背景，以及各种 影响因素( 包括间接影响因素) 在预测所要说明的未来期间内可能表现的状况( 这 有时也需用预测方法去估测) 。要尽量使搜集的资料系统而全面。同时，对于搜集 来的各种资料还要进行分析、加工和整理，判别资料的真实程度及可用程度，去掉 那些不真实的、对预测没有用处的、不能说明问题的资料。对于尚缺的必要资料， 则应想方设法去加以搜集。 选择预测技术 预测技术的种类很多，对于每个预测项目都可用多种预测技术求得预测结果。 由于人力、物力、财力、时间等条件的限制，不可能也不需要将每种可用的技术都 电子科技大学硕士学位论文 试一下，往往只需选择其中的一种或几种就可达到目的。实际工作中，主要是根据 决策和计划工作对预测结果的要求，结合开展预测工作的条件和环境，根据经济、 方便、效果好的原则，去合理地选择预测技术。 建立预测模型 预测模型是对预测对象发展规律的近似模拟。因此，在资料的搜集和处理阶段， 当搜集到足够的可以建立模型的资料，并采用一定的方法加以处理，尽量使它们能 够反映出预测对象未来发展的规律性。然后利用选定的预测技术确定或建立可用于 预测的模型。如用数学模型法，需确定模型的形式并求出模型的参数；如用趋势外 推法，则要求出反映发展趋势的公式；如用概率分析法，则要确定预测对象发展的 各种可能结果的概率分布；如用类推法，则要找到与预测对象的发展类似的事物在 历史上所呈现的发展规律；等等。 评价模型 由于模型是利用历史资料得出的，它们反映的是事物发展的历史规律，因此， 应根据搜集到的有关未来情况的资料，对得到的预测模型加以分析和研究，评价其 是否能够应用于对未来实际的预测。如，利用回归技术得到的数学模型能否通过各 种有关的检验，通过检验的模型是否能反映出事物发展的未来规律；事物未来发展 趋势是否还保持趋势外推公式所表现出的形态；事物发展的概率分布是否将发生较 大的变化等等。如果认为事物在未来的发展将不再遵循预测模型所反映出的规律 性，即预测模型不再适用于未来情况，则应舍弃该模型，重新建立可用于进行未来 预测的模型。如果没有理由认为模型不能应用于预测未来的实际，才能利用它去进 行预测。 利用模型进行预测 根据搜集到的预测所要探讨期间的有关资料，利用经过评价所确定的预测模 型，就可计算或推测出预测对象的未来结果。这种计算或推测是在假设过去和现在 的规律能够延续到未来的条件下进行的，就是说，认为预测对象在预测期间内的发 展将不会发生大的异常变化。 分析预测结果 利用模型得到的预测结果有时并不一定与事物发展的实际结果相符。这是由于 建立的模型是对实际情况的近似模拟，有的模型模拟效果可能好些，有的模型模拟 效果可能差些，同时，在计算和推测过程也难免会产生误差；再加上预测是在前述 的假设条件下进行的，所以，预测结果与实际结果难免会发生较大的偏差。因此， 电子科技大学硕士学位论文 每次得到预测结果之后，都应对其加以分析和评价。通常的办法，是根据常识和经 验，去检查、判断预测结果是否合理，与实际可能结果之间是否存在较大的偏差， 以及未来条件的变化会对实际结果产生多大的影响等等，以确定预测结果是否可 信，并要得出一种办法对预测结果加以修正，使之更接近于实际。此外，在条件允 许的情况下，可以采用多种方法进行预测，然后经过比较或综合，确定出可信的预 测结果。 从以上介绍可以看出，预测过程是一个资料、技术和分析的结合过程。资料是 基础和出发点，预测技术的应用是核心，分析则贯穿了预测的全过程。可以说，没 有分析，就不成其为预测。 在整个预测过程中，对预测的成败影响最大的是两个分析和处理：一个是对搜 集到的资料进行分析和处理，这直接影响到预测模型的建立。预测模型是否能反映 出事物发展的规律性，取决于它在建立过程中所用资料的质量。另一个是对利用模 型求得的预测结果进行分析和处理。因为这是对预测结果的最后检查和确定，所以， 它直接决定着预测的质量。这两个分析和处理是最能体现预测者水平的两个步骤。 它们的质量完全取决于预测者对所预测事物及各种客观条件的熟悉程度。知识面的 广度、对事物的观察能力、逻辑推理和分析判断的能力、估测能力和处理技巧。就 象使用同样原材料和同样工具进行生产的工人会制造出不同质量水平的工件一样， 不同的预测者在运用相同的资料和相同的预测技术对同一预测对象进行预测时，也 可能会得到质量相差很大的预测结果。这种差别往往就产生在预测过程中这两个分 析和处理的步骤上。 从上述的基本步骤也可以看出。预测是一项“技艺”性的工作。它既要求预测 者掌握多种预测技术，又要求预测者具有灵活运用这些预测技术的能力。由于预测 工作中研究的事物所表现的规律性要比自然科学( 如物理、化学等) 研究的事物所 表现的规律性复杂得多，而且所处的环境也复杂得多，预测工作者的“技艺”水平 就愈加显得重要了。无论是搜集处理资料，选择预测技术，还是对预测模型和预测 结果的分析和处理，都需要预测工作者进行主观的判断和灵活的处理。既没有统一 的格式，也没有固定的方法，全靠预测工作者知识、经验和能力的充分发挥与灵活 运用。 电子科技大学硕士学位论文 第四章确定型时间序列预测技术 所谓时间序列，指一组按时间顺序排列的数据序列，经常用y l ，y z ，y 。表 示。在经济分析中，我们遇到的许多统计资料都是时间序列。例如，按年度排列的 产品年产量，按月度排列的产品月销售量，商店、工厂的逐日库存统计资料等等， 都是时间序列。 当我们初接触至某一时间序列时，会觉得它们杂乱无章，似无规律可循。其实 不然，当对一组时间序列数据进行仔细的分析之后，就可以发现，这些时间序列往 往是以下几类变化形式的叠加或组合： ( 1 ) 趋势变动 ， ；票翌盏鍪动t 磊募萎妻 趋势变动是指时间序列朝着一定的方向持续上升或下降、或停留在某一水平上 的倾向。它反映了事物的主要变化趋势。周期变动分两种：一种是季节变动，通常 指一年内，在特定的月份或季节出现的需求或生产高峰；一种是循环变动，通常是 指长达数年的周期波动。不规则变动又可分为突然变动和随机变动。所谓突然变动， 是指诸如战争、自然灾害或其它社会因素等意外事件引起的变动，它不属这里的讨 论的范围，随机变动是指由于大量的随机因素产生的宏观上的影响，它可以近似地 用正态分布来描述。 如果将趋势变化用t ( t ) ，季节变化用s ( t ) ，循环变化用c ( t ) ，随机波动用 r ( t ) 描述，则经常遇到的时问序列有以下几种类型： ( 1 ) 加法型 y ( t ) = t ( t ) + s ( t ) + c ( t ) + r ( t ) ( 2 ) 乘法型 y ( t ) = t ( t ) s ( t ) 。r ( l ) ( 3 ) 混合型 y ( t ) = t ( t ) s ( t ) + r ( t ) y ( t ) = s ( t ) + t ( t ) c ( t ) r ( t ) y ( t ) 是预测目标，r ( t ) 是均值为零的随机序列。 时间序列预测的一般步骤是，首先求出基本的发展趋势；分析可能存在的周期 电子科技大学硕士学位论文 波动；再通过对随机变动的分析，确定一个合理的预测区间；然后就可以进行预测 了。 4 1 移动平均法 移动平均是常用的预测方法之一，即便在预测技术层出不穷的今天，仍不失其 应用价值。移动平均法可分为简单移动平均法和趋势移动平均法两种。 4 1 1 简单移动平均法 我们知道，在近期预测中，例如在月度销售预测中，往往可以简单地采用最近 月份的销售量作为下一个月销售量的预测值。这种预测方法称为朴素预测法。但是， 如果数据序列中包含有大量的随机成分，采用朴素预测法将产生偏差很大的预测 值。为了消除这些随机成分，可以采用以对新近观察数据取平均值作为下期预测值 的方法。 简单移动平均法就是以一组观察序列的平均值为下一期的预测值。但是，它要 不断根据新得到的统计数据，“吐故纳新”( 增加新近数据，去掉远期数据) ，计算 出新的平均值作为预测值。因为它不断地“吐故纳新”，逐期向前移动，所以称为 移动平均法。 简单移动平均基本公式： 若记：y l 为t 期观察值，t = l ，2 ，t m 。为t 期移动平均数 n 为每次移动平均包含的观察值个数，n 2 ，为了使几何平均计算简单化，通常要把( 5 6 ) 式变换成对数形式进行 计算，即 l g y t o = l n ( 1 9 y t + l g y t + l + + l g y t + n 一1 ( 4 7 ) 再取反对数 y t o = a n t i l g i n ( 1 9 y t + l g y t + l + + l g y i + n - 1 ) i l ( 4 - 8 ) 这样，利用对数表就可以方便地求出y l g 了。 ( 2 ) 加权平均。加权平均通常指算术加权平均。在上面讲的平均公式中，每 个数据在平均中作用是同等的。但是，对给定的一组数据来说，其中各个数据的重 要性往往不尽相等，即近期各个数据所包含的信息远比十几年前的数据为多；有时， 一个专家所提供的看法远比一般人的看法更有价值。在这些情况下，算术平均便不 再是理想的方法。而能把每个数据的重要性考虑进去的加权平均便成了一种较好的 方法。加权平均的具体做法是，将每个数据的重要性用一个权数u ；来表示，其计算 公式为： 卫 ) ，坷= 】y f + 伍2 y ，斗1 + + 仍咒+ 一l = 。) 川一j ( 4 9 ) f ；l 式中y 。是加权平均值：m i 是y t + i 1 的加权系数，体现了相应的y 在加权平均值y 。 中所起的作用，即重要程度。在一般情况下，有o u i i ；i _ 1 ，2 ，n ；( o 。= l 。 i = l 4 1 2 趋势移动平均法 上面已曾讲到，当预测目标的基本趋势发生变化时，简单移动平均不能迅速地 适应变化，将产生较大的预测偏差和出现一定的滞后。这一点可以从图4 一l 中看出。 电子科技大学硕士学位论文 图4 1 图4 - 1 中的实线为目标的实际值；虚线分别为一次移动平均和二次移动平均序 列。从图中可以看到，每进行一次移动平均，得到的新序列就比原序列平均低( n 1 ) b 2 ，( b 为斜率) ，即 y t - m t ( 1 ) = m t ( ”一m t ( 2 ) = ( n 一1 ) b 2 ( 4 1 0 ) m 。( 1 与m 。2 分别为