我國(guó)天然橡膠價(jià)格波動(dòng)預(yù)警研究
——基于ARIMA模型與黑色預(yù)警法

鄧詩(shī)璇 余玩婷 張德生

（海南大學(xué)管理學(xué)院 海南?？?570228）

天然橡膠是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)防建設(shè)的重要戰(zhàn)略資源，具有需求量大、用途廣泛且不可替代等特殊性，在日常生活、工業(yè)、醫(yī)療、航空和軍工等領(lǐng)域有著廣泛的用途，對(duì)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。亞洲是目前主要的天然橡膠生產(chǎn)、消費(fèi)地。我國(guó)現(xiàn)天然橡膠種植面積1 728萬(wàn)畝（1畝≈667m2），同時(shí)也是天然橡膠消費(fèi)量最大的國(guó)家。近年來(lái)，天然橡膠價(jià)格持續(xù)低迷，導(dǎo)致膠農(nóng)植膠割膠積極性受到影響，甚至出現(xiàn)棄割現(xiàn)象，對(duì)我國(guó)橡膠產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展造成不利影響。因此，找尋對(duì)天然橡膠價(jià)格短期走勢(shì)預(yù)判的方式，對(duì)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行預(yù)警，對(duì)保護(hù)膠農(nóng)利益，促進(jìn)天然橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分重要。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于價(jià)格預(yù)測(cè)的方法大致分成4種：經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型、時(shí)間序列模型、領(lǐng)先經(jīng)濟(jì)指標(biāo)法和預(yù)期調(diào)查法[1]，針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格短期預(yù)測(cè)大多使用時(shí)間序列模型，以ARIMA模型最為常見。除了對(duì)蔬菜、水果、大豆等多種農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格進(jìn)行預(yù)測(cè)以外，[2-4]，這種方法同樣也被運(yùn)用到了天然橡膠價(jià)格的短期預(yù)測(cè)中。張曉麗等[5]考慮到國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格變化對(duì)我國(guó)的影響，基于ARIMA模型對(duì)國(guó)際天然橡膠價(jià)格進(jìn)行短期預(yù)測(cè)。侯冰凌等[6]在此基礎(chǔ)上著眼于國(guó)內(nèi)，分析我國(guó)天然橡膠價(jià)格的整體走勢(shì)和特點(diǎn)，構(gòu)建ARIMA模型對(duì)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行預(yù)測(cè)。ARIMA模型法短期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度較高，且考慮了隨機(jī)干擾，但并未對(duì)天然橡膠價(jià)格波動(dòng)進(jìn)一步建立預(yù)警體系和模型。對(duì)比部分發(fā)達(dá)國(guó)家深入探索價(jià)格監(jiān)測(cè)預(yù)警研究，構(gòu)建相對(duì)完善的農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系而言[7]，我國(guó)針對(duì)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警的研究起步較晚，對(duì)價(jià)格預(yù)警系統(tǒng)研究也較為匱乏。學(xué)者們多在糧食、大豆、蔬菜等其他農(nóng)產(chǎn)品領(lǐng)域構(gòu)建價(jià)格預(yù)警模型[8-9]；天然橡膠作為小宗作物，受到的關(guān)注有限，學(xué)者針對(duì)天然橡膠價(jià)格研究多數(shù)集中在天然橡膠價(jià)格波動(dòng)及影響因素、期現(xiàn)貨價(jià)格間的相關(guān)關(guān)系等方面[10-13]；在天然橡膠價(jià)格預(yù)警方面，只有少數(shù)學(xué)者嘗試構(gòu)建天然橡膠價(jià)格預(yù)警指標(biāo)體系[14-15]，但并未研究該時(shí)間段內(nèi)天然橡膠價(jià)格預(yù)警情況。

鑒于此，本文擬從經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、預(yù)警基本理論出發(fā)，運(yùn)用ARIMA模型法對(duì)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行短期預(yù)測(cè)并計(jì)算其價(jià)格波動(dòng)率，運(yùn)用黑色預(yù)警法建立價(jià)格預(yù)警模型，確定天然橡膠價(jià)格波動(dòng)預(yù)警的警情指標(biāo)和警限后，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)我國(guó)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行預(yù)警，保證天然橡膠市場(chǎng)有序運(yùn)行，便于相關(guān)部門及時(shí)采取措施提高膠農(nóng)植膠、割膠積極性，保障我國(guó)天然橡膠供給安全。最后，提出加強(qiáng)我國(guó)天然橡膠價(jià)格預(yù)警研究的對(duì)策和建議。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用的天然橡膠價(jià)格數(shù)據(jù)為2000年3月至2022年3月的中國(guó)期貨收盤價(jià)的月平均價(jià)格，數(shù)據(jù)來(lái)源于WIND數(shù)據(jù)庫(kù)，見圖1、表1。

表1 2000—2022年中國(guó)天然橡膠期貨月平均收盤價(jià)（連續(xù)）相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)值

1.2 數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)分析

由圖1可知，從2000年3月至2022年3月，中國(guó)天然橡膠期貨月平均收盤價(jià)（連續(xù)）呈現(xiàn)出震蕩波動(dòng)的變化形態(tài)。其中，2008年3月至2012年3月期間的價(jià)格變動(dòng)幅度較大，最高點(diǎn)在2011年3月份左右，最低點(diǎn)約在2002年1月份。從圖中可知，價(jià)格波動(dòng)呈現(xiàn)出一定的周期變化

圖1 2000—2022年中國(guó)天然橡膠期貨月平均收盤價(jià)（連續(xù)）走勢(shì)圖

1.3 研究方法

預(yù)測(cè)是指依照事物發(fā)展規(guī)律性，運(yùn)用科學(xué)的知識(shí)和方法，估計(jì)、判斷、評(píng)價(jià)事物未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)與狀態(tài)。我國(guó)天然橡膠價(jià)格短期預(yù)測(cè)即在掌握天然橡膠歷史期貨價(jià)格的基礎(chǔ)上，以經(jīng)濟(jì)學(xué)理論為指導(dǎo)，運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，定量化地預(yù)判我國(guó)天然橡膠價(jià)格的短期發(fā)展趨勢(shì)。

本文使用ARIMA模型預(yù)測(cè)未來(lái)我國(guó)天然橡膠價(jià)格，為后續(xù)預(yù)警分析做準(zhǔn)備。預(yù)警相比預(yù)測(cè)來(lái)說(shuō)更加嚴(yán)謹(jǐn)，主要分為“明確警義”“尋找警源”“分析警兆”“預(yù)報(bào)警度”4個(gè)階段。本文將天然橡膠價(jià)格波動(dòng)作為預(yù)警對(duì)象，利用黑色預(yù)警法，將影響預(yù)警危害的程度分為五級(jí)，分別是：負(fù)向重警、負(fù)向輕警、無(wú)警、正向輕警、正向重警，確定警度的變化區(qū)間即警限。依據(jù)前文ARIMA模型預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)2022年4月我國(guó)天然橡膠價(jià)格波動(dòng)的警情進(jìn)行預(yù)警，并指出預(yù)警結(jié)果造成的后果和影響。

2 我國(guó)天然橡膠價(jià)格短期預(yù)測(cè)

2.1 ARIMA模型

時(shí)間序列表示按時(shí)間先后順序排列的數(shù)列，代表指標(biāo)在不一樣的時(shí)間上的數(shù)值。ARIMA模型作為隨機(jī)性時(shí)間序列分析方法的歸納，主要是剖析序列自身概率或者是隨機(jī)性質(zhì)，用ARIMA模型進(jìn)行短期預(yù)測(cè)精度相對(duì)更高。通過構(gòu)造ARIMA（p,d,q）模型得到平穩(wěn)序列，d表示差分的階數(shù)，AR表示自回歸，p表示對(duì)應(yīng)的自回歸項(xiàng)。MA表示移動(dòng)平均，q表示對(duì)應(yīng)的移動(dòng)平均項(xiàng)數(shù)。ARIMA模型先進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)并對(duì)不平穩(wěn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)分析后選取模型最優(yōu)階數(shù)，最后對(duì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得出預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)效果。ARIMA模型的前提是要求時(shí)間序列是穩(wěn)定的，或差分之后是穩(wěn)定的。ARIMA模型只能作為短期預(yù)測(cè)，因?yàn)樗雎粤似渌淮_定因素的影響，而這在預(yù)測(cè)的期望值中無(wú)法反映。

2.2 平穩(wěn)性檢驗(yàn)

在構(gòu)建ARIMA模型前，需對(duì)序列進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)。將天然橡膠期貨價(jià)格序列取對(duì)數(shù)后，ADF檢驗(yàn)結(jié)果見表2?？梢钥闯觯?jīng)一階差分后的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量（△lnprice）在1%的水平上顯著，序列為平穩(wěn)序列。可運(yùn)用ARIMA模型對(duì)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表2 ADF檢驗(yàn)結(jié)果

2.3 ARIMA（p,d,q）模型識(shí)別

2.3.1 確定單整階數(shù)d由平穩(wěn)性檢驗(yàn)可知d=1。

2.3.2 確定自回歸階數(shù)p和移動(dòng)平均階數(shù)q由圖2可知，dlnprice的自相關(guān)在第2階，因此可以擬合MA(1)與MA(2)；偏自相關(guān)類似，可以擬合AR(1)與AR(2)。p和q的最終確定需從低值開始測(cè)驗(yàn)，直至定出合適的模型為止，初步適合lnprice的 模 型 有：ARIMA(1,1,0)、ARIMA(1,1,1)、ARIMA(0,1,1)、ARIMA(0,1,2)、ARIMA(1,1,2)、ARIMA(2,1,1)。

圖2 dlnprice的自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)

2.3.3 ARIMA（p,d,q）模型估計(jì)與檢驗(yàn) 通過多次試驗(yàn)后，選擇出最佳模型。由于ARIMA(2,1,2)模型的AIC與BIC最?。ū?），經(jīng)比對(duì)和實(shí)驗(yàn)，最終確定最優(yōu)模型為ARIMA(2,1,2)，此時(shí)擬合效果較好。具體模型表示為：

表3 通過檢驗(yàn)的ARIMA模型的各項(xiàng)參數(shù)值

其中，lnpricet表示對(duì)數(shù)后的天然橡膠月度價(jià)格序列。μt表示隨機(jī)誤差項(xiàng)。

為了保證該模型的適用性與準(zhǔn)確性，對(duì)該模型的殘差進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)。圖3為ARIMA(2,1,2)模型的殘差序列的自相關(guān)和偏自相關(guān)數(shù)情況，AC與PAC值顯著趨向于0，說(shuō)明ARIMA(2,1,2)模型的殘差序列不存在自相關(guān)，即殘差為白噪聲。

圖3 ARIMA(2,1,2)模型殘差相關(guān)圖

2.4 我國(guó)天然橡膠價(jià)格擬合預(yù)測(cè)

通過Eviews 8對(duì)我國(guó)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行擬合預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，兩者重合程度較高，說(shuō)明擬合效果較好。結(jié)果見圖4。

圖4 擬合程度圖

2.5 我國(guó)天然橡膠價(jià)格預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)最終的時(shí)間序列建模程序可以得到預(yù)測(cè)結(jié)果：2022年4月的月度天然橡膠價(jià)格預(yù)測(cè)值為12 861.58元/t（表4），預(yù)測(cè)誤差約為1.16%。由此可見，ARIMA(2,1,2)模型的預(yù)測(cè)效果較好。

表4 2022年1月至2022年4月天然橡膠月平均實(shí)際價(jià)格與預(yù)測(cè)價(jià)格

3 我國(guó)天然橡膠價(jià)格波動(dòng)預(yù)警

經(jīng)濟(jì)預(yù)警可以分為黑色預(yù)警、紅色預(yù)警和黃色預(yù)警3類[16]。其中黑色預(yù)警系統(tǒng)成本低、使用方便，能夠較快地判別以后的價(jià)格波動(dòng)水平。因此，本文選擇黑色預(yù)警法構(gòu)建天然橡膠價(jià)格波動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

3.1 確定價(jià)格警情指標(biāo)

警情指標(biāo)可以用來(lái)衡量市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)是否有異常。本文采用天然橡膠價(jià)格波動(dòng)率作為其出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的警情指標(biāo)，可以更好地根據(jù)其價(jià)格變動(dòng)水平來(lái)區(qū)分風(fēng)險(xiǎn)程度。具體公式為：

其中Pt和Pt–1分別表示第t月和第t–1月的天然橡膠價(jià)格，Rt為天然橡膠價(jià)格波動(dòng)率，即相鄰月份天然橡膠價(jià)格的對(duì)數(shù)一階差分。

3.2 價(jià)格波動(dòng)的警限劃分

警限作為預(yù)報(bào)警度的基礎(chǔ)，可以用以區(qū)分有警或者無(wú)警[17]。價(jià)格波動(dòng)的警情指標(biāo)屬于雙側(cè)有警，并非無(wú)波動(dòng)即合理情況[18]。確定警限應(yīng)根據(jù)警情指標(biāo)的歷史波動(dòng)情況，對(duì)警情區(qū)間進(jìn)行劃分[19]，不同的區(qū)間對(duì)應(yīng)的警度也不一樣。確定警限的原則是正態(tài)分布的3σ原則：把序列的均值μ作為中心，當(dāng)正負(fù)在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（即μ±σ）范圍內(nèi)時(shí)視作無(wú)警狀態(tài)；正負(fù)在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差至2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)時(shí)視作輕警狀態(tài)，一旦超出2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差即視作重警狀態(tài)[20]。

本文將我國(guó)2021年3月至2022年3月的天然橡膠價(jià)格波動(dòng)率均值視為判斷標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)1～2倍標(biāo)準(zhǔn)差確定警限。如價(jià)格波動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離軌跡，則認(rèn)為價(jià)格水平異常波動(dòng)，出現(xiàn)警情；如價(jià)格波動(dòng)率在正負(fù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以內(nèi)，則認(rèn)為價(jià)格波動(dòng)水平是正常的，處于無(wú)警狀態(tài)；如果價(jià)格波動(dòng)幅度在1～2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差間，則認(rèn)為價(jià)格波動(dòng)出現(xiàn)輕度異常，處于輕警狀態(tài)；如果價(jià)格波動(dòng)幅度超過了2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，則認(rèn)為市場(chǎng)價(jià)格出現(xiàn)了重度異常，處于重警狀態(tài)。

根據(jù)2021年3月至2022年3月的天然橡膠價(jià)格數(shù)據(jù)，可計(jì)算出預(yù)警系統(tǒng)價(jià)格波動(dòng)率的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為–0.009 3和0.041 5，由此可確定各級(jí)警度的區(qū)間，見表5。

表5 警度區(qū)間

3.3 確定價(jià)格波動(dòng)率和價(jià)格波動(dòng)預(yù)警結(jié)果

根據(jù)前文利用ARIMA模型對(duì)2022年4月天然橡膠月度價(jià)格的預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果為12 861.58元/t，相應(yīng)價(jià)格波動(dòng)率為–0.044 1%，對(duì)照表5警度區(qū)間可知處于無(wú)警狀態(tài)，市場(chǎng)價(jià)格狀態(tài)處于降低態(tài)勢(shì)。

3.4 結(jié)論

研究結(jié)果顯示，2022年4月天然橡膠價(jià)格處于無(wú)警狀態(tài)，雖然價(jià)格較上月有所下降，但波動(dòng)率尚在可控范圍內(nèi)。本文采用的ARIMA模型雖然可以對(duì)天然橡膠價(jià)格進(jìn)行比較準(zhǔn)確的短期預(yù)測(cè)，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，應(yīng)考慮采用更為精確的方法進(jìn)行更長(zhǎng)期且準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。同時(shí)，利用黑色預(yù)警方法對(duì)天然橡膠進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警在一定程度上的確簡(jiǎn)單方便，當(dāng)僅需獲得預(yù)警結(jié)果而無(wú)需考慮原因時(shí)，黑色預(yù)警方法既簡(jiǎn)單又實(shí)用，但其結(jié)果只適用于天然橡膠價(jià)格沒有受到外部因素強(qiáng)烈沖擊的情況。

4 政策建議

4.1 構(gòu)建天然橡膠市場(chǎng)信息共享平臺(tái)，完善監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

若想確保天然橡膠市場(chǎng)信息在產(chǎn)業(yè)鏈中高效、高質(zhì)量傳播，理應(yīng)促進(jìn)上下游的充分交流，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)透明化。同時(shí)可以采用網(wǎng)站、微博、微信或者手機(jī)APP等多種方式構(gòu)建統(tǒng)一、規(guī)范的天然橡膠市場(chǎng)信息共享平臺(tái)，及時(shí)、定期發(fā)布市場(chǎng)預(yù)警信息，進(jìn)行價(jià)格波動(dòng)預(yù)警監(jiān)測(cè)。要注意對(duì)相應(yīng)生產(chǎn)商和廣大消費(fèi)者的正確引導(dǎo)，盡可能防止判斷失誤情況的發(fā)生，避免市場(chǎng)價(jià)格出現(xiàn)異常波動(dòng)。相關(guān)地方政府部門要提高對(duì)構(gòu)建預(yù)警系統(tǒng)的重視程度，分配人員定期、及時(shí)地收集天然橡膠生產(chǎn)、銷售和流通的市場(chǎng)信息，充分開發(fā)可用于檢測(cè)預(yù)警的軟件，提前發(fā)布預(yù)警信息。

4.2 有效處理天然橡膠價(jià)格異常波動(dòng)警情，制定詳實(shí)預(yù)警方案

加快建立天然橡膠市場(chǎng)預(yù)警信息發(fā)布制度，海南、廣東、云南等天然橡膠主產(chǎn)區(qū)應(yīng)以市為單位定期發(fā)布規(guī)范化的天然橡膠價(jià)格波動(dòng)預(yù)警信息。為對(duì)天然橡膠價(jià)格異常波動(dòng)迅速作出反應(yīng)，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，要求建立健全天然橡膠價(jià)格監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，制定詳細(xì)的預(yù)警方案，明確細(xì)化天然橡膠波動(dòng)的程度和相應(yīng)波動(dòng)應(yīng)采取的措施，以便相關(guān)政府部門科學(xué)合理地進(jìn)行分析決策。警情發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)披露信息以緩解膠農(nóng)、橡膠企業(yè)的消極情緒。合理引導(dǎo)消費(fèi)者的橡膠消費(fèi)心理，促進(jìn)橡膠消費(fèi)，穩(wěn)定天然橡膠價(jià)格。