hệ hỗ trợ dự báo doanh số bán hàng sử dụng mô hình arima

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN TOÁN ỨNG DỤNG VÀ TIN HỌC PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỆ HỖ TRỢ DỰ BÁO DOANH SỐ BÁN HÀNG SỬ DỤNG MƠ HÌNH ARIMA Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ CHÍ NGỌC HÀ NỘI – 2020 Hệ hỗ trợ định Mục lục Lời cảm ơn Chương 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG 1.1 Khảo sát hệ thống 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Đặc tả yêu cầu toán 1.4 Yêu cầu sản phẩm 1.5 Tổng quan chuỗi thời gian mơ hình ARIMA 1.5.1 Mơ hình tự hồi quy AR(p) 1.5.2 Mơ hình trung bình trượt MA(q) 1.5.3 Mơ hình tự hồi quy trung bình trượt ARMA(p,q) 1.5.4 Mơ hình tự hồi quy tích hợp trung bình trượt ARMA(p,d,q) 1.5.5 Các bước xác định mơ hình 1.6 Dữ liệu thực nghiệm 1.7 Kiểm định mô hình 10 Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 2.1 Biểu đồ phân cấp chức 11 2.2 Biểu đồ luồng liệu 12 2.2.1 Biểu đồ luồng liệu mức ngữ cảnh 12 2.2.2 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh 12 2.2.3 Biểu đồ chức xử lí liệu 13 2.2.4 Biểu đồ chức quản trị hệ thống 13 2.2.5 Biểu đồ chức dự báo 14 Chương 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 15 3.1 Thiết kế mơ hình 15 3.2 Ngơn ngữ viết chương trình 15 3.2 Giao diện Website 17 3.2.1 Giao diện trang đăng nhập 17 3.2.2 Giao diện trang thống kê 17 3.2.3 Giao diện trang dự báo 18 Kết luận phương hướng phát triển 19 Danh mục tài liệu tham khảo 20 Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định Hình Dữ liệu dự đốn Hình Tách khuynh, mùa phần dư Hình Đồ thị ACF PACF với d = Hình Kiểm tra tính phù hợp mơ hình 10 Hình Biểu đồ phân cấp chức 11 Hình Biểu đồ luồng liệu mức ngữ cảnh 12 Hình Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh 12 Hình Biểu đồ luồng liệu chức xử lí liệu 13 Hình Biểu đồ luồng liệu chức quản trị hệ thống 13 Hình 10 Biểu đồ luồng liệu chức dự báo 14 Hình 11 Thiết kế mơ hình 15 Hình 12 Giao diện đăng nhập 17 Hình 13 Giao diện thống kê 17 Hình 14 Giao diện dự báo 18 Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định Lời cảm ơn Sau thời gian học tập tìm hiểu hệ hỗ trợ định, phân tích chuỗi thời gian, mơ hình ARIMA kiến thức nghiệp vụ liên quan đến dự báo doanh số em có sản phẩm “Hệ hỗ trợ dự báo doanh số sử dụng mơ hình ARIMA” Kết nỗ lực tìm hiểu, học tập thực hành cá nhân em, đồng thời nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ thầy, bạn bè gia đình Em xin tỏ lịng cảm ơn tới TS Lê Chí Ngọc – Giảng viên Viện Tốn ứng dụng Tin học – Đại học Bách khoa Hà Nội giảng dạy, hối thúc tạo điều kiện giúp đỡ em việc thực đề tài Mặc dù cố gắng việc thực đề tài môn Hệ hỗ trợ định, thời gian có hạn, cịn thiếu kinh kiến thức kinh nghiệm nên khó tránh khỏi có sai sót Em mong nhận góp ý từ thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Sinh viên thực Long Thị Lệ Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định Chương 1: KHẢO SÁT HỆ THỐNG 1.1 Khảo sát hệ thống Công Ty Cổ Phần Xi Măng - Xây Dựng Cơng Trình Cao Bằng thành lập ngày 15-09-1998 có trụ sở đặt phường Duyệt Trung, Thành phố Cao Bằng, tỉnh Cao Bằng Công ty chuyên cung cấp sản phẩm phục vụ xây dựng, có gạch không nung cung cấp cho Thành phố Cao Bằng huyện Việc sản xuất phân phối gạch có yêu cầu lớn kho bãi phân phối xe chở vật liệu xây dựng dự báo nhu cầu thị trường quan trọng Kết dự báo thông tin quan trọng để nhà quản lý định kế hoạch sản xuất phân phối sản phẩm, xếp lịch làm việc cho công nhân để tận dụng tối đa công suất máy sản xuất, giảm chi phí, chủ động ứng phó với thay đổi thị trường 1.2 Đặt vấn đề Để hoạt động kinh doanh đạt hiệu cao, ổn định, nguồn lực cần cung cấp đầy đủ, kịp thời địi hỏi kết dự báo phải kịp thời, xác liên tục Dự đốn tình hình bán hàng công cụ phổ biến thiết yếu sử dụng để lập kế hoạch kinh doanh, marketing định quản lý chung Dự báo doanh số dự báo nhu cầu khách hàng mong đợi sản phẩm dịch vụ công ty cụ thể, khoảng thời gian cụ thể với giả định định Sự phát triển vũ bão công nghệ thông tin, mạng Internet tác động mạnh mẽ tới lĩnh vực sống Tận dụng tốt sức mạnh máy tính, cơng nghệ thơng tin mạng Internet giúp doanh nghiệp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên tăng tăng khả cạnh tranh, chí tạo bước nhảy vọt giúp doanh nghiệp thống lĩnh thị trường Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định Hệ hỗ trợ dự báo doanh số ứng dụng phổ biến có vai trị quan trọng doanh nghiệp nay, tận dụng ưu máy tính tốc độ tính tốn, khả làm việc liên tục, linh hoạt, trực quan, dễ sử dụng, loại bỏ yếu tố chủ quan tính xác cao Ngồi ra, thơng qua Internet ứng dụng sử dụng đâu, Do sử dụng hệ hỗ trợ dự báo doanh số cửa hàng lựa chọn thông minh công ty, cửa hàng kinh doanh 1.3 Đặc tả yêu cầu toán Nhà quản lí sử dụng chức sau: - Xem dự báo doanh số ngày tháng - Đăng nhập, đăng xuất - Xem thống kê tổng doanh số theo tháng cho tháng khứ 1.4 Yêu cầu sản phẩm - Website có dung lượng khơng q lớn, tốc độ nhanh - Giao diện trực quan, thân thiện với người dùng, dễ sử dụng - Kết tính tốn xác - Đảm bảo yếu tố an tồn thơng tin chạy Website Internet 1.5 Tổng quan chuỗi thời gian mơ hình ARIMA Chuỗi thời gian q trình ngẫu nhiên {yt} phụ thuộc theo biến thời gian t biểu thị qua dãy phép đo (quan sát) Chuỗi thời gian rời rạc phép đo thực tập thời gian rời rạc, ngược lại chuỗi thời gian liên tục Các ứng dụng thực tế thường cho chuỗi thời gian rời rạc, với khoảng thời gian cách (phút, giờ, ngày, tuần, tháng, quý, năm, ) Các thành phần chuỗi thời gian bao gồm: – Xu thế, hay khuynh hướng thời gian dài – Biến đổi theo chu kỳ, ví dụ chu kỳ kinh doanh Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định – Biến đổi theo mùa – Biến đổi bất thường hay ngẫu nhiên Mơ hình tự hồi quy tích hợp trung bình trượt ARIMA (Auto-Regressive Integrated Moving Average) mơ hình tổng qt dự đốn chuỗi thời gian, giá trị khứ sử dụng để dự báo giá trị tương lai Giả định mơ hình có khuynh, chu kì, mùa biến đổi bất thường hay ngẫu nhiên Mơ hình ARIMA gồm phần: – AR (Auto Regressive): Tự hồi quy – MA (Moving Average): Trung bình trượt Kí hiệu mơ hình ARIMA(p,d,q) Trong đó: p: Bậc tự hồi quy d: Bậc sai phân q: Bậc trung bình trượt 1.5.1 Mơ hình tự hồi quy AR(p) Nhận diện mối quan hệ quan sát chuỗi thời gian cách xác định tự tương quan sau khoảng thời gian với giả thuyết chuỗi thời gian ổn định (xác suất phụ thuộc không thay đổi trượt thời gian) Xác định quan hệ tự hồi quy tuyến tính chuỗi thời gian theo cơng thức: Yt = γ + φ1Yt−1 + φ2Yt−2 + ⋯+ φpYt−p + εt ft+1 = γ + φ1Yt + φ2Yt−1 + ⋯+ φpYt−p+1 1.5.2 Mơ hình trung bình trượt MA(q) Xác định quan hệ hồi quy tuyến tính chuỗi thời gian chuỗi tạo sai số dự báo từ q khoảng thời gian trước: Yt = γ + εt − θ1Et−1 − θ2Et−2 − ⋯− θqEt−q ft+1 = γ − θ1Et − θ2Et−1 − ⋯− θqEt−q+1 Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định 1.5.3 Mơ hình tự hồi quy trung bình trượt ARMA(p,q) Yt = γ + φ1Yt−1 + φ2Yt−2 + ⋯+ φpYt−p − θ1Et−1 − θ2Et−2 − ⋯ − θqEt−q + εt ft+1 = γ + φ1Yt + φ2Yt−1 + ⋯+ φpYt−p+1 − θ1Et − θ2Et−1 − ⋯ − θqEt−q+1 1.5.4 Mơ hình tự hồi quy tích hợp trung bình trượt ARMA(p,d,q) At = ∇dYt = γ + εt + φ1At−1 + φ2At−2 + ⋯+ φpAt−p − θ1zt−1 − θ2zt−2 − ⋯− θqzt−q ft+1 = γ + φ1At + φ2At−1 + ⋯+ φpAt−p+1 − θ1zt − θ2zt−1 − ⋯ − θqzt−q+1 Trong đó: B tốn tử truy ngược: BhYt = Yt−h Khử thành phần không ổn định toán tử sai phân: ∇Yt = Yt − Yt−1 chu kỳ để xác định đặc tính thành phần mùa 1.6 Dữ liệu thực nghiệm Dữ liệu dùng để dự đoán doanh số bán gạch theo ngày Công Ty Cổ Phần Xi Măng - Xây Dựng Cơng Trình Cao Bằng từ ngày 01-032014 đến ngày 27-09-2016, bao gồm 942 ghi Hình Dữ liệu dự đoán Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ trợ định hỗ Hình Tách khuynh, mùa phần dư Hình Đồ thị ACF PACF với d = Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 10 Hệ hỗ trợ định 1.7 Kiểm định mô hình Kiểm tra tính phù hợp mơ hình dựa vào đồ thị tự tương quan chuỗi phần dư: - Khơng có giá trị nằm ngồi khoảng ±1.961/√n = 0.277 50 trễ - Phương pháp dự báo sử dụng chấp nhận khơng có kiểu dạng riêng chuỗi sai số Hình Kiểm tra tính phù hợp mơ hình Đánh giá sai số: MAPE cho kết 15.03% Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 11 Hệ hỗ trợ định Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Biểu đồ phân cấp chức Hình Biểu đồ phân cấp chức Chức hệ thống dự báo doanh số theo ngày Ngồi hệ thống cịn cho phép nhà quản lí xem thống kê doanh số bán hàng theo tháng so sánh với tháng kì hai năm trước dạng biểu đồ Hệ thống đảm bảo yêu cầu bảo mật liệu việc quản lí đăng nhập người dùng Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 12 Hệ hỗ trợ định 2.2 Biểu đồ luồng liệu 2.2.1 Biểu đồ luồng liệu mức ngữ cảnh Hình Biểu đồ luồng liệu mức ngữ cảnh 2.2.2 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh Hình Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 13 Hệ hỗ trợ định 2.2.3 Biểu đồ chức xử lí liệu Hình Biểu đồ luồng liệu chức xử lí liệu 2.2.4 Biểu đồ chức quản trị hệ thống Hình Biểu đồ luồng liệu chức quản trị hệ thống Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 14 Hệ hỗ trợ định 2.2.5 Biểu đồ chức dự báo Hình 10 Biểu đồ luồng liệu chức dự báo Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 15 Hệ hỗ trợ định Chương 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 3.1 Thiết kế mơ hình Hình 11 Thiết kế mơ hình 3.2 Ngơn ngữ viết chương trình a) HTML HTML từ viết tắt HyperText Markup Language (ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản) dùng mô tả cấu trúc trang Web tạo loại tài liệu xem trình duyệt HTML tạo phát triển tổ chức W3C (World Wide Web Consortium) Hiện phiên HTML HTML5 với nhiều tính ưu việt so với phiên cũ Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 16 Hệ hỗ trợ định b) CSS CSS (Cascading Style Sheets) ngôn ngữ định dạng sử dụng để mơ tả trình bày trang Web, bao gồm màu sắc, cách bố trí phơng chữ CSS cho phép chúng hiển thị nội dung tương thích loại thiết bị có kích thước hình khác nhau, chẳng hạn hình lớn, hình nhỏ điện thoại hay máy tính CSS độc lập với HTML sử dụng với ngôn ngữ đánh dấu xây dựng dựa XML CSS tuân theo chuẩn chung W3C quy định c) Ngôn ngữ PHP Ngôn ngữ PHP (Hypertext Preprocessor) phát triển từ năm 1994 nhiều người sử dụng để phát triển ứng dụng phần mềm thơng qua lập trình web Đặc điểm ngơn ngữ lập trình sử dụng mã nguồn mở, dễ dàng nhúng vào HTML tích hợp với web Ưu điểm ngơn ngữ lập trình PHP cú pháp đơn giản, tốc độ xử lý nhanh, tính cộng đồng cao Chính mà lập trình PHP sử dụng chủ yếu để thiết kế web Một số ứng dụng sử dụng ngôn ngữ lập trình PHP: trang báo điện tử, Zalo, Facebook, Ngơn ngữ PHP sử dụng hệ điều hành, dễ dàng kết hợp với sở liệu sử dụng rộng rãi Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 17 Hệ hỗ trợ định 3.2 Giao diện Website 3.2.1 Giao diện trang đăng nhập 3.2.2 Giao diện trang thống kê Hình 13 Giao diện thống kê Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Tốn Tin K61 Hình 12 Giao diện đăng nhập 18 Hệ hỗ trợ định 3.2.3 Giao diện trang dự báo Hình 14 Giao diện dự báo Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 19 Hệ hỗ trợ định Kết luận phương hướng phát triển Những làm được: – Có kiến thức phân tích chuỗi thời gian áp dụng mơ hình ARIMA để dự đoán chuỗi thời gian – Xây dựng chương trình hồn chỉnh gồm chương trình phân tích, giao diện video giới thiệu với chức chính: + Đăng nhập, đăng xuất + Xem thống kê doanh số theo tháng so sánh kì hai năm trước +Dự báo doanh số bán gạch theo ngày tháng + Bảo mật – Giao diện thân thiện với người dùng – Chương trình có tính ứng dụng cao Hạn chế: – Chưa có nhiều chức mở rộng Phương hướng phát triển: – Có thể thêm chức nâng cao, mở rộng – Có thể áp dụng phương pháp tăng cường bảo mật – Có thể viết ứng dụng đa tảng sử dụng Internet Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 20 Hệ hỗ trợ định Danh mục tài liệu tham khảo [1] Peter J Brockwell, Richard A Davis, "Introduction to Time Series and Forecasting", Third Edition, Springer, New York, 2016 [2] Ramesh Sharda et al., "Business Intelligence and Analytics: Systems for Decision Support", Tenth Edition, Pearson Education Limited, 2014 Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 ... Hệ hỗ trợ định Lời cảm ơn Sau thời gian học tập tìm hiểu hệ hỗ trợ định, phân tích chuỗi thời gian, mơ hình ARIMA kiến thức nghiệp vụ liên quan đến dự báo doanh số em có sản phẩm ? ?Hệ hỗ trợ dự. .. đâu, Do sử dụng hệ hỗ trợ dự báo doanh số cửa hàng lựa chọn thông minh công ty, cửa hàng kinh doanh 1.3 Đặc tả yêu cầu tốn Nhà quản lí sử dụng chức sau: - Xem dự báo doanh số ngày tháng - Đăng... vọt giúp doanh nghiệp thống lĩnh thị trường Sinh viên: Long Thị Lệ MSSV: 20162349 Lớp: Toán Tin K61 Hệ hỗ trợ định Hệ hỗ trợ dự báo doanh số ứng dụng phổ biến có vai trò quan trọng doanh nghiệp