编辑推荐
借助R语言,结合实际例子讲述时间序列分析的原理、方法和实现。
内容简介
本书主要介绍了时间序列的时域分析方法, 内容包括时间序列的基本概念、时序数据的预处理方
式、时序数据的分解和平滑、趋势的消除、单位根检验和协整、平稳时间序列模型、非平稳时间序列
模型、残差自回归模型、季节模型、异方差时间序列模型以及上述模型的性质、建模、预测, 此外还包
含了大量的实例. 本书全程使用 R语言分析了来自不同学科的真实数据.
本书通俗易懂, 理论与应用并重, 可作为高等院校统计、经济、商科、工程以及定量社会科学等相
关专业的高年级本科生学习时间序列分析的教材或教学参考书, 也可作为硕士研究生使用 R软件学习
时间序列分析的入门书, 还可供相关技术人员进行时序数据处理的参考书.
目录
目录
第 1章引言及基础知识1
11引言1
111时间序列的定义 2
112时间序列的分类5
113时间序列分析的方法回顾6
12基本概念7
121时间序列与随机过程 7
122概率分布族及其特征 8
123平稳时间序列的定义 10
124平稳时间序列的一些性质 11
125平稳性假设的意义 12
13时间序列建模的基本步骤 14
131模型识别 14
132模型估计 15
133模型检验 15
134模型应用 16
14 R语言入门 17
141 R语言简介 17
142 R的安装 17
143 R的基本操作 18
15数据预处理 25
151时序图与自相关图的绘制 26
IV 应用时间序列分析
152数据平稳性的图检验 30
153数据的纯随机性检验 34
习题 1 40
第 2章平稳时间序列模型及其性质 42
21差分方程和滞后算子 42
211差分运算与滞后算子 42
212线性差分方程 44
22自回归模型的概念和性质 46
221自回归模型的定义 46
222稳定性与平稳性 49
223平稳自回归模型的统计性质 53
23移动平均模型的概念和性质 62
231移动平均模型的定义 62
232移动平均模型的统计性质 62
24自回归移动平均模型的概念和性质 68
241自回归移动平均模型的定义 68
242平稳性与可逆性 69
243 Green函数与逆函数 69
244 ARMA(p, q)模型的统计性质 70
习题 2 72
第 3章平稳时间序列的建模和预测 74
31自回归移动平均模型的识别 74
311自相关函数和偏自相关函数的估计 75
312模型识别的方法 75
32参数估计 82
321矩估计法 82
322最小二乘估计 86
目录 V
323极大似然估计 89
324实例 90
33模型的检验与优化 93
331残差的检验 93
332过度拟合检验 94
333模型优化 96
34序列的预测 101
341预测准则 101
342自回归移动平均模型的预测 104
习题 3 110
第 4章数据的分解和平滑 113
41序列分解原理 113
411平稳序列的 Wold分解 113
412一般序列的 Cramer分解 115
413数据分解的形式 115
42趋势拟合法 117
421线性拟合 118
422曲线拟合 120
43移动平均法 122
431中心化移动平均法 123
432简单移动平均法 124
433二次移动平均法 125
44指数平滑方法 127
441简单指数平滑方法 127
442 Holt线性指数平滑方法 128
443 Holt-Winters指数平滑方法 129
45 季节效应分析 132
习题 4 135
VI 应用时间序列分析
第 5章非平稳时间序列模型 137
51非平稳序列的概念 137
511非平稳序列的定义 137
512确定性趋势 138
513随机性趋势 139
52趋势的消除 140
521差分运算的本质 140
522趋势信息的提取 141
523过差分现象 143
53求和自回归移动平均模型 146
531求和自回归移动平均模型的定义 146
532求和自回归移动平均模型的性质 147
533求和自回归移动平均模型的建模 148
534求和自回归移动平均模型的预测理论 154
54残差自回归模型 157
541残差自回归模型的概念 157
542残差的自相关检验 158
543残差自回归模型建模 160
习题 5 165
第 6章季节模型 167
61简单季节自回归移动平均模型 167
611季节移动平均模型 167
612季节自回归模型 168
62乘积季节自回归移动平均模型 169
63季节求和自回归移动平均模型 171
631乘积季节求和自回归移动平均模型 171
632乘积季节求和自回归移动平均模型的建模 172
64季节求和自回归移动平均模型的预测 176
目录 VII
习题 6 179
第 7章单位根检验和协整 182
71伪回归 182
711“伪回归”现象 182
712非平稳对回归的影响 183
72单位根检验 184
721理论基础 184
722 DF检验 187
723 ADF检验 193
724 PP单位根检验 201
725 KPSS单位根检验 203
73协整 204
731协整的概念 205
732协整检验 206
74 误差修正模型 214
习题 7 216
第 8章异方差时间序列模型 219
81简单异方差模型 219
811异方差的现象 219
812方差齐性变换 221
82自回归条件异方差模型 224
821自回归条件异方差模型的概念 224
822自回归条件异方差模型的估计 226
823自回归条件异方差模型的检验 227
83 广义自回归条件异方差模型 232
习题 8 237
参考文献 239
精彩书摘
第 1章引言及基础知识
学习目标与要求
1.了解时间序列分析的发展简史. 2.理解时间序列的基本概念和主要特征. 3.理解时间序列分析的基本步骤. 4.掌握 R语言的基本操作. 5.学会时间序列数据预处理的方法.
1.1引言
时间序列分析在人类早期的生产实践和科学研究中发挥了重要作用 . 7000年前 ,古埃及人为了发展农业 ,把尼罗河涨落的情况逐天记录下来 ,并进行了长期的观察 .他们发现 ,在天狼星第一次和太阳同时升起后的两百天左右尼罗河开始泛滥 ,洪水大约持续七八十天 ,此后土地肥沃、适于农业种植 .由于掌握了尼罗河泛滥的规律 ,古埃及的农业迅速发展 ,从而创造了古埃及灿烂的史前文明.再如:德国天文学家、药剂师 S. H. Schwabe (1789—1875)从 1826年至 1843年,在每一个晴天 ,认真审视太阳表面 ,并且记录下每一个黑点 ,对这些记录仔细研究后 ,最终发现了太阳黑子活动有 11年左右的周期性规律.这一发现被视为天文学上最重要的发现之一.
另外 ,许多经济现象的发展都具有随时间演变的特征 .例如 :宏观经济运行中的国内生产总值、消费支出、货币供应量等 ;又如 :微观经济运行中的企业产品价格、销售量、销售额、利润等量 ;再如 :金融市场中的股价指数、股票价格、成交量等变量的变化 .将这些变量依时间先后记录下来并加以研究 ,揭示其中隐含的经济规律 ,预测未来经济行为 ,已经成为经济研究的重要手段.
像上面这样按照时间的顺序把随机事件变化发展的过程记录下来就构成了一个时间序列 ,对时间序列进行观察、研究 ,找寻它变化发展的规律,预测它将来的走势就是时间序列分析.
1.1.1时间序列的定义
在统计研究中,一般将按时间顺序排列的一组随机变量
X1,X2, ··· ,Xt, ··· (1.1)
称为一个时间序列 (time series),简记为 {Xt,t ∈ T }或 {Xt}.用
x1,x2, ··· ,xn (1.2)
或
{xt,t =1, 2, ··· ,n}
表示该随机序列的 n个有序观察 (测)值,称为序列长度为 n的观察 (测)值序列 ,有时也称观察值序列 (1.2)为时间序列 (1.1)的一个实现 .在上下文不引起歧义的情况下 ,有时一个时间序列也记为 {xt}.
下面介绍一些时间序列的例子.
例 1.1把我国 1953—2016年国内生产总值 (GDP)按照时间顺序记录下来 ,就构成了一个序列长度为 64的国内生产总值观察值序列 .将数据按时间顺序逐一罗列或绘表罗列 ,一般不易观察 ,为此通常绘制时序图来观察趋势 ,所谓时序图是指横轴表示时间 ,纵轴表示时间序列的观察值而绘制的图 .借助 R软件强大的绘图功能可以绘制出许多漂亮的统计图 .图 1.1为国内生产总值年度时间序列的时序图 .该图是用下列 R语句生成的 (全书中假设所涉及的数据文件存放在 E盘的 DATA子目录下,读者可根据自己的情况进行调整).
> x <-read.table("E:/DATA/CHAP1/data1.1.csv", sep=",", header=T)
> GDP <-ts(x$GDP, start=1953)
> plot(GDP, type="o",xlab="年份",ylab="国内生产总值(GDP)",col=1)
从图 1.1中可以看出 ,我国 GDP从 1992年开始大幅度增长 , 1998年左右增长速度出现瓶颈,而 2004年之后 ,除了 2009年有小幅增速外 ,几乎呈现直线型高速增长趋势 .为了更好地预测这种趋势 ,我们关心的是相邻年度 GDP的关联情况 .为此 ,我们可以绘制我国当年 GDP与上一年 GDP的散点图 .接上面程序 ,我们用下列 R语句生成图 1.2.从图 1.2看出相邻年度 GDP的关联呈线性.
前言/序言
前言
时间序列分析是一种处理动态数据的统计方法 ,它是基于随机过程理论和数理统计方法而发展起来的 ,是寻找动态数据的变化特征、挖掘隐含信息、建立拟合模型、进而预测数据未来发展的有力统计工具 ,它广泛应用于经济、金融、气象、天文、物理、化学、生物、医学、质量控制等社会科学、自然科学和生产实践的诸多领域 ,已经成为许多行业常用的统计方法.
目前 ,国内外有关时间序列分析的教材已有很多 ,其中一些偏重于理论的讲述 ,需要读者具备比较深厚的概率论与数理统计基础 ,主要阅读对象是统计学专业的学生 ;另一些则侧重于模型的应用 ,缺少理论和技术细节的推导 ,主要阅读对象是经管类专业的学生 .随着我国招生制度的变化和大数据产业的飞速发展 ,大部分高校的统计学及其相关专业的培养目标逐步转为复合应用型人才,强调培养具有数据分析能力的人才的重要性.为适应这一变化,应有相应教材出现.
为适应培养要求的转变 ,满足更多专业学生的学习需求 ,本书在借鉴国内外相关优秀教材的基础上 ,着重突出三个特色 .第一是以精简、易懂、深入浅出的方式讲清楚基本概念、基本理论和推导技巧 ,着重阐释统计思想和数据处理方法 .同时 ,加强实用性 ,通过大量实例 ,一方面使得学习者深刻认识时间序列的基本概念、常用性质和基本理论 ;另一方面也使得他们尽快掌握时序数据分析的基本技能 .第二是本书全程使用 R语言进行实例分析 ,并且提供全部代码 . R语言是免费的开源编程软件 ,占用存储空间小 ,安装快捷 ,统计功能强大 ,使用人数众多 ,软件包更新速度快 .它是目前最流行的统计软件 ,许多新的统计方法大都以 R程序包的形式首先展示在世人面前 .第三是本书所使用的数据绝大多数是真实数据 .这些数据都可以在国家统计局网站、中国气象数据网、 http://new.censusatschool.org.nz/resource/time-series-data-sets-2013/、 https://www.nrscotland.gov.uk/statistics-and-data、 http://qed.econ.queensu.ca/jae/ 1994-v9.S/、http://homepage.divms.uiowa.edu/ kchan/TSA.htm、https://fred.stlouisfed.org/、 https://stats.bls.gov/和 https://robjhyndman.com/TSDL/等网站下载 .通过对真实数据的分析,学习者更能体会到基本理论、数据分析技能和数据分析经验相结合的重要性 .同时 ,也给初学者提供了大量免费数据资源和练习的机会.
本书以时间序列分析的理论和实例相结合的方式 ,有侧重地介绍以下内容 .第 1章概述时间序列的发展历程、时间序列的一些基本概念、数据建模的基本步骤、 R语言的一些基本操作
. II .应用时间序列分析
和时序数据的预处理 .第 2章和第 3章分别介绍平稳时间序列模型的概念、性质、建模和预测方法 .第 4章介绍时序数据分解的思想以及常用的数据平滑方法 .第 5章介绍非平稳时间序列模型的概念、趋势的消除、 ARIMA模型的概念、性质、建模方法以及预测 ,最后简单讨论了残差自回归模型 .第 6章介绍几类常见的季节模型以及它们的建模和预测方法 .第 7章讨论伪回归现象、单位根检验和协整 .第 8章主要讲述 ARCH模型和 GARCH模型的概念、估计和检验.此外 ,本书还配备了一定数量的习题 .目的是通过这些习题的演练 ,使读者尽快掌握相应章节的基本理论和方法.
本书主要用作高等院校统计、经济、商科、工程以及定量社会科学等相关专业的高年级本科生学习时间序列分析的教材或教学参考书 ,也可作为硕士研究生使用 R软件学习时间序列分析的入门书,还可供相关技术人员进行时序数据处理的参考书.
本书在写作过程中参考了国内外许多优秀的教材和论著 ,在此向这些教材或著作的作者表示感谢和敬意 .本书能够及时出版 ,还要感谢清华大学出版社刘颖编审的大力支持和帮助 .本书内容在大连民族大学统计学专业讲授多次 ,感谢同学们对课程内容的浓厚兴趣和热烈讨论 ,同时纠正了一些打印错误.
白晓东
baixd dlnu@163.com 2017年 10月
《精益生产:全面提升效率与质量的实践指南》 内容概述 《精益生产:全面提升效率与质量的实践指南》是一本深入探讨如何将精益生产理念和工具应用于现代企业管理,以实现卓越运营的实践性著作。本书旨在为读者提供一套系统性的方法论,帮助企业识别并消除生产流程中的浪费,从而显著提升效率、降低成本、优化质量,并最终增强市场竞争力。 本书并非理论空谈,而是建立在大量实际案例和行业经验之上,以清晰、易懂的方式阐述了精益生产的核心原则、关键工具以及实施步骤。全书结构严谨,逻辑清晰,从精益思想的起源讲起,逐步深入到具体的生产管理技术,最后落脚于持续改进和企业文化的塑造。 核心内容解析 第一部分:精益思想的基石 精益的起源与演进: 本部分追溯了精益生产思想的源头,重点介绍丰田生产方式(TPS)的核心理念,如“Just-In-Time”(准时化生产)和“Jidoka”(自动化与人性化)。同时,也阐述了精益思想如何在全球范围内传播和发展,如何适应不同行业和企业规模的需求。 “浪费”的识别与定义: 深入剖析精益生产中“浪费”的七大经典类型(等待、搬运、加工、库存、动作、不良、过量生产),并根据现代企业运营的特点,补充了第八种浪费——未被充分利用的人才。本书详细解释了每种浪费的具体表现形式,并提供了识别这些浪费的思考框架和工具,例如价值流图(VSM)的初步概念。 价值流的理解: 强调了“价值”对客户而言的定义,以及如何区分“增值活动”和“非增值活动”。本书详细讲解了如何从客户视角出发,绘制出当前状态的价值流图,以此来可视化整个生产或服务流程,发现潜在的瓶颈和浪费所在。 第二部分:精益生产的核心工具与技术 准时化生产(JIT): 详细阐述JIT的运作机制,包括小批量、多品种生产的特点,以及看板(Kanban)系统的应用。本书将重点介绍如何设计和实施一个有效的看板系统,以实现拉动式生产,避免过量生产和过量库存。 持续流动(Continuous Flow): 探讨如何打破生产环节之间的壁垒,实现生产过程的顺畅流动。本书将详细介绍“一个流”(One-Piece Flow)的理念和实施方法,分析如何通过优化布局、减少批量、平衡生产负荷等手段,来消除生产中的停顿和等待。 自动化与防错(Jidoka): 深入讲解Jidoka的理念,即“自働化”,强调赋予机器和设备“人性化”的智能,使其能够在出现异常时自动停止,并指示问题所在。本书将介绍各种防错(Poka-Yoke)技术的应用,例如设计能够防止错误操作的夹具、模具或流程。 标准化作业(Standardized Work): 阐述标准化作业的重要性,包括如何定义、记录和执行标准作业程序。本书将指导读者如何通过标准化作业来减少变异、提升效率、确保质量,并为持续改进奠定基础。 5S现场管理: 详细介绍“整理、整顿、清扫、清洁、素养”的5S方法。本书将提供具体的实施步骤和注意事项,帮助企业建立一个干净、整洁、有序、安全的工作环境,这是实现精益生产的基础。 全员生产保修(TPM): 阐述TPM的核心理念,即设备维护与操作人员的责任相结合,以实现设备的最佳状态。本书将介绍TPM的六大支柱,包括设备改进、自主保修、计划保修、质量保修、初期管理以及教育训练。 快速换模(SMED): 重点介绍SMED技术,即如何通过一系列方法,将设备的换型时间从数小时缩短到数分钟。本书将详细讲解SMED的四个阶段,以及具体的优化技巧,如内外部作业分离、减少调整、消除等。 目视化管理(Visual Management): 强调目视化管理在信息传递和问题呈现中的作用。本书将介绍如何利用图表、指示牌、颜色编码等工具,使生产过程中的信息一目了然,便于人员快速理解和响应。 第三部分:精益生产的实施与持续改进 价值流图(VSM)的深入应用: 在第一部分的基础上,本书将详细讲解如何绘制和分析“未来状态”的价值流图,并基于分析结果制定改进计划。 全面质量管理(TQM)与精益的融合: 探讨如何将TQM的理念和工具,如统计过程控制(SPC)、因果图(Ishikawa Diagram)等,与精益生产相结合,以实现过程质量的全面提升。 精益团队与持续改进文化(Kaizen): 强调构建高效的精益团队,以及如何通过“Kaizen”(改善)的持续改进活动,鼓励全员参与,不断发现和解决问题。本书将介绍不同类型的Kaizen活动,如提案改善、QCC(质量改善小组)等。 精益在不同领域的应用: 拓展精益生产的应用范围,包括精益办公、精益服务、精益研发、精益供应链等。本书将提供针对不同行业的案例分析,展示精益理念的普适性和灵活性。 实施精益的挑战与应对策略: 坦诚分析在精益生产实施过程中可能遇到的常见挑战,如组织变革的阻力、员工的抵触情绪、缺乏高层领导的支持等,并提供切实可行的应对策略和解决方案。 量化精益成效: 指导读者如何设定明确的衡量指标(KPIs),并运用量化方法来评估精益改进的成效,例如生产周期缩短、库存降低、质量合格率提升、生产成本节约等。 本书特色 实践导向: 本书的每一个章节都充满了实际操作的指导和建议,而非空洞的理论。 案例丰富: 穿插了大量来自不同行业、不同规模企业的成功案例,帮助读者理解理论在实践中的应用。 图文并茂: 运用大量的图表、流程图、示意图来辅助说明概念和方法,使内容更加直观易懂。 循序渐进: 从基础概念到高级应用,逐步深入,适合不同层次的读者。 全面性: 覆盖了精益生产的核心理念、关键工具、实施步骤以及持续改进的方方面面。 目标读者 本书适合所有希望提升企业运营效率、优化产品质量、降低运营成本的管理人员、工程师、生产线主管、班组长以及对精益生产感兴趣的读者。无论是制造业、服务业还是其他行业,本书都能提供宝贵的指导。 结语 《精益生产:全面提升效率与质量的实践指南》是一本将理论与实践完美结合的力作。它将带领读者踏上一段精益之旅,帮助企业构建更高效、更具竞争力、更可持续的运营体系,最终实现卓越运营的宏伟目标。本书不仅仅是一本指导手册,更是一种思维方式的启迪,一种追求卓越的行动指南。