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(系统工程专业论文)货运量预测方法及应用研究.pdf.pdf 免费下载
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文档简介
武汉理- t 大学硕十学位论文 摘要 货运量是确定物流需求的一个重要指标,是为确定物流基础设施建设规模和 制定各项相关政策决策的一个主要依据。货运量预测结果的合理性和可靠性将 直接影响到物流基础设施的投资收益和相关物流企业的发展,并对地区资源合 理的分配以及物流发展战略的制定都具用非常重要的意义。 目前的预测方法有很多,除了传统、经典的时间序列平滑预测法、趋势外推 法、回归预测法等方法以外,许多学者将神经网络、蚁群算法等新型智能算法 都应用到预测中来。但通过本文的分析可知,一味的追求算法的复杂性和先进 性并不能提高预测的精度。在预测过程中由于受到预测方法的局限性和预测者 认识的不足,往往会造成预测结果不令人满意。因此要通过分析预测对象,根 据各种预测算法的适用范围及优缺点,合理的选择预测方法,这样才能够保证 预测结果的可靠性。在这种情况下如何选择合适的预测方法对货运量进行预测 就十分重要了。 本文分为五个部分,第一部分是绪论部分,阐述了本论文的研究背景、选题 的意义、研究内容和研究方法,并分析了国内外的研究现状,使读者了解了撰 写本文的意义及相关研究的发展水平;第二部分,概述了预测的相关基本理论, 重点介绍了预测的基本概念、预测的基本原则、预测的分类以及预测的基本步 骤为后续章节的撰写做出了铺垫;第三部分,分析了影响货运量变化特点及影 响货运量变化的相关因素,并重点介绍了可以应用到货运量预测的方法,在此 基础上分析了各种方法的使用范围以及优缺点,为后面的实证研究提供了理论 依据。第四部分是案例分析,结合前面预测方法的分析,选取了移动平均模型、 指数平滑模型、指数曲线模型、回归模型、灰色模型和组合预测模型等对山东 省货运量进行了预测,并对预测结果进行了对比分析,最后提出一个可靠的组 合预测模型对山东省货运量预测。第五部分是结论和展望,对本文结论进行了 总结,并对后续研究中需要进一步解决的问题进行了展望。 关键词:货运量,预测,灰色预测,马尔科夫链,组合预测 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t c a r g oi s a l li m p o r t a n ti n d i c t o rf o rd e t e r m i n i n gt h el o g i s t i cn e e d so ft h er e g i o n i ti sa l s ot h e m a i nb a s i sf o rd e t e r m i n i n gt h es c a l eo ft h el o g i s t i ci n f r a s t r u c t u r ea n dm a k i n gi n d u s t r i a lp o l i c i e s t h er e a s o n a b l ea n dr e l i a b l er e s u l t so ft h ec a r g of o r e c a s tw i l lh a v ead i r e c ti m p a c to nt h ei n v e n t i n c o m eo fr e g i o n sl o g i s t i ci n f r a s t r u c t u r ea n dt h ed e v e l o p m e n to fr e l a t e dl o g i s t i c se n t e r p r i s e s i ti s a l s oo fs i g n i f i c a n tm e a n i n g si nt h ed i s t r i b u t i o no fr e s o u r c e si nt h er e g i o na n dm a k i n gs t r a t e g i e sf o r t h el o g i s t i c sd e v e l o p m e n t t h e r ea r em a n yp r e d i c t i v em e t h o d sn o w b e s i d e st r a d i t i o n a la n dc l a s s i cp r e d i c t i v em e t h o d s , s u c ha st i m es e r i e ss m o o t h i n gm e t h o d ,t r e n de x t r a p o l a t i o nm e t h o d ,r e g r e s s i o nm e t h o d ,e t c ,t h e r e a r em a n yn e wi n t e l l i g e n ta l g o r i t h m st ob ea p p l i e do nf o r e c a s t i n g ,s u c ha sn e u r a ln e t w o r k p r e d i c t i o n ,a n ta l g o r i t h m ,e t c i nt h et h e s i s ,w ek n o w t h a tt h ec o m p l e x i t ya n dp r o g r e s s i v e n e s so f a l g o r i t h mw o u l dn o ti m p r o v et h ef o r e c a s ta c c u r a c y b e c a u s eo ft h el o c a l i z a t i o no f t h ep r e d i c t i v e m e t h o da n dt h ec o n f i n eo ft h ep r e d i c t i v ep e r s o n sk n o w l e d g e ,t h ep r e d i c t i v er e s u l ti sn o ts a t i s f i e d i nt h ep r a c t i c e t h e r e f o r e ,o n l ya f t e ra n a l y s i st h ef o r e c a s tt a r g e ta n da c c o r d i n gt h ea p p l i c a t i o n r a n g eo ft h ea l g o r i t h mc a l lw em a k et h e r e s u l tr e l i a b l e i nt h i sc a s e ,h o wt oc h o o s ear e a s o n a b l e m e t h o dt op r e d i c tc a r g ow i l lb ev e r yi m p o r t a n c e t h e r ea x es i xp a r t si nt h i st h e s i s t h ef i r s tp a r ti n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n d s ,a i m ,s i g n i f i c a n c e , m a i nc o n t e n ta n dm e t h o d su s e di nt h er e s e a r c h ,a n dl i t e r a t u r e sr e l a t e d t h e n ,t h es e c o n dp a r t o u t l i n e st h eb a s i ct h e o r i e sr e l a t e dt of o r e c a s ta n df o c u so nt h ep r e d i c t i v ed e f i n i t i o n ,p r e d i c t i v e p r i n c i p l ep r e d i c t i v ec l a s s i f i c a t i o na n dp r e d i c t i v es t e p s a n dn e x t ,t h et h i r dp a r ta n a l y z e st h e i m p a c to ft h ed e v e l o p m e n to ff r e i g h t r e l a t e df a c t o r s ,a n df o c u s e so nc a r g of o r e c a s t sc a nb e a p p l i e dt ot h em e t h o d ,b a s e do nt h i sa n a l y s i so ft h ew a y so ft h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s ,8 8 w e l la sf o rt h eb a c ko fe m p i r i c a lr e s e a r c hp r o v i d e sat h e o r e t i c a lb a s i s t h ef o u r t hp a r ti sac a s c a n a l y s i s ,c o m b i n e dw i t ht h ep r e v i o u sa n a l y s i s ,t h ea u t h o rs e l e c t st h em o v i n ga v e r a g em o d e l ,t h e e x p o n e n t i a ls m o o t h i n gm o d e l ,t h ei n d e xc u r v em o d e l ,t h er e g r e s s i o nm o d e l ,t h eg r a ym o d e la n d t h ec o m b i n a t i o nf o r e c a s tm o d e lt op r e d i c tt h ec a r g oo fs h a n d o n gp r o v i n c e t h r o u g hc o m p a r i n g t h er e s u l t s ,t h ea u t h o rf i n d st h ec o m b i n a t i o nf o r e c a s tm o d e li sar e l i a b l em o d e l f i n a l l y , t h ea u t h o r d r a w sac o n c l u s i o na n ds h o w st h ef u r t h e rr e s e a r c h k e y w o r d s :c a r g o ,f o r e c a s t ,g r e yf o r e c a s t ,m a r k o vc h a i n ,c o m b i n a t i o nf o r e c a s t u 独创性声明 本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究性工作及取得的 研究成果。尽我所知,除了文字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,也不包含为获得武汉理工大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名:莲盔上袭日期:丛d : ! :3 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权 保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部 或部分内容,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生签名:盈区多师签名! 垒竺垒:日期:之兰:! ! 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景和意义 第1 章绪论 作为2 1 世纪“黄金产业”的现代物流业,已在我国现代化建设中显示出巨大 的发展潜力和广阔的发展前景,并且正在向国民经济各个领域扩展。近年来, 我国物流产业发展很快,物流需求迅速增长,中央政府已将其列入“十一五”发展 规划,各地各种鼓励物流发展的政策纷纷出台,各类物流基础设施建设也频频 上马,物流业迎来了良好的发展机遇。但是,在此过程中,我们应该看到,各 种物流发展政策的制定、各类物流基础设施的可行性研究等都缺乏物流需求的 定量依据,这必然导致物流市场供需失衡、物流基础设施重复建设,从而阻碍 物流产业持续发展。因此,建立科学合理的预测模型,对物流需求进行定量预 测,为制定物流发展政策、确定物流基础设施建设规模、分析物流市场态势提 供定量依据,对物流业的持续发展至关重要。而货运量作为物流需求的一个重 要的对比指标,对货运量进行定量的预测可以为该物流需求预测提供一个可靠 的依据,从而为物流系统的规划和物流基础设施的建设提供一个可信的参考数 据。 货运量预测的意义主要表现在: ( 1 ) 货运量预测为物流需求预测提供重要依据 从社会再生产流通角度看,全部转化为商品的工农业产品,都需要通过物 流来实现资源配置。全社会物流综合货运量、固定资产投资额、外贸进出口总 额、工业总产值、居民消费等是完成国民收入循环流程时对物流需求强度大的 循环路径,也是对物流需求影响的重要指标。而综合货运量虽然不能全面反映 物流综合需求量,但是在特定内,一定时期的综合货运量可以在一定程度上反 映物流综合需求量。因为在整体物流中,运输是贯穿始终的活动,综合货运量 决定了其他物流活动的作业量,其变化也反映了物流综合需求量的变化。 ( 2 ) 货运量预测对发展物流有非常重要的战略意义 货运量预测是从经济发展及合作的角度,分析经济发展特点、影响货运量 的主要因子,物流特点,并结合货运、仓储现状与规模,采用定性分析与定量 分析相结合的方法,预测物流市场未来需求。这是制订物流规划的基础条件之 一,是制订交通基础设施规划和物流中心总体布局规划的重要依据。发展物流 武汉理工大学硕士学位论文 必须对它的发展有一个科学合理的规划,而对货运量的预测是编制规划的基础。 因此,了解社会经济活动对于物流能力供给的需求强度,进行有效的需求管理, 引导社会投资有目的进入物流服务领域,将有利于合理规划、建设物流基础设 施、改进物流供给系统。为该乃至全国的物流系统规划提供重要的决策依据, 对提高物流效率、降低物流成本具有重要的现实意义,对实现我国经济的可持 续发展具有深远的历史意义。 1 2 国内外相关文献综述 自从上世纪7 0 年代末从美国、日本等西方发达国家引进现代物流理念以来, 我国的物流研究发展水平取得了长足的进步,但是在物流预测方面还不是很成 熟,也不够系统。国内学者在物流预测方面做出的主要研究有: 2 0 0 1 年过秀成等在物流需求分析模型及其算法中指出物流需求量是物 流中心设置与分布的主要决定因素,是物流中心功能设计和规模确定的基础。 社会经济因素决定了物流需求的大小,物流供应条件又影响着物流需求规模和 分布,物流需求的分析应把社会经济和物流供应条件当作一个完整的系统进行 研究。并利用多区间投入产出模型分析地区间和部门间的经济关联和空间价格 均衡模型将物流产生作为内生变量处理,使物流需求分析模型成为包含宏观经 济分析和物流分析两层次决策问题,使整个物流需求分析过程能把握社会经济 和物流供应条件两方面因素。 2 0 0 1 年张存禄等在武汉地区物流发展水平灰色预测中针对武汉物流中 心发展规划中的具体问题,系统分析了影响武汉物流中心发展的各种因素,运 用g m ( 1 ,1 ) 灰色系统预测模型对武汉的物流规模进行了预测,得出2 0 0 1 - - 2 0 0 5 年武汉货运量年增长率。 2 0 0 2 年张鹏在基于神经网络的预测方法及其在物流系统中的应用研究 中研究了基于神经网络的物流预测理论和方法。文章指出了预测理论在解决实 际问题所遇到的困难和不足,提出了一个改进的三层神经网络预测模型,并给 出了详细的理论方法和设计步骤,并且对基于神经网络的组合预测方法进行了 研究,提出了一个神经网络和指数平滑模型组合运用的预测算法。 2 0 0 4 年初良勇等在组合预测模型在物流需求预测中的应用一文中,通 过对物流需求影响因素的分析,建立了回归分析、灰色系统及神经网络方法的 物流需求单项预测模型,鉴于单项预测模型的局限性,以误差绝对值加权和最 2 武汉理工大学硕士学位论文 小为最优化原则,建立了物流需求组合预测模型,得到了满意的预测结果。 国外发达国家由于现代物流的理念发展的比较早,并且对物流预测进行了 长期有效的研究,所以物流预测的理论和实际经验相比我国的研究来说都要成 熟。国外学者对物流预测的主要研究有: 1 9 9 1 年b o x 和j e n k i n s 构建了一个合理的a r i m a 模型即b o x - j e n k i n s 方法 应用于交通流量预测,其步骤包括模型识别、模型估算以及模型检验。美国学 者b r o c k w e i l r j 和d a v i s r a 指出,在其它单变量预测模型均方差( m s e ) 较大 的情况下,选用a r i m a 模型是最理想的。 1 9 9 2 年c u l li n a n c e 构造了b o x _ j e n k i n s 模型预测短期生成货运量,在这之 后许多研究者使用b o x法预测波罗的海货运指数)。_jenkins(bfi 1 9 9 9 年c u l l i n a n c e 等人通过运用b o x _ j e n k i n s 法,得出改变b f i 的构成其 流动行为不会发生改变。2 0 0 0 年k a v u s s a n o s 和n o m ik o s 为b f i 防御率预测开发 优化模型。 在2 0 0 3 年电子与计算机工程加拿大国际会议上,加拿大d a l h o u s i e 大学电 子与计算机工程系的b a s h i :z 和e 1 h a w a r y m e 提出的一种由多个固定单元组 成的动态神经网络模型在交通流量预测方面表现了良好的预测。 综合上述国内外对物流预测的研究情况,我们可以看出国内外学者对物流 预测在理论和预测方法上已经做出了很多的研究,也取得了一定的成果,但更 多的是研究某一种预测理论或模型在物流预测中的应用,很少通过多种预测理 论或方法进行物流预测对比研究。所以本文将在前人研究的基础上,采取多种 预测理论和预测方法建立预测模型,对货运量进行预测,得到各种预测方法的 未来值,对结果进行预测判断,并对其进行修正,然后对结果进行对比研究, 找出现有预测方法的局限性,进行预测方法上的改进,将其最后的预测结果作 为最终预测结果。 1 3 研究内容和方法 本文首先介绍了撰写本文的背景和意义,并对当前货运量预测研究的现状 进行了综述,使读者了解目前研究的不足,为后文的撰写做出了铺垫;其次, 阐述了预测的基本原理,介绍了预测的基本概念、基本原则、分类和基本步骤; 之后,分析了货运量发展的影响因素,探讨了货运量的定性预测方法、定量预 测方法以及两者相结合的预测方法,为后面的实证研究提供了理论依据和基础; 3 武汉理t 大学硕十学位论文 然后,对山东省货运量预测进行了研究,分析了山东省货运量发展的特点,并 用几种预测模型多货运量进行了定量预测,并考虑到了相关因素的影响多定量 预测结果进行了定性修正,得到最后的综合预测结果;最后,得出货运量预测 方法研究结论,并对未来的研究进行了展望。 本文将运用定性与定量预测相结合的方法对货运量进行实证研究,并对多 种预测方法在实际应用中的表现进行比较分析,最后得出研究结果。 4 武汉理工大学硕十学位论文 第2 章预测的基本理论概述 2 1 预测的基本概念 预测就是人们根据可获得的历史和现实数据、资料,运用一定的科学方法 与手段,对人类社会、政治、经济、军事、科学技术等发展趋势做出科学推测, 以指导未来行动的方向,减少处理未来的盲目性1 1 1 。预测是面向没来,并对未来 进行分析和研究的学科。预测是决策的基础,科学预测是进行正确决策的前提 条件。 2 2 预测的基本原则 为保证预测工作的科学、有效,必须坚持以下几条基本原则。 ( 1 ) 连续性原则 连续性原则是根据事物连续发展而总结出来的。任何事物的发展都具有一 定的连续性,即在一定的时间、一定的条件下保持原来的趋势和状态。 ( 2 ) 相关性原则 相关性原则是关注事物类别之间的关联性,当了解或假设到已知的某个事 物发生变化,再推知另一个事物的变化趋势。相关性原则发展变化都不是孤立 的,是与其他一个或多个影响因素的发展变化相互联系、相互影响,任何影响 预测结果的因素的,这种发展变化过程中的相互联系就是相关性。 ( 3 ) 类推性原则 是由于许多事物相互之间在发展变化上常有类似之处,因此可以把先发展 事物的表现过程类推到后发展事物上去,并对后发展事物的前景做出预测。因 某一事物发展变化体现出的规律来预测类似事物的变化发展,这就是类推原则。 ( 4 ) 概率性原则 由于预测受到其他各种随机因素的干扰,使得预测结果具有一定的不确定 性。在这种情况下,为便于决策者更好地做出决策,应该对这种不确定性更好 地表达和体现。为了说明预测结果的不确定性,可采用概率论与统计学上的概 念,在给出预测值的同时,给出预测区间与预测对象发生在该区间的置信度。 这就是概率性原则。 ( 5 ) 系统性原则 5 武汉理t 大学硕十学位论文 系统性原则是将事物作为一个互相作用和反作用的动态整体来研究。系统 性原则不单只是对事物本身的研究,并且要将事物本身与周围的环境视为一个 系统进行研究。这个原则要求预测者必须全面分析预测事物本身及与其本身有 关联的所有因素的发展规律。 2 3 预测的分类 根据研究任务的不同,按照不同标准,预测可以有不通的分类。常用的有以 下几种分类。 ( 1 ) 按照预测的范围或层次进行分类 根据预测的范围或层次,可将预测分为宏观预测和微观预测。 宏观预测 宏观预测,是指以整个社会济发展的总图景作为考察对象,研究社会经济 发展中各项指标之间的联系和发展变化,是对国家或部门、地区的社会经济活 动进行的各种预测【7 1 。它宏观经济预测是政府制定方针政策,编制和检查计划, 调整经济结构的重要依据。 微观预测 微观预测,是以企业或农户经营发展的前景作为考察对象,研究微观经济 中各项指标间的联系和发展变化,它是针对基层单位的各项活动进行的各种预 测。微观预测是企业制定生产经营决策,编制和检查计划的依据【7 1 。 宏观预测与微观预测之间有着密切的关系,宏观预测应以微观预测为参考, 微观预测应以宏观预测为指导,两者相辅相成。 ( 2 ) 按照预测的时间长短进行分类 按预测的时间长短,可将预测分为长期预测、中期预测、短期预测和近期 预测。 长期预测 长期预测,是制定国名经济和企业生产经营发展的1 0 年计划、远景计划, 提出经济长期发展目标和任务的依据。长期预测一般是指对5 年以上发展前景 的预测。 中期预测 中期预测,是制定国名经济和企业生产经营发展的5 年计划,提出经济5 年发展目标和任务的依据。中期预测一般是指对1 年以上5 年以下发展前景的 6 武汉理t 大学硕士学位论文 预测。 短期预测 短期预测,是政府部门或企事业单位制定年度计划、季度计划,明确规定 短期发展具体任务的依据。短期预测一般是指对3 个月以上1 年一下发展前景 的预测。 近期预测 近期预测,是指对3 个月以下社会经济发展或企业生产经营状况的预测。 近期预测是政府部门或企事业单位制定月、旬发展计划,明确规定近期活动具 体任务的依据。 凡是一年以下的预测,统称为短期预测。事实上,不同的领域,划分的标 准也不一样,如气象部门,不超过3 天的预测为近期预测,l 周以上的预测为中 期预测,超过一个月就是长期预测了。 ( 3 ) 按照预测方法的性质进行分类 按照预测方法的性质,可将预测分为定性预测和定量预测。 定性预测 定性预测属于主观判断,主要是利用直观材料,通过预测者调查研究,凭 借个人的知识背景和实践经验对事物发展前景的性质、方向和程度做出判断、 进行预测,也称为判断预测或调研预测。其目的主要在于判断事物未来发展的 性质和方向,也可以在情况分析的基础上提出粗略的数量估计。所以定性预测 的准确程度主要取决于预测者的经验、理论、业务水平以及掌握的情况和分析 判断能力。因此定性预测的优点在于注重事物发展在性质方面的预测,既有很 大的灵活性,综合性强,需要的数据少,易于发挥人的主观能动作用,省时省 费用。其缺点是,易受主观因素的影响,因此比较注重个人的主观判断和经验, 从而易受人的知识,能力和经验的束缚和限制,尤其是缺乏对事物发展作数量 上和规律上的精确描述。 定量预测 定量预测是使用历史数据或因素变量来预测需求的数学模型,是根据准确、 及时、系统、全面的调查统计资料和信息,运用统计方法和数学模型进行科学 的加工整理,从而达到对事物未来发展的规模、水平、速度和l t , t 歹i i 关系的测定。 定量预测与统计资料、统计方法有密切关系。常用的定量预测方法有回归分析 预测、时问序列预测、趋势外推预测、因果分析预测和灰色系统预测等。定量 预测的优点在于,注重事物发展在数量方面的分析,对事物发展变化进行数量 7 武汉理工大学硕士学位论文 上的描述,更多地依据历史统计资料,较少受主观因素的影响,具有一定的科 学性。其缺点是,比较机械,缺乏灵活性,不易处理有较大波动的资料,更难 于事物预测的变化。 综上所述,定性预测和定量预测都存在着优势和弊端,但并不是互相排斥 的,而是可以相互补充的,因此笔者认为,在实际预测的过程中应该把两者正 确有效的结合起来使用。 ( 4 ) 按照预测时是否考虑时间因素进行分类 按预测时是否考虑时间因素,可将预测分为静态预测和动态预测。 静态预测 静态预测,是指不包含时间变动因素,根据事物在同一时期的因果关系进 行的预测。 动态预测 动态预测,是指包含时间变动因素,根据事物发展的历史和现状,对其未 来发展前景做出的预测。 2 4 预测的基本步骤 根据以上对预测的基本原则和分类的阐述,为保证预测工作顺利进行,必 须要有组织有计划地安排其工作程序,以期取得应有的功效,为制定决策、编 制计划和提高经营管理水平,提供有价值的情报。因此,笔者认为预测可分以 下几个的步骤: ( 1 ) 明确预测任务,制定预测计划 制定预测计划首先要明确预测任务。而预测任务就是从决策与管理的需要 出发,紧密联系实际需要和可能,确定预测要解决的问题。这样通过目的明确, 计划科学,周密安排预测内容、方法和工作进程,才能确定预测所需要的资料。 ( 2 ) 收集、审核和整理资料 历史的东西对以后的发展是极具指导性的,因此进行预测需要对历史数据 做出准确无误的调查和统计。这要求预测人员掌握与预测目的、内容有关的各 种历史资料,以及影响未来发展的现实资料。只有审核、整理和分析资料,了 解事物发展的历史和现状,认识其发展变化的规律性,预测结论才会准确可靠, 才有质量保证。而准确无误的调查统计资料和信息是预测的基础。 ( 3 ) 选择预测方法和建立数学模型 8 武汉理工大学硕士学位论文 在拥有资料的基础上,进一步选择适当的预测方法和建立数学模型。预测 模型选择是否适当,是关系到预测准确程度的一个关键问题。不同的方法可能 得出不同的参数估计值,从而得到不同的结果。预测人员应从实际出发,认真 分析,决定取舍。这是预测准确与否的关键步骤。 ( 4 ) 检验模型,进行预测 检测模型是进行预测的一个重要环节,这决定着模型建立之后是否能够实 际的应用于预测。模型检验主要包括考察参数估计值在理论上是否有意义,统 计显著性如何,模型是否具有良好的超样本特性。这样,人们在使用所得到的 预测结果时,对其可信任程度才能心中有数。 ( 5 ) 分析预测误差,评价预测结果 如果预测误差未超出允许的范围,即认为模型的预测功效合乎要求,否则, 就需要查找原因,对模型进行修正和调整。 ( 6 ) 向决策者提交预测报告 最后,以预测报告的形式将预测评论会议确认可以采纳的预测结果提交给 决策者,其中应当说明假设前提、所用方法和预测结果合理性判断的依据等。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章货运量预测方法概述 3 1 货运量变化特点及预测思路 运输系统是社会经济系统中的一个子系统,它不仅受到外界因素的作用和 影响,同时也反作用于外界的影响因素,促进社会经济的发展。货运量的需求 受着运输系统内部,例如运输相关基础设施的建设和外界整体社会经济发展水 平的制约。所以货运量需求预测是国家和区域制定物流基础设施投资的基础, 也是当地经济发展规划的重要指标。由于运输系统是一个非常复杂的系统,所 以货运量的变化也很复杂,具体来说,货运量的变化特点有以下几个方面: ( 1 ) 货运量的时间序列数据表现为较为明显的长期性趋势。随着改革开放 的发展,中国的国民经济得到了快速的发展,货运需求也得到了很大的提高。由 1 9 7 8 年的2 4 8 ,9 4 6 万吨增加到2 0 0 6 年的2 ,0 3 7 ,8 9 2 万吨,增加了7 1 9 。 ( 2 ) 货运量的需求变化受经济,政策等多种因素的共同影响,具有一定的 规律性。外界经济需求的增加和运输系统内在的发展都会直接提高当地货运量 增长。 ( 3 ) 货运量的需求变化有一定的随机性。由于运输系统是一个多因素,多 层次,多属性,多目标的复杂系统,所以虽然货运量的变化跟这些多因素的影 响有一定的关系,但其作用机制和结构状况很难物理化,不确定的因素很多, 有一定的随机性。 本文对货运量的需求预测要遵循一般预测的基本步骤,也要结合货运量预 测的特点采用科学有效的方法进行预测,提高预测的精度和可靠性。预测的思 路如下: ( 1 ) 明确预测目标并分析货运量预测的特点,找出影响货运量需求的主要 因素,这些影响因素可以作为对货运量进行相关预测的主要指标,也可以作为 对货运量进行定性预测的依据,并且可以根据这些影响因素对预测结果进行修 正。 ( 2 ) 根据对货运量的影响因素分析,采集相关的数据,并对数据进行加工 整理,为后面的预测过程提供数据保障。 ( 3 ) 根据货运量影响因素分析和货运量变化的特点,利用头脑风暴法、德 尔菲法等定性预测方法对货运量进行定性预测,对该地区货运量未来发展做出 趋势上的判断。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 ( 4 ) 结合货运量预测的特点,选择不同的定量预测方法和模型,对货运量 进行单项定量预测,并根据单项预测模型的优劣势,对模型进行相应的改进, 并对结果进行修正。 ( 5 ) 对不同的单项预测模型预测的结果进行对比分析,根据不同模型的预 测效果及各种模型的优缺点,选择几种预测效果较好并能互补的单项预测模型, 利用组合预测模型将这几种单项模型结合起来对货运量进行预测。 ( 6 ) 将定性预测与定量预测相结合,利用定性预测对定量预测结果进行修 正,获得科学的预测结论,为物流基础设施的建设和经济规划提供可靠的保证。 3 2 相关因素分析 在现代物流系统环境下,物流系统的各个环节和因素都会影响货运量的大 小。结合现代物流系统的特点从如下三个方面对物流货运量进行相关因素分析。 ( 1 ) 经济因素影响 这方面的因素主要有国内生产总值、第一产业生产总值、第二产业生产总 值、第三产业生产总值、工业生产总值、国定资产投资、社会消费品零售额、 城乡居民人均可支配收入等。国内生产总值是反映该的经济总量指标,该指标 的增长很大程度带动了该货运量的提高。不同产业对货物运输需求强度和频度 是不同的,所以也应考虑三种产业总值对货运量的影响。同理国定资产投资、 社会消费品零售额、城乡居民人均可支配收入这些经济指标也会对货运量造成 影响。 ( 2 ) 物流服务因素影响 物流服务因素的影响主要包括物流基础设施水平和物流企业服务水平这两 方面。运输线路长度、货运周转量、运输工具数量、铁路、高速公路罩程等这 些衡量一个物流基础设施的完善程度的指标都会影响到货运量。物流企业是现 代物流系统中的重要一环,如果该地区的物流企业发展非产完善,有很强的仓 储运输等服务水平、信息化程度很高也会很大程度提高货运量。 ( 3 ) 政策因素影响 政策因素对货运量的影响也很大。国家宏观调控政策和地方政府对物流或相 关产业的扶持政策的出台都会对该货运量造成一定程度的影响。 通过以上影响因素的分析,可以看出影响货运量大小的指标有很多,但我们 用定量模型对货运量进行预测时并不足要求指标选取的越多越好,繁杂的指标 武汉理工大学硕士学位论文 会造成计算复杂同时往往预测精度还不高。所以我们必须要针对不同的预测模 型来精选不同的指标。在指标的选取中要征询如下三个原则:第一、相关度较 高的指标;第二、可以定量的指标;第三、历史数据完整的指标。 对货运量预测进行相关因素分析后,下一步就应该选择合适的预测方法进 行预测。预测方法的选择是货运量预测中十分关键而且不可或缺的一个环节, 遵循社会经济与物流自身发展的规律,对该地区货运量的相关数据进行分析, 选择适合该地区货运量发展情况的预测的方法和模型可以使得预测过程简单, 并且预测结果比较切合实际。在下面几节中,本文将重点介绍货运量预测的定 性预测方法、定量预测方法以及两者相结合的综合预测方法。 3 3 预测方法及模型的选择 根据前面货运量变化的特点分析及预测思路,本文首先可以采用头脑风暴 法、德尔菲法等定性预测方法对货运量进行定性预测,得出地区未来货运量变 化的整体趋势,定性预测在方法上简单易行,能够很好的判断货运量未来发展 的整体趋势,但受主观影响很大,很难做到数量上的精确预测,所以要对货运 量进行定量预测。 其次,由于货运量的时间序列数据在一定程度上存在长期趋势性,可以选用 时间序列平滑法中的移动平均模型和趋势外推法中的指数曲线模型进行预测。 在进行时间序列预测和趋势外推预测中,都只用考虑货运量这一个目标数据, 不用考虑到其他影响因素,模型建立起来比较简单,但是这两种方法都无法揭 示各影响因素之间的关系,仅仅是以时间作为货运量预测的一个影响因素。 再次,根据以上两种方法的局限性和各种经济、政策因素对货运量变化的影 响,可以选择这些影响因素作为主要指标对货运量进行相关回归预测。通过建 立回归预测模型,确定这些主要影响因素和货运量变化之间的关系,最后通过 这些主要影响因素的值得到货运量的预测值。虽然回归预测能揭示影响货运量 变化的具体原因,但它对数据要求非常高,模型的建立难度也很大,没有一个 完整的数据支撑就无法建立回归预测模型,并且由于影响因素很多也很复杂, 并且可能还有随机因素的影响,所以建立的回归模型有时候很难通过检验,这 样就造成很难建立一个回归预测模型。 然后,由于货运运输系统是一个多因素,多层次,多目标的复杂系统,一般 货运量的需求与经济发展水平,物流基础设施建设,产业结构等因素密切相关, 1 2 武汉理工人学硕士学位论文 但其作用机制和结构状况还不是很清楚,没有具体的模型,从而使得信息不全, 因此也属于典型的灰色系统,可以将货运量数列作为灰色量,利用灰色预测模 型对货运量进行预测。 再后,针对货运量变化的多种特点及以上各种单项预测模型的优劣势,可以 利用组合预测模型将不同的单项预测模型结合起来对货运量进行预测,这样可 以有效的利用不同模型的长处,又可以避免单项预测的缺点,从而提高货运量 预测的稳定性。本文将运用两种非线性规划模型对货运量进行预测研究。 最后,结合前面对货运量的定性分析对组合预测结果进行修正,从而提高货 运量预测结果的可靠性。 3 4 定性预测方法 货运量的定性预测方法,是预测者根据自己的知识背景以及掌握的实际情况 和实践经验,对货运量前景的发展方向和程度做出的判断。特别是在掌握的数 据不多,不够准确或主要影响因素难以用数字描述,无法进行定量分析时,定 性预测就是一种行之有效的预测方法。此外,为了提高货运量的预测质量,在 进行定量预测时,也要进行定性预测。主要的定性预测方法有市场调查预测法、 专家预测法、主观概率法和预兆预测法等,本文主要介绍的是最常用的专家预 测法。 专家预测法以专家为索取信息的对象,组织各种领域专家通过对过去和现在 发生的问题,运用专业方面的经验和知识进行直观综合分析从中找出规律,对 发展远景做出判断,属于直观预测范畴。最大优点是在缺乏足够统计数据和原 始资料的情况下,可以做出定量估计,得到文献上还未反映的信息。专家预测 法又分为以下几种方法: ( 1 ) 头脑风暴法 头脑风暴法又称智力激励法,b s 法。它是由美国b b d o 广告公司总经理a e 奥斯本于1 9 3 9 年首次提出,1 9 5 3 年正式发表的一种激励创造思维的方法。在诸 多直观预测方法中,头脑风暴法占有重要地位。它主要是通过组织专家会议, 激励全体与会专家积极的创造性思维的一种激发创造性思维的方法。头脑风暴 法有可分为直接头脑风暴法( 通常简称为头脑风暴法) 和质疑头脑风暴法( 也 称反头脑风暴法) 。前者是在专家群体决策尽可能激发创造性,产生尽可能多的 设想的方法,后者则是对前者提出的设想、方案逐一质疑,分析其现实可行性 武汉理工大学硕士学位论文 的方法。 采用头脑风暴法组织群体决策时,要集中有关专家召开专题会议,主持者 以明确的方式向所有参与者阐明问题,说明会议的规则,尽力创造在融洽轻松 的会议气氛。一般不发表意见,以免影响会议的自由气氛。由专家们“自由 提出尽可能多的方案。再有分析组处理和分析方案,得出最后的结果。 采用头脑风暴法组织专家会议时,应遵循如下原则: 就讨论问题提出一些具体要求,并严格规定提出设想时所用术语,以便 限制所讨论问题的范围,使参加者把注意力集中于所讨论的问题。 不能对别人的意见提出怀疑,不能放弃和终止讨论任何一个设想,而不 管这种设想是否适当和可行。 鼓励参加者对已经提出的设想进行改进和综合,为准备修改自己设想的 人提供优先发言权。 支持和孤立参加者解除思想顾虑,创造一种自由的气氛,激发参加者的 积极性。 发言要精炼,不需要详细论述。展开发言将拉长时间,并有碍于一种富 有成效的创造性气氛的产生。 不允许参加者宣读事先准备的建议一览表。 实践经验证明,利用头脑风暴法进行预测,通过专家之间直接交换信息, 充分发挥创造性思维,有可能在比较短的时间内排除折衷方案,对所讨论问题 通过客观、连续的分析,找到一组切实可行的方案。当然,头脑风暴法实施的 成本( 时间、费用等) 是很高的,另外,头脑风暴法对参与者自身素质要求较 高。这些因素可直接影响到头脑风暴法实施的效果。 ( 2 ) 德尔菲法 德尔菲法是美国“兰德”公司2 0 世纪4 0 年代首先用于技术预测的。主要 是根据有专门知识的人的直接经验,对研究的问题进行判断,预测的一种方法, 是专家会议预测法的一种发展。它是以匿名方式通过几轮函询,征求专家们的 意见。预测领导小组对每一轮的意见都进行或总整理,作为参考资料再发给每 个专家,供他们分析判断,提出新的结论。如此多次反复,专家的意见渐趋一 致,结论的可靠性越来越大。它的具体实施步骤如下: 组成专家小组。按照课题所需要的知识范围,确定专家。专家人数的多 少,可根据预测课题的大小和涉及面的宽窄而定,一般不超过2 0 人。 向所有专家提出所要预测的问题及有关要求,并附上有关这个问题的所 1 4 武汉理工人学硕士学位论文 有背景材料,同时请专家提出还需要什么材料。然后,由专家做书面答复。 各个专家根据他们所收到的材料,提出自己的预测意见,并说明自己是 怎样利用这些材料并提出预测值的。 将各位专家第一次判断意见汇总,列成图表,进行对比,再分发给各位 专家,让专家比较自己同他人的不同意见,修改自己的意见和判断。也可以把 各位专家的意见加以整理,或请身份更高的其他专家加以评论,然后把这些意 见再分送给各位专家,以便他们参考后修改自己的意见。 将所有专家的修改意见收集起来,汇总,再次分发给各位专家,以便做 第二次修改。逐轮收集意见并为专家反馈信息是德尔菲法的主要环节。收集意 见和信息反馈一般要经过三、四轮。在向专家进行反馈的时候,只给出各种意 见,但并不说明发表各种意见的专家的具体姓名。这一过程重复进行,直到每 一个专家不再改变自己的意见为止。 对专家的意见进行综合处理。 德尔菲法优点在于可以加快预测速度和节约预测费用,充分发挥各位专家 的作用,集思广益,准确性高,同时能把各位专家意见的分歧点表达出来,取 各家之长,避各家之短,适用于长期预测和对新产品的预测,在历史资料不足 或不可测因素较多时尤为适用。但是德尔菲法并不是十全十美的,它还存在某 些缺点和不足,有待进一步完善。其缺点概括起来有如下四点: 受主观因素制约。主要表现在已形成的观点和观点包含的问题、专家的 学识和权威、利用的评价尺度、专家的生理状态以及专家对预测对象的兴趣程 度。 通常不具备了解未来所必需的思想方法学。专家通常属于某个狭窄的知 识领域,他们一般不了解相关学科和相关部门的成就,因此思维难免会带有某 种局限性。 专家评价通常建立在直观基础上,缺乏严格的考证。因而专家预测的方 案结论,往往是不稳定的。在这个问题上组织者需要将比较接近的评价意见协 调、集中,并排除极端意见,才能得到大体一致的意见。 专家的评价意见往往受到传统观点的束缚。对发展趋势的预测是通过直 观外推得到的,因而难以估计到那些大大超前于现实的新思想。 尽管德尔菲法有某些缺陷和不足,但目前仍不失为主要预测方法之一,并 且在各类预测方法的使用中所占的比重近年来有增无减。 武汉理工大学硕士学位论文 3 5 定量预测方法 3 5 1 时间序列平滑预测法 时间序列预测法就是通过编制和分析时间序列,根据时间序列所反映出来 的发展过程、方向和趋势,进行类推或延伸,借以预测下一段时间或以后若干 年内可能达到的水平【引。其内容包括:收集与整理某种社会现象的历史资料;对 这些资料进行检查鉴别,排成数列;分析时间数列,从中寻找该社会现象随时 间变化而变化的规律,得出一定的模式;以此模式去预测该社会现象将来的情 况。时间序列平滑预测的方法种类有很多,本文主要介绍移动平均法和指数平 滑法两种。 ( 1 ) 移动平均法 移动平均法
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