運用溫特線性與季節性指數平滑法對廣東省快遞業務收入進行預測

李彩彩

(江西財經大學 江西 南昌 330013)

一、引言

隨著各大電商平臺的發展，目前快遞行業已經成為與我們日常生活息息相關的產業。2016年中國快遞量破300億件，穩居世界第一。與此同時，國內生產總值中快遞業務收入所占的比重也從2015年一季度的3.6‰提高至2017年一季度的5.4‰。近些年，由于“雙11”，“雙12”購物狂歡節的誕生，這兩個月全國快遞業務收入更是突飛猛進地增長。據國家郵政局統計，2016年“雙11”當天全國共處理快件2.51億件，同比增長52%，刷新了內地快遞最高日處理量的紀錄，緊接著從11日至16日的短短6天內，全國攬收快件量達11.2億件，派送7.9億件。在驚訝于快遞業務量增長如此迅速的同時，我們也可以發現，快遞業務收入受季節因素影響較為明顯，所以本文基于2014年1月到2017年11月各月的快遞業務收入，對相關數據進行取對數處理，采用溫特線性與季節指數平滑法建立Holt-Winters模型并做出相關預測。

二、Holt-Winters 模型建模過程

(一)原序列平穩性判定

1.時序圖

圖1 Ln(快遞業務收入)序列的時序圖

如圖所示，該序列有明顯的遞增趨勢，同時還具有明顯的季節性波動和周期性的特點，因此初步判定，該序列不為平穩序列。

2.單位根檢驗

圖2 Ln(快遞業務收入)序列的單位根檢驗

單位根檢驗的結果顯示，P值大于0.05，因此判斷該序列為非平穩序列。

(二)時間序列分解

圖3 Decompose季節性時間序列分解圖

對時間序列進行分解一般有兩種方法，分別是加法模型和乘法模型，本文采用乘法模型。上圖中自上而下依次為原序列的觀測值，時間序列分解趨勢圖，時間序列季節變動圖和時間序列分解噪聲圖。從圖中我們可以觀察到，該序列在相當長的時間內表現為一種近似直線的持續向上趨勢；另外具有明顯的季節波動性，一般在靠近年末時會突然大幅上漲，而在年初卻持續下滑，這與“雙十一”的影響是密不可分的，同時由于每年2月一般包含春節假期，在此期間，許多快遞員選擇回家過年，不少網商為了避免快遞企業的漲價策略，一般選擇在春節后進行發貨，而很多買家又不愿意等待太久，這使得快遞業務收入在2月份整體大幅降低，而年后又呈現出回彈的態勢，總體來看，中間幾個月快遞業務收入波動較小，各年度波動的幅度大致相當，呈現出明顯的周期性。

(三)擬合Holt-Winters模型

圖4 Holt-Winters模型擬合圖

圖5 Holt-Winters 模型殘差自相關圖

由上圖可知，1階后殘差系數都沒有超過執行區間，可以初步判定該殘差不是自相關的。

圖6 殘差的白噪聲檢驗

白噪聲檢驗的P值為0.1647，大于0.05，不能拒絕原假設，說明該殘差序列為白噪聲序列，不存在相關性，Holt-Winters模型對Ln(快遞業務收入)擬合的效果優秀。

三、分析與預測

(一)計算未來一年廣東省快遞業務收入預測值

溫特線性與季節性指數平滑法以3個方程式為基礎，時間序列總模式的3個組成部分——隨機性，傾向性，季節性的其中之一將會影響每個方程式所平滑的參數。溫特方法的3個基本方程式如下所示：

St=αXt/It-L+(1-α)(St-1+bt-1)

(1)

bt=γ(St-St-1)+(1-γ)bt-1

(2)

It=βXt/St+(1-β)It-L

(3)

預測的公式：Ft+m=(St+ btm)It+m-L

上式中，I是季節性系數，等于時間序列的原始數據Xt與時間序列的一次指數平滑數St的比值,L是季節性的長度(每年的季數或月數),m是從當前周期到所要預測周期的周期數。

本例中，季節長度L=12，本文取α=0.2，β=0.05，γ=0.1

計算步驟如下：

(1)指數平滑數初始值的計算

S13=X13=48.73

(2)季節指數It的初始值計算

I1=0.276821,I2=0.211675,I3=0.312437,I4=0.312912,

I5= 0.328265,I6=0.33699,I7=0.32903,I8=0.334561

I9=0.375748,I10= 0.375444,I11=0.463969,

I12=0.342147

(3)計算平滑系數bt的初始值

b13=(48.73-30.55+30.23-30.55+44.22-30.55)/3*12=0.875833

(4)預測2017年12月及2018年12個月廣東省的快遞業務收入

F48=(S47+b47*35)*I47+35-12

F49=(S48+b48*36)*I48+36-12

……

(二)預測圖

圖7 Holt-Winters模型預測圖

四、結論與建議

從預測圖中我們可以看出，2018年年初廣東省快遞業務收入將呈現短期下降的趨勢，但是之后仍然保持穩步上漲的態勢。近年來，“一帶一路’戰略的實施，在構建與沿線國家互聯互通交通網絡的同時，也給廣東省物流業的發展帶來了新的機遇。廣東省作為我國對外經濟交流的重要窗口，長期以來與海上絲綢之路沿線國家保持著密切的往來。2014年南方航空新開通了深圳直飛毛里求斯的航線，該航線是“海上絲綢之路”的空中走廊。另外隨著廣州港、深圳港、珠海港、湛江港、汕頭港等港口建設的加強，以及廣東省自貿區、粵港澳大灣區的建立，相信未來廣東省物流業將會更加蓬勃發展，快遞業務收入對該省GDP的貢獻率也會大幅上升。

然而目前我國快遞行業普遍存在物流成本高，監管不嚴，效率低下，服務質量不高等問題，因此建議廣東省建立完善的監管制度，保證運輸品的安全性；發揮市場主導作用，優勝劣汰，促進快遞企業提高效率和質量；同時還要倡導綠色發展，循環利用包裝，開發環保材料，降低物流成本。就國家層面來說，應理性限制“郵政專營權范圍”，完善快遞行業的法律法規，引入小額訴訟，合理解決糾紛，維護消費者合法權利，同時加強物流基礎設施建設，促進快遞行業的標準化和規范化。