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Excel中的预测功能,远比想象的要强大

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在需求预测中,时间序列是把需求历史按照时间的先后顺序排列,影响需求的变量只有一个,那就是时间。这并不是说没有别的变量;有,而且可能很多,但我们没法一一解释,就把它们全都归因于时间(有点像"时间可以治愈一切")。这些变量整合在一起有一定的惯性,随着时间的进展,呈现出某种模式,这就是需求的延续性。

如图,时间序列可分为三部分:(1)水平----需求展现出忽高忽低的随机波动,但没有明显的趋势、季节性;(2)趋势----随着时间推移,需求呈现增长或者降低的趋势;(3)周期性----需求呈现交替性的高峰、低谷,季节性就是其中一种,是有规可循的周期性。
随机波动、趋势和季节性是需求变动中的"系统部分",可预测;其余的"杂音"不可预测。
 
资料来源:《供应链计划:需求预测与S&OP》,许栩著,有修改。
与之相对应的呢,则是三大类型预测模型,在我的《需求预测和库存计划:一个实践者的角度》中有详细描述,我们这里不予赘述。这里要讲的是,三类预测模型在Excel中都有对应的函数,有的甚至有不止一种。这大大降低了我们的计算难度,减小了计算量以及出错的概率。
这些函数、功能中的有些比较新,需要在2016版及以后的Excel中才有。也正因为如此,不一定为大家所熟悉。这里我简单介绍一下这些函数、功能的用法。我也写了详细的操作说明,请大家点击文章左下角的"阅读原文",到我的网站上去下载(scm-blog.com/excel.html)。
注意:如果公司网络屏蔽我的网站,可用家里的网络,或者手机的流量来下载。
第1部分:随机波动的预测
对于随机波动,但没有明显趋势、季节性的需求,我们一般用移动平均法、简单指数平滑法来预测。在Excel中,我们有两种方式来实现这两者。其一,直接写公式,因为两个的公式都很简单;其二,点击菜单栏的"数据",再点击"数据分析",里面就会看到"指数平滑"和"移动平均"的分析工具(截图如下)。
注意的是,我们要首先在Excel中安装"分析工具库"(Analysis TookPak)插件,"数据分析"才会出现在菜单上。安装说明大家可以在网上搜索。
第2部分:趋势性需求的预测
对于趋势预测,Excel中有几种做法。
方法1:线性回归。Excel里的"数据分析"下有"回归"功能,可以运行线性回归。在详细的说明中,我们会展示如何一步一步地运行,各个选项都是什么意思,以及如何解读各项数理统计指标,以帮助判断线性回归是否成立(这有点烧脑筋,这里预警一下)。
方法2:函数TREND。"数据分析"中的"回归"一次只能做一个线性回归。如果有多个产品,需要批量处理怎么办?函数TREND应运而生。TREND的优点是简单,可以批量处理,但缺点是个"黑匣子":我们没法调整斜率和截距,也看不到各项数理统计。
这也是Excel中众多函数的普遍问题:我们得到了便利,但失去了控制。
在详细的操作说明中,我们解释了TREND函数的每个参数,以及用TREND函数时要注意的问题,比如最少要用多少个数据点,如何确认多少数据点最合适等。
方法3:函数FORECAST.ETS。这是来运行霍尔特法。霍尔特法是预测趋势的另一个模型,它在简单指数平滑系数α的基础上,增加了一个趋势的平滑系数β,所以也叫"双指数平滑法"。
相对于线性回归,霍尔特法能动态调整水平、趋势,自适应性好,更适合于短期预测,特别是近期趋势影响较大时。缺点是更复杂,其初始化、平滑系数择优更难,也不直观。
在详细的操作说明中,我们会解释如何用Exel中的FORECAST.ETS函数来运行霍尔特法。这是个很强大的函数,有好几个参数,也可以用来运行霍尔特-温特模型,预测趋势加季节求(稍后会讲到)。我们在详细的说明后面,也简单地比较了霍尔特法和线性回归----两种方法都能预测趋势,但各有优劣。
第3部分:季节性需求的预测
如果是单纯的季节性,季度与季度之间没有趋势的话,我们可以把每个季节跟平均值比较,计算季节指数,用来预测下一年各季的需求。比如在下面的例子中,上年四个季度的平均值已知(2500个),根据每个季度的需求,就可求出每个季度对应的季节指数。
季度      实际需求      季节性系数
春季        2000       2000/2500 = 0.8
夏季        3500       3500/2500 = 1.4
秋季        3000       3000/2500 = 1.2
冬季        1500       1500/2500 = 0.6
假定下一年这个产品的需求增长30%,那么总预测就是13000,季度平均3000/4=3250。参照季节指数,我们预测每个季度的需求如下:
季度       预测
春季      3250 * 0.8 = 2600
夏季       3250 * 1.4 = 4550
秋季       3250 * 1.2 = 3900
冬季       3250 * 0.6 = 1950
注意,因为需求的聚合效应,预测下一年的需求要比分别预测四个季度或12个月的更准确。所以,企业一般会基于一定的假设,制定下年的整体销售目标,预测下年的全年需求,然后参考季节指数分解到季度,再由季度分解到月等。
比较复杂的是既有季节性,又有趋势的需求。
对于季节性+趋势,我们有两种常见的方式。一种做法是在上述传统的季节性模型基础上,加上回归来预测,跟上述做法类似,详细内容可参考我的《需求预测和库存计划:一个实践者的角度》。另一种做法呢,就是霍尔特-温特模型。
相比霍尔特模型的双参数,霍尔特-温特模型增加了季节性参数,也叫三重指数平滑模型:水平部分对应的α平滑系数,趋势部分对应的β平滑系数,季节性部分对应的γ平滑系数。
在三个平滑系数的作用下,三部分都在调整。比如今天的趋势跟3个月前可能不同,明年的季节指数跟今年的可能不同。这带来很大的灵活性,让霍尔特-温特模型具备更好的自适应性。
霍尔特-温特模型的挑战呢,就是太复杂,在Excel中很难手工计算,也容易出错。好处是比尔·盖茨的老部下门帮我们开发了FORECAST.ETS函数,可以有效地简化计算,降低难度和出错概率。在我们的操作说明中,大家可以看到对该函数的详细说明,包括公式中的6个参数。
FORECAST.ETS的好处是简单,缺点是对用户来说是个"黑匣子"。如果我们想了解背后的更多细节,比如误差,平滑系数,置信区间等,Excel中还有个强大的功能:预测工作表(Forecast Sheet)。这相当于Excel中的"回归"功能做线性回归。其说明也一并包括在内。
小结
到现在为止,我们介绍了三类主要的预测模型,在Excel中都有函数、功能来实现。我们不需要写任何公式,就可可在Excel中预测随机波动、趋势、季节性需求。我想强调的是,Excel中的函数简化了计算,但并不能帮我们理解这些模型;我们还是得从业务的角度来学习这些最基本,也是最重要的预测模型,我有一本专门的书来讲这些(《需求预测和库存计划:一个实践者的角度》)。
最后再提醒一下,这些Excel函数、功能的详细说明,请大家点击"阅读原文"链接,到我的网站上下载。如果公司网络屏蔽我的网站的话,请大家用家里的网络,或者手机流量来下载。

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此日记由 刘宝红 发表于 2025-02-26 17:39February 26, 2025 5:39 PM

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