基于時間序列模型的商品補貨分析

梁淑玲

【摘要】對于許多電商企業(yè)來說，商品補貨的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到企業(yè)的利益。準(zhǔn)確預(yù)測商品需求可以使企業(yè)快速知道各個商品的補貨數(shù)量，避免供不應(yīng)求或供大于求等現(xiàn)象發(fā)生。本文以一家電商企業(yè)進(jìn)行實證分析，通過建立ARIMA模型對商品銷售量進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測的商品銷售量進(jìn)一步得出商品的補貨數(shù)量。

【關(guān)鍵詞】需求預(yù)測;補貨數(shù)量;ARIMA模型

1 引言

對于商品種類繁多的大型商場或電商企業(yè)來說，每天的銷售量非常大，而不同產(chǎn)品的銷量和庫存不同，導(dǎo)致補貨每天都不一樣。為了快速方便地進(jìn)行自動補貨，商場可以根據(jù)庫存指標(biāo)補貨，根據(jù)預(yù)計銷量補貨，根據(jù)歷史銷量補貨，根據(jù)單據(jù)補貨，根據(jù)商品補貨等多種方式進(jìn)行補貨。本文將介紹依據(jù)歷史銷量運用時間序列模型進(jìn)行商品需求預(yù)測，進(jìn)而指導(dǎo)補貨的過程。

2 時間序列模型

時間序列分析主要是根據(jù)已有的歷史數(shù)據(jù)對未來進(jìn)行預(yù)測。側(cè)重研究數(shù)據(jù)序列的互相依賴關(guān)系。ARIMA包含3個部分，即AR、I、MA。AR—表示auto regression，即自回歸模型;I——表示integration，即單整階數(shù)，時間序列模型必須是平穩(wěn)性序列才能建立計量模型，ARIMA模型作為時間序列模型也不例外，因此首先要對時間序列進(jìn)行單位根檢驗，如果是非平穩(wěn)序列，就要通過差分來轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)序列，經(jīng)過幾次差分轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)序列，就稱為幾階單整;MA——表示moving average，即移動平均模型。ARIMA模型實際上是AR模型和MA模型的組合。

2.1構(gòu)建模型的步驟

（1）序列的平穩(wěn)性檢驗;

（2）如果該序列是非平穩(wěn)的，進(jìn)行平穩(wěn)化的處理。通過差分運算進(jìn)行平穩(wěn)化處理;

（3）建立ARIMA（p，d，q）模型;引入ACF、PACF圖進(jìn)行模型階數(shù)p，q的確定，具體方法如表1。

（4）進(jìn)行參數(shù)估計，一般選擇最小二乘法檢驗參數(shù)是否具有統(tǒng)計意義;

（5）進(jìn)行假設(shè)檢驗，使用Q統(tǒng)計量對殘差序列進(jìn)行卡方檢驗，診斷殘差序列是否為白噪聲;

（6）利用已通過檢驗的模型進(jìn)行預(yù)測分析。

2.2常見模型的評估指標(biāo)

常用的時間序列模型的評估指標(biāo)有標(biāo)準(zhǔn)差、均方根誤差、平均絕對誤差和赤池信息量準(zhǔn)則等。標(biāo)準(zhǔn)差（SD）是方差的算術(shù)平方根，是各數(shù)據(jù)偏離平均數(shù)的距離的平均數(shù)，反映一個數(shù)據(jù)集的離散程度。均方根誤差（RMSE）是均方誤差的算術(shù)平方根，RMSE數(shù)值越小，說明預(yù)測模型描述實驗數(shù)據(jù)具有更好的精確度。平均絕對誤差（MAE）是所有單個觀測值與算術(shù)平均值的偏差的絕對值的平均。平均絕對誤差能更好地反映預(yù)測值誤差的實際情況。赤池信息量準(zhǔn)則（AIC）是衡量統(tǒng)計模型擬合優(yōu)良性的一種標(biāo)準(zhǔn)，可以權(quán)衡所估計模型的復(fù)雜度和此模型擬合數(shù)據(jù)的優(yōu)良性。

3 實例分析

A是一家大型電商平臺，銷售超數(shù)萬品牌、上千萬種商品，涉及家電、手機、電腦、母嬰、服裝等十多種大品類。其倉庫分布在天津、上海、廣州等地區(qū)。同時線下門店有上千家，線上線下同時賣貨。由于需求預(yù)測不準(zhǔn)，導(dǎo)致倉庫庫存堆積，產(chǎn)生大量呆滯庫存的同時，還有部分品類經(jīng)常斷貨，為了優(yōu)化庫存結(jié)構(gòu)，提高補貨效率，企業(yè)需要準(zhǔn)預(yù)測各個區(qū)域商品需求。數(shù)據(jù)涉及某國內(nèi)大型電商平臺所覆蓋全國總倉、分倉數(shù)據(jù)。時間跨度：2014年10月1日至2015年12月27日。

運用時間序列模型進(jìn)行未來一周（2015-12-21至2015-12-27）商品銷售預(yù)測，進(jìn)而得出商品的補貨數(shù)量。運用時間序列模型進(jìn)行銷量預(yù)測的基本思路是先對歷史數(shù)據(jù)（2014-10-01至2015-12-27）觀察分析得出規(guī)律，然后通過建立ARIMA模型對未來一周的全國性商品需求量進(jìn)行預(yù)測。由于數(shù)據(jù)量太大，先選取少量樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。因此選擇商品id為197（共453條數(shù)據(jù)）作為研究目標(biāo)進(jìn)行分析。

3.1序列的平穩(wěn)性檢驗

商品id為197的需求變化除了個別異常值外總體還是穩(wěn)定的。這些異常值大部分是在雙十一、雙十二等特殊有優(yōu)惠的時間點，這些時間點商品的銷售量會突然暴增。由于預(yù)測的時間段為商品的淡季期間，故需要消除異常值對模型性能的影響。從結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，異常數(shù)值主要集中在2015年4月8日等六個特殊的日期，數(shù)據(jù)范圍從2014年10月1日到2015年12月20日，最終的數(shù)據(jù)有440條。為了選擇合適的ARIMA模型參數(shù)，需要對440條數(shù)據(jù)進(jìn)行具體觀察和調(diào)整，包括時間特征識別、銷售數(shù)據(jù)的季節(jié)性調(diào)整。平穩(wěn)性是時間序列的重要特征。只有平穩(wěn)的時間序列才可以進(jìn)行統(tǒng)計分析，因為平穩(wěn)性保證了時間序列數(shù)據(jù)出自于同一分布，以便后續(xù)均值、方差等相關(guān)系數(shù)的計算。

3.2預(yù)測效果評價

2015-12-21至2015-12-27商品id為197的商品實際銷售量為29，對一周的預(yù)測值與實際值對比誤差為13.09。假設(shè)該商品的庫存為3，而由上文可知未來一周該商品的銷售量為42，這樣就可以快速得到該商品的補貨數(shù)量為39。本文只是以商品id為197的商品為例進(jìn)行了分析預(yù)測，同理該企業(yè)其他商品的未來一周銷售量也可以通過該方法準(zhǔn)確預(yù)測，幫助企業(yè)快速得到每個商品的補貨數(shù)量，實現(xiàn)利潤最大化。

4 結(jié)論

本文通過對商品的銷售量的歷史數(shù)據(jù)分析，運用ARIMA模型對商品未來一周的需求量進(jìn)行預(yù)測，并且模型整體擬合度良好。許多企業(yè)都還存在庫存積壓造成的庫存成本增加，或是由于供不應(yīng)求錯失商品的最佳銷售期等一列問題，這些問題直接影響了企業(yè)的利潤。因此，合理準(zhǔn)確預(yù)測商品需求，為每個商品的補貨數(shù)量提供一定的指導(dǎo)，達(dá)到補貨及時準(zhǔn)確的效果。筆者提出基于ARIMA模型對商品需求預(yù)測，可很好的對許多商品的需求進(jìn)行預(yù)測。但在整個研究過程中是剔除了特殊的優(yōu)惠的時間點，對于這些特殊時間點商品需求預(yù)測沒有考慮進(jìn)去，還存在一定的不足。

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