|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Descriptive Statistics Analysis Single & Multiple Moving Averages Single & Multiple-Parameters Exponential Smoothing Exponential Smoothing with Seasonality Methods |
Decomposition Methods Simple and Multiple Regression Analysis Box-Jenkins (ARIMA) Models Multivariate Data Analysis |
Home | About me | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Exponential Smoothing With Seasonality Methods
The previous two pages explained the moving averages and exponential smoothing methods, which are suitable only for dealing with non-seasonal time series, whether they are stationary or non-stationary data. If the data are stationary, Moving Averages or Single Exponential Smoothing methods are appropriate. If the data series exhibit a linear trend, either Brown's linear one-parameter smoothing method or Holt's linear two-parameter smoothing method are appropriate. But if the data series are seasonal, these methods, on their own, can not handle the problem well. Therefore, Winter's three-parameters method which will be explained in this section, can handle the data with seasonality well.
Winter's 3-Parameter Trend and Seasonality Exponential Smoothing If you look at Table 4.1, you see that there is a systemic error pattern occurs every fourth period (negative values). Only there is an exception at period 21 where there are twice negative values, because of randomness. Using Winter's method would be able to eliminate this kind systematic pattern in the errors. Winter's method is based on three smoothing equations - St for overall smoothing, bt for trend, and Ot for seasonality.
Table 4.1 shows applying the earlier three smoothing methods that had been discussed, to a seasonal data series. Looking at the descriptive statistics summary, it appears that the Holt's three-parameter smoothing method gives the smallest errors (MAE=72.80, MAPE=13.09, MSE=7265.55, and the standard deviation of errors is giving 85.24). However, there is too much smoothing that is done, and the every fourth-month periodic systemic errors also need to be eliminated. Clearly, we require the Winter's method to improve it, as shown in Table 4.2. The descriptive statistics in Table 4.2 shows that Winter's method gives the smallest errors among the four methods (MAE=28.61, MAPE=5.41, MSE=1102.76, standard deviation of errors =33.21).
In Figure 4.1, the Winter's method is super-imposed over the other three methods versus the original observed series. The original data clearly shows a linear trend with additive seasonality. The seasonal cycle repeats in almost every four periods. The Winter's method shows that the forecast (the yellow curve) trails the original data closely and yet not overly smoothed as was the case in the other three methods.
To initialize the Winter's forecasting method, we need to use at least one complete season's data (i.e., L periods =4) to determine the initial estimates of the seasonal indices, Ot-L. Let S3=X2 and calculate the single smoothing value for S4 base on S3=X2. The initial value of the Trend factor, b4, can be calculated using the following method:
Each of the terms as in above, until (XL+4 - X4) / L, is an estimate of the trend over the complete season (L=4). Other methods for initializing can be created and their influence on later forecasts will depend on the length of the time series and the values of the three parameters. Initializing values: You can
download the worksheet to have a better
feel of the formula.
Figure 4.1 Application
of Single Exponential Smoothing, Linear 2-Parameter and Linear
3-Parameter Smoothing,
One of the problems in using Winter's method is in determining the
values for the three parameters -
Winter's method is just one of the several
exponential smoothing methods that can handle linear trend and seasonality. There are other
methods that can handle linear trend, and multiplicative seasonality.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
This site
was created in February 2007. |