fundo
Então, primeiro, alguns antecedentes para avaliar o nível de entendimento que eu possa ter. Atualmente, concluindo a tese de mestrado, as estatísticas têm sido uma parte insignificante disso, embora eu tenha um entendimento básico. Minha pergunta atual me faz duvidar do que posso / devo fazer na prática, ler cada vez mais on-line e na literatura parece ser contraproducente.
O que estou tentando alcançar?
Então, para minha tese, entrei para uma empresa e a pergunta geral que estou tentando responder é essencialmente como um processo preditivo é afetado pela implementação de determinado sistema (que afeta os dados usados para o processo preditivo).
O resultado desejado é entender:
- Existe uma mudança perceptível? (por exemplo, prova estatística)
- Quão grande é a mudança? (em média e variância)
- Quais fatores são importantes nesse processo preditivo (também como a influência dos fatores muda antes e depois do intervalo)
Para responder 1 e 2, obtive dados históricos na forma de um objeto de série temporal (e mais, porém irrelevante, nesta fase). O uso de software I é R .
Dados
Os dados englobam uma pontuação ponderada para cada dia (2,5 anos), indicando quão ruim foi o processo preditivo (desvio do evento real). Esse objeto de série temporal contém a pontuação ponderada para as previsões que ocorreram de uma hora antes até a ocorrência real do evento (intervalo de 1 hora) para esses 2,5 anos (para que cada dia tenha uma pontuação ponderada para esse intervalo). Da mesma forma, existem várias séries temporais construídas para outros intervalos (por exemplo, 1-2, 2-3 horas, etc.)
myts1 <- structure(c(412.028462047, 468.938224875, 372.353242472, 662.26844965,
526.872020535, 396.434818388, 515.597528222, 536.940884418, 642.878650146,
458.935314286, 544.096691918, 544.378838523, 486.854043968, 478.952935122,
533.171083451, 507.543369365, 475.992539251, 411.626822157, 574.256785085,
489.424743512, 558.03917366, 488.892234577, 1081.570101272, 488.410996801,
420.058151274, 548.43547725, 759.563191992, 699.857042552, 505.546581256,
2399.735167563, 959.058553387, 565.776425823, 794.327364085,
1060.096712241, 636.011672603, 592.842508666, 643.576323635,
639.649884944, 420.788373053, 506.948276856, 503.484363746, 466.642585817,
554.521681602, 578.44355769, 589.29487224, 636.837396631, 647.548662447,
740.222655163, 391.545826142, 537.551842222, 908.940523615, 590.446686171,
543.002925217, 1406.486794264, 1007.596435757, 617.098818856,
633.848676718, 576.040175894, 881.49475483, 687.276105325, 628.977801859,
1398.136047241, 749.644445942, 639.958039461, 649.265606673,
645.57852203, 577.862446744, 663.218073256, 593.034544803, 672.096591437,
544.776355324, 720.242877214, 824.963939263, 596.581822515, 885.215989867,
693.456405627, 552.170633931, 618.855329732, 1030.291011295,
615.889921256, 799.498196448, 570.398558528, 680.670975027, 563.404802085,
494.790365745, 756.684436338, 523.051238729, 535.502475619, 520.8344231,
623.971011973, 928.274580287, 639.702434094, 583.234364572, 623.144865566,
673.342687695, 567.501447619, 602.473664361, 655.181508321, 593.662768316,
617.830786992, 652.461315007, 496.505155747, 550.24687917, 588.952116381,
456.603281447, 425.963966309, 454.729462342, 487.22846023, 613.269432488,
474.916140657, 505.93051487, 536.401546008, 555.824475073, 509.429036303,
632.232746263, 677.102831732, 506.605957979, 701.99882145, 499.770942819,
555.599224002, 557.634152694, 448.693828549, 661.921921922, 447.00540349,
561.194112634, 590.797954608, 590.739061378, 445.949400588, 725.589882976,
480.650749378, 587.03144903, 483.054524693, 428.813155209, 540.609606719,
495.756149832, 409.713220791, 492.43287131, 618.492643291, 723.203623076,
461.433833742, 420.414959481, 480.501175081, 564.955582744, 453.0704893,
506.711353939, 521.12661934, 487.509966405, 483.442305774, 506.932771141,
442.871555249, 873.285819221, 1201.628963682, 1392.479592817,
693.292446258, 629.477998542, 660.777526646, 414.376675251, 475.517946081,
501.626384564, 470.216781646, 444.195433559, 697.258566625, 546.966755779,
428.945521943, 388.203080434, 579.759476551, 548.433130604, 453.950530959,
460.613845164, 534.329569431, 560.663080722, 660.799405665, 432.3134958,
569.59842379, 518.195281689, 650.007266105, 521.642137647, 442.763872575,
687.470213886, 951.651918891, 589.611971045, 493.203713291, 431.966577408,
616.912296912, 685.80916291, 502.518373775, 595.630289879, 563.104035749,
523.383707347, 532.042896625, 470.949823756, 603.408124923, 615.301428799,
708.26541245, 725.853182875, 705.777543119, 530.351781147, 698.828825921,
462.173187592, 366.411986505, 848.613888761, 502.940599188, 456.044881766,
605.321231272, 629.861109863, 431.130428123, 509.672767868, 457.598828697,
553.932034119, 610.181457495, 581.59017099, 540.788638119, 705.226962669,
610.670142045, 566.392016015, 611.086310256, 603.256299175, 766.372982953,
801.921868916, 761.708239486, 580.712445849, 575.53616943, 540.066255921,
608.133122153, 735.063468208, 637.091441112, 778.874033589, 689.350099602,
1003.219851026, 624.107808848, 635.887051641, 420.915060155,
511.460563095, 817.08209288, 603.089908306, 772.6493477, 797.148459813,
588.255963229, 499.050860875, 502.059987, 565.524637543, 1663.182976069,
2281.49950544, 1442.687607103, 1024.355834401, 899.519857882,
988.585993922, 612.834835776, 641.686600038, 717.951451466, 746.441686309,
1147.770724052, 596.279691286, 932.861076555, 497.228997645,
764.895725484, 659.054003787, 1148.227820587, 1403.462969143,
624.733620842, 803.199038618, 839.637983048, 1278.286165347,
774.363457936, 662.767213211, 627.251799204, 650.180035442, 1296.405174964,
662.928010153, 523.095967567, 620.727894789, 650.876097695, 509.534317267,
479.922326477, 613.743251306, 430.117763379, 1825.108688714,
744.708270099, 455.818978039, 370.908485795, 771.317824437, 688.219350724,
468.16351523, 791.649828808, 666.360829114, 1427.809117119, 2861.163543428,
1090.887950582, 621.942045727, 397.381382335, 397.697308586,
494.441558442, 474.314526966, 888.812606506, 476.031636688, 651.907747324,
389.95997873, 680.776897408, 1499.093314237, 1077.571595752,
765.690897368, 571.545469449, 590.64855754, 492.371592484, 580.811781306,
873.628734717, 602.958435426, 549.877214337, 546.66120979, 394.75285753,
520.238244635, 517.217468365, 903.057976974, 528.477241796, 378.958677302,
491.589659729, 548.665964908, 453.512746452, 481.081050678, 491.499714029,
628.539705456, 672.540312912, 1686.825394554, 1367.577856001,
600.373039737, 417.511405109, 511.75535978, 440.677427555, 493.430816323,
533.025975459, 547.429120615, 432.168874608, 555.098163047, 521.644301834,
667.159371501, 421.591007887, 757.218378664, 615.572602597, 433.961482908,
528.813953729, 633.228715271, 519.648748842, 437.342815473, 551.877832301,
703.377801948, 536.673383258, 658.597165739, 1449.850501569,
615.204142853, 499.197033946, 853.692014263, 490.213941347, 812.68824521,
521.364349414, 818.757704456, 848.59674442, 646.819554339, 471.051626838,
598.326620222, 782.58569568, 754.880939869, 636.572395084, 686.076138643,
530.158582782, 524.696479569, 525.441231521, 593.834663615, 415.830854949,
590.135594493, 591.019407595, 503.321975981, 515.371205208, 494.805384342,
567.397190671, 482.180658052, 724.099533838, 791.107121538, 564.673191002,
572.551388184, 729.46937136, 943.538757014, 519.051645932, 994.190842696,
866.69659257, 610.021553913, 547.791568399, 578.854543644, 684.826681706,
815.179238308, 617.050464226, 623.818649573, 537.163825262, 529.850027242,
926.531531345, 588.578930644, 457.329084489, 380.160216157, 494.287689357,
463.885244047, 451.611520014, 762.508948042, 773.74942889, 1642.691010358,
555.226392541, 659.433830806, 454.348720108, 388.274823265, 650.63824747,
632.327400443, 584.93699748, 484.815917524, 733.153950316, 471.349864174,
418.755413722, 547.060192029, 742.028289483, 521.119798289, 1176.207996336,
524.730544122, 430.009783422, 558.479383664, 574.162550914, 526.08247269,
611.207728202, 551.202548069, 472.046973518, 517.490179087, 556.135143079,
628.084374004, 413.677676623, 439.814082201, 1011.775306843,
684.443831473, 546.421742134, 578.853727684, 517.693483714, 638.112468944,
631.531739664, 501.897019514, 661.11860926, 521.695715961, 474.403897254,
463.294645328, 559.583511974, 531.953658919, 740.412596176, 534.815607516,
462.329096628, 637.941748843, 702.69170843, 471.390065606, 590.458408612,
617.006573387, 565.411288964, 472.986933034, 567.745850996, 596.925622448,
474.068038429, 653.56453828, 612.893376781, 711.545758298, 527.783301631,
478.530081662, 519.751192408, 536.550807025, 443.437342694, 587.403769673,
601.15805729, 556.497167238, 374.228230116, 477.027420471, 494.984999444,
879.314339401, 704.997313272, 626.546803934, 653.296523326, 435.581408863,
633.048339362, 403.889616794, 488.214190958, 575.631003993, 430.984422675,
437.83561603, 522.277281965, 475.602597701, 527.12160277, 944.139469794,
474.50403295, 579.478722386, 459.088134733, 503.246692031, 610.022771263,
446.143895372, 625.022916127, 517.435543013, 891.375454252, 555.864115385,
474.764739145, 921.714956231, 645.896256587, 1536.221634415,
816.575921465, 596.491670621, 503.56011064, 720.743463226, 905.835642175,
1360.481537034, 653.224092421, 633.505228314, 546.064475635,
482.454025258, 962.715357696, 618.202090733, 803.895156435, 668.047995992,
594.566585046, 839.597813143, 457.375793588, 631.863607862, 475.266615122,
664.569635822, 481.886574644, 1614.962054217, 869.212340286,
501.400781534, 478.670649186, 521.824073342, 684.720851031, 597.124676952,
605.903108456, 491.358096619, 430.812042311, 388.350092055, 488.132638097,
413.131448595, 391.891460495, 430.760685279, 731.99097305, 382.200799877,
511.48361093, 560.620999712, 528.369543055, 536.348770159, 721.297750609,
491.321646454, 509.521489714, 561.318889907, 553.24041301, 459.235996646,
354.741174128, 339.775552834, 432.548724483, 438.672630955, 508.177204773,
496.199702536, 643.867549669, 611.460979278, 861.190516859, 662.56052508,
524.398593443, 529.585928069, 607.575374022, 495.001029442, 700.371352785,
794.753142167, 466.792229932, 435.426320832, 450.903747896, 622.562955777,
1562.215153595, 725.069249874, 612.357398912, 418.579228487,
381.667629501, 528.173266471, 687.876352966, 655.845568131, 423.589678964,
612.545707971, 951.362478322, 1800.162370822, 600.672989388,
531.048286916, 527.565406977, 402.380659606, 607.699770367, 1486.296473731,
686.560841226, 4176.136413427, 3086.067140966, 1872.815975088,
771.413460362, 843.791946967, 652.825527602, 642.443948966, 726.208291336,
641.092848676, 488.237988698, 606.154989706, 1426.027951807,
959.347533388, 649.856202928, 527.580884911, 400.545393834, 568.268813107,
631.257023117, 515.755741256, 682.375587555, 583.855170876, 506.146152757,
517.095094378, 563.415777949, 801.015579658, 649.56360904, 732.097267107,
456.626323752, 499.170138889, 549.393587002, 556.589070013, 590.180621262,
667.709332802, 421.738377899, 661.178862228, 570.833727593, 631.139001868,
545.835879493, 559.918523671, 1364.379214546, 985.777069008,
644.949427255, 493.066294248, 476.852498787, 379.716401582, 715.333935018,
459.326945313, 621.665546323, 476.317803131, 519.803138696, 409.241665463,
465.206511176, 594.689036224, 443.841857849, 399.830019307, 570.65982956,
516.562325113, 381.909941529, 532.130831616, 650.329631588, 661.055942562,
1136.942413908, 508.543555485, 976.852889691, 1461.16921717,
646.062436059, 593.093537367, 624.839875084, 453.453385269, 584.633165187,
507.616009915, 516.857276979, 434.651983821, 572.755844368, 454.901132196,
707.698546138, 760.341584614, 449.252091224, 623.217222998, 625.061550699,
2030.045687713, 1582.036383383, 677.325281969, 571.588930686,
493.235172445, 556.291968991, 424.360693057, 436.333980583, 484.105667103,
505.231040152, 378.767240615, 495.943549377, 321.856525703, 363.651848067,
557.201599565, 603.658298878, 558.958198405, 789.717963533, 480.370977054,
509.366153138, 467.526623793, 576.508422894, 661.322171003, 520.804998847,
342.109381368, 473.512224982, 984.139466992, 487.586712759, 605.914245454,
459.190981983, 678.728907858, 342.511103348, 436.746013478, 520.896987467,
818.078350515, 527.494249096, 713.52499017, 610.365469264, 462.965548015,
362.931986459, 810.610193032, 393.455578799, 536.720944152, 551.490260933,
464.369987186, 275.832746918, 513.723009815, 491.945195301, 438.865839297,
257.252871794, 615.513481211, 420.507536576, 392.035094971, 392.963333027,
435.276624468, 253.431425091, 592.873595776, 500.615067792, 503.491101855,
475.352827724, 1135.11762886, 723.666909467, 712.259187274, 559.738346197,
490.958692763, 435.998397207, 729.341315271, 406.369683231, 632.626098862,
565.318329487, 394.031553179, 356.627786519, 374.075606064, 336.505546227,
393.168901965, 480.183256037, 573.840777708, 187.680483645, 170.978544639,
209.134883957, 193.039610198, 224.362544607, 210.946012575, 166.006351727,
201.500604051, 160.008039339, 229.847327915, 193.655724693, 255.575881835,
207.0547762, 186.835573846, 247.776981217, 574.489201771, 602.683083111,
202.592131296, 205.827635803, 279.139480224, 367.898232724, 245.75114848,
304.004111775, 231.706217872, 159.750034155, 207.584399879, 239.854118732,
212.711257914, 181.755353255, 225.98761652, 206.570825973, 193.940523176,
203.851963746, 170.700301226, 226.41517367, 183.87542452, 206.640800387,
218.953856594, 176.127748987, 168.205878516, 201.718224491, 171.421791143,
193.065350731, 235.118975292, 217.002358158, 197.563916607, 219.266588546,
168.044251777, 182.1752633, 172.514392523, 192.250197416, 171.023249603,
151.848998035, 151.678097242, 173.28609604, 194.852548067, 178.742929426,
180.591580951, 189.241987711, 206.960325123, 207.639468123, 307.389246296,
197.203559504, 201.143394951, 313.861245405, 215.87226561, 218.500147257,
201.993836847, 204.461813487, 180.04803872, 305.301279156, 214.880173012,
250.930811019, 284.90370816, 212.518096229, 195.034955147, 190.236951118,
257.088555132, 189.502428671, 239.652450054, 243.53269907, 289.820554649,
249.011846483, 279.393483142, 194.006529415, 214.59905786, 247.746491522,
224.723467084, 191.086994265, 271.654470268, 183.455652269, 327.307813653,
149.721791725, 170.538132352, 192.954323882, 172.459631548, 199.829129152,
163.257916856, 179.33550074, 207.618752518, 191.969484656, 191.506188821,
176.446694609, 194.818608621, 167.891653012, 167.000377869, 201.869893803,
183.895614224, 148.510174938, 157.27033831, 166.573696008, 309.557485177,
595.559287832, 232.318746483, 188.295593138, 157.721093739, 177.753625321,
214.844940799, 226.812056373, 213.910815993, 188.973729833, 243.306529363,
202.733401293, 197.296870477, 182.523989567, 170.428625204, 172.593507241,
151.926342178, 283.415923815, 163.456408737, 172.273699114, 159.382452668,
182.158974043, 156.532047405, 182.768725504, 239.318216814, 151.579013694,
148.216885776, 241.346766195, 257.110058666, 147.931152011, 186.2508302,
197.379372605, 155.69798218, 147.370235658, 180.961415272, 168.372900875,
297.9454882, 177.640856836, 170.535749604, 166.211309731, 178.463064513,
175.035906056, 179.971897406, 162.858094293, 164.056675362, 250.151933362,
195.49943188, 175.281720263, 182.392087534, 144.341091392, 241.466298465,
184.806150673, 167.932448156, 150.621075732, 178.510315062, 209.913152992,
222.798716921, 153.536476868, 190.326281004, 173.708412622, 148.075945402,
149.147879365, 181.5851776, 141.012604897, 157.982751461, 159.364653673,
151.777006477, 191.065323099, 139.076429662, 172.452344359, 182.482693518,
287.424045314, 169.327943406, 298.970852166, 145.238645275, 175.211717467,
165.116950464, 187.006564993, 160.959119092, 198.552333833, 170.406040157,
162.10770001, 146.356131036, 170.336552623, 163.095730104, 155.192077125,
217.182324478, 231.270198833, 256.905250226, 184.59676245, 175.557146633,
164.246298131, 221.695058452, 197.911691457, 188.427830442, 259.361745153,
164.243672823, 190.67188784, 182.331604811, 190.352555581, 248.738493256,
196.854564795, 164.974185334, 332.650385373, 169.081552611, 193.578840033,
192.166911863, 214.174943222, 271.287900593, 224.675083031, 171.950208574,
173.867031268, 139.260432794, 177.012491325, 171.268066406, 132.714578168,
197.224558817, 152.561299656, 143.415562042), .Tsp = c(2016.3306010929,
2018.99909424358, 365), class = "ts")
Processar até agora
Agora eu tinha entendido que, para a pergunta 1, posso aplicar um teste para uma quebra estrutural para determinar se e quando a interrupção ocorreu (com uma data conhecida). Para isso, uso o pacote strucchange no R e utilizo a função de pontos de interrupção .
No entanto, o teste CUSUM (para datas desconhecidas) também foi recomendado pelo meu supervisor. Não sabe o que é melhor aqui?
EDITAR:
Vejo que o teste supF de Andrew conduz o teste de Chow para todos os intervalos possíveis. Em seguida, rejeita se o máximo das estatísticas F (ou Chow) se tornar muito grande. (Encontrado - execute teste de comida em séries temporais )
Código para obter uma data de intervalo usando struccchange
library(strucchange)
test2 <- Fstats(myts1~1) #Gets a sequence of fstatistics for all possible
# break points within the middle 70% of myts1
myts1.fs <- test2$Fstats #These are the fstats
bp.myts1 <- breakpoints(myts1~1) #Gets the breakpoint based on the F-stats
plot(myts1) #plots the series myts1
lines(bp.myts1) #plots the break date implied by the sup F test
bd.myts1 <- breakdates(bp.myts1) #Obtains the implied break data (2018.35,
# referring to day 128 (0.35*365 = day number))
sctest(test2) #Obtains a p-value for the implied breakpoint
ci.myts1 <- confint(bp.myts1) #95% CI for the location break date
plot(myts1)
lines(ci.myts1) #This shows the interval around the estimated break date
Com isso, posso obter uma data de intervalo e um IC de 95% , o que indica que ocorreu um intervalo. No entanto, essa quebra está na média, pois a fórmula é myts1 ~ 1, refletindo uma regressão em uma constante. Se eu entendi isso corretamente, os resíduos são os valores menosprezados de myts1 e, portanto, estou observando uma mudança na média. O gráfico visualiza os dados com a data de interrupção e um intervalo de confiança.
Questões
Q0: Antes de iniciar esta análise, eu queria saber se eu deveria me preocupar com como esses erros de previsão são distribuídos e corretos para certas características. Parece um processo bastante estável, além da interrupção ocorrida e de alguns outliers.
Q1: como posso calcular uma alteração na variação ? Eu posso imaginar uma mudança na variação também pode ocorrer em um ponto no tempo diferente do que a média? É correto dizer que uma quebra na variação também é uma quebra na média, mas depois uma quebra na média da série reduzida ao quadrado? Não há muito a descobrir sobre isso.
P2: Como já obtive evidências suficientes de uma quebra na média e na variância, como posso quantificar essa alteração? por exemplo, a variação mudou de X para Y após a data do intervalo? É tão simples quanto dividir a série temporal ao longo da data do intervalo e resumir as estatísticas sobre as duas partes?
Q3: se eu executar novamente a análise de intervalo para outros intervalos de tempo, como faço para comparar como a mudança na média e na variação evolui para os diferentes horizontes de previsão. Isso é mais uma vez simplesmente um resumo das estatísticas ou existe um teste que avalia quão diferentes são os erros?
adição Q3: ##
Na criação dessas séries temporais, são considerados erros de previsão até 10 horas antes da ocorrência do evento previsto.
Tomando um dia como exemplo: as previsões são separadas em compartimentos de 1 hora (cria 10 compartimentos) e, em cada compartimento, todas as previsões são resumidas em um valor médio ponderado (ponderado com base em uma variável diferente). Isso significa que para cada dia há uma pontuação ponderada por posição (total de 10).
Traduzir isso para o objeto de série temporal que forneci nesta postagem (myts1, cobrindo a última hora) produz o seguinte: Uma série temporal em que cada ponto corresponde ao valor médio ponderado para esse dia no intervalo de tempo especificado. Essencialmente, cada compartimento contém 975 dias separados com um valor médio ponderado para cada um (puramente histórico).
Minha opinião sobre esta parte: adicionei uma imagem contendo 9 posições em 10, o que mostra claramente que a interrupção se torna menos perceptível ainda mais no tempo. Dadas essas 10 séries temporais, executei novamente o teste "Score-CUSUM" (média / variância) para cada uma. A partir daí, pode-se determinar a que horas o efeito desse sistema se torna "perceptível" (como na mudança absoluta na média / variância) e utilizável do ponto de vista operacional.
Q3.1 Faz sentido analisar as séries temporais dessa maneira? Suponho que não importa que eu execute novamente o teste SCORE-CUSUM 10 vezes?
Q3.1 Como lido com um IC de 95% que dura 6 meses ao segmentar o intervalo? (encontrado nos compartimentos de 4
horas ) Q3.2 Devo me preocupar em comparar os diferentes modelos (erros) nesses 10 intervalos de tempo?
Espero que minha explicação seja suficiente, possa fornecer mais informações, se necessário.
EDIT: eu adicionei um arquivo csv (separado por;) no formato colunar, isso também inclui o número de eventos que ocorreram todos os dias; no entanto, parece não haver correlação quando plotado. Link: https://www.dropbox.com/s/5pilmn43bps9ss4/Data.csv?dl=0
EDIT2: deve-se acrescentar que a implementação real ocorreu por volta do ponto do tempo no dia 136 do dia 136 nas séries temporais.
EDIT3: Adicionado o segundo intervalo de previsão da hora 1 a 2 como um objeto TS no R no pastebin: https://pastebin.com/50sb4RtP (limitações nos caracteres da postagem principal)