予測とは

予測は、過去のデータと過去のパターンを調査して作成された予測です。企業はソフトウェアツールとシステムを使用して、長期間にわたって収集された大量のデータを分析します。その後、ソフトウェアは将来の需要と傾向を予測して、企業がより正確な財務、マーケティング、および運用上の意思決定を行えるようにします。

予測が重要である理由

予測は、企業が将来起こりうる不確実性に備えるための計画ツールとして機能します。これは、マネージャーが変化に自信を持って対応し、事業運営を管理し、将来の成長を促進する戦略的意思決定を行うのに役立ちます。例えば、企業は予測を使用して次のことを行います。

  • リソースをより効率的に使用する
  • ビジネスパフォーマンスを視覚化する
  • 新製品やサービスを発売するタイミングを計る
  • 繰り返し発生する費用を見積もる
  • 販売量や収益などの将来のイベントを予測する
  • 管理上の決定をレビューする

予測方法のタイプ

予測には、定性的または定量的な手法があります。

定性的手法

定性的予測は、マーケティングの専門家による短期的な予測を利用します。履歴データが不十分な場合は、定性的な方法を用いることができます。例えば、次の 2 つのユースケースがあります。

  • 世論調査やアンケートなどの市場調査手法は、消費者の需要を特定します。
  • Delphi モデリング手法は、特定の分野の専門家にアンケート調査を行って意見を収集し、その分野の傾向を予測します。

定量的手法

定量的予測モデルは、意味のある統計と履歴データを使用して、長期的な将来の傾向を予測します。以下に、標準的な定量的手法の例を示します。

  • 計量経済学モデリングは、ローンや投資データなどの財務データセットを分析して、重大な経済的変化とそれが企業に与える影響を予測します。
  • インジケーターアプローチは、データポイントを比較して、一見無関係に見えるデータ間の関係を識別します。例えば、GDP の変化を使用して、失業率を予測できます。
  • このシナリオでは、GDP データは先行指標と呼ばれ、失業率は遅行指標です。
  • 時系列予測は、さまざまな時間間隔で収集されたデータを分析して、将来の傾向を予測します。 

時系列データとは

クロスセクションデータは、同じ期間の個人と企業を観察します。一方、時系列データは、さまざまな時間間隔で情報を収集するデータセットです。データポイントを時間順に並べるため、このデータは区別がつけられます。結果として、隣接する間隔の観測間に相関関係がある可能性があります。

時系列データは、x 軸に増分間隔 (またはタイムライン)、y 軸に観測されたサンプルデータ値を使用してグラフにプロットできます。このような時系列グラフは、データを視覚化するための貴重なツールです。データサイエンティストは、それらを使用して予測データの特性を明らかにします。時系列データの特性の例を以下に示します。

時間トレンドデータ

トレンドデータでは、y 値は時間とともに増加または減少し、グラフが線形に見えるようにします。例えば、人口データは時間の経過とともに直線的に増加または減少する可能性があります。

季節性

季節パターンは、時系列データが 1 年未満の時間間隔で規則的で予測可能なパターンを示している場合に発生します。このデータパターンは、他の点では線形グラフにスパイクまたはその他の異常として表示される場合があります。例えば、店舗の小売売上高は、12 月と 4 月の休暇期間中に増加する可能性があります。

構造変化

時系列データは、ある時点で突然動きが変化することがあります。時系列グラフが突然上下にシフトし、構造変化や非線形性が生じる場合があります。例えば、世界的な金融危機が始まった後の 2008 年には、多くの経済指標が急激に変化しました。

時系列予測とは

時系列予測は、機械学習やその他のコンピュータテクノロジーを使用して過去の観測を調査し、時系列データの将来の値を予測するデータサイエンス手法です。時系列予測の例をいくつか見てみましょう。

  • 天文データは、何世紀にもわたる惑星の反復的な動きで構成されています。このデータを使用して、日食や彗星などの天文現象を正確に予測できます。
  • 天気予報では、風と気温のパターンを使用して天気の変化を予測します。
  • 科学者は、出生率と移住データを使用して人口増加を予測できます。

時系列分析と時系列予測

時系列分析は、時系列データの根本的な原因を調査します。この研究分野は、時系列データセットの背後にある「理由」を理解しようとします。アナリストは、意味のある統計やその他の特性を抽出するために、多くの場合、仮定を立て、データを分解またはブレークダウンする必要があります。

時系列分析はデータセットを理解することですが、予測はデータセットを予測することです。以下は、予測モデリングの 3 つのステップです。

  • 質問をして、過去の期間のこの質問に答える時系列データのサンプルセットを収集します。
  • 過去の値を使用して、コンピュータソフトウェアまたは予測アルゴリズムをトレーニングします。
  • 予測アルゴリズムを使用して、将来の観測を行います。

時系列予測の仕組み

データサイエンティストは、時系列予測モデルを使用して、より正確な予測を行います。最初に探索的データ分析を行って最良の予測アルゴリズムを選択し、次に機械学習モデルを使用して予測を行います。以下、いくつかの一般的な予測モデルを見てみましょう。

分解モデル

分解モデルは、時系列データを次の 3 つのコンポーネントに分解またはブレークダウンします。

  1. トレンドコンポーネント
  2. 季節的な要素
  3. 上記の 2 つのグループのいずれにも属さないノイズ成分

時系列データを分析する別の方法は、データを 2 つのコンポーネント (予測可能なデータコンポーネントと予測不可能なデータコンポーネント) に分解することです。

平滑化ベースのモデル

データの平滑化は、他のデータセットとは大幅に異なる外れ値またはデータポイントを削除することを含む統計手法です。この予測モデルは、データのランダムな変動を排除することにより、基礎となるパターンカテゴリをより見やすくします。

回帰ベースのモデル

自己回帰は、前のタイムステップからの観測値を使用して、2 つのデータポイント間の数学的関係を定義する予測モデルです。次に、数学的関係を使用して、未知の将来価値を推定します。使用されている回帰モデルに応じて、数式は過去の予測誤差と季節的な過去の値を考慮し、時間の経過とともに予測を改善します。

予測の主なユースケース

予測は、現在と将来の両方に関する関連性のある信頼できる情報を企業に提供します。予測テクノロジーのユースケースの例を以下に説明します。

オペレーション – More Retail Limited はオートメーションを使用して製品の売上をどう予測しているか?

More Retail Ltd.(MRL) は、インドでトップ 4 の食料品小売業者の 1 つであり、収益は数十億ドルです。同社は広範な店舗ネットワークとディストリビューターの複雑なサプライチェーンを持っています。在庫の見積もりと注文は店長の手作業による判断に頼っていましたが、これは特に生鮮食品のカテゴリーでカスタマーエクスペリエンスに影響を及ぼしました。MRL は、AWS による予測サービスを利用して自動注文システムを構築し、生鮮食品の無駄を 30% 削減しました。

製造業 – Foxconn は予測をどのように利用して製造需要を管理しているか?

鴻海 (ホンハイ) 精密工業 Group (Foxconn) は、世界最大の電子機器メーカーであり、ソリューションプロバイダーです。新型コロナウイルス感染症の大流行が発生して、Foxconn は、顧客需給や生産量において前例のない変動に直面しました。同社は、Amazon Machine Learning Solutions Lab と協力して、メキシコの自社工場の正確な純注文予測を行いました。この予測により、年間 500,000 USD 以上の節約につながりました。

カスタマーサポート – Affordable Tours は、カスタマーエクスペリエンスを向上させるために売上予測をどのように使用しているか?

Affordable Tours.com は、米国での添乗員付きツアー、クルーズ、リバークルーズ、アクティブな休暇の最大のベンダーの 1 つです。同社は、顧客からの電話の量を処理するときにリソースを割り当てるのに苦労していました。エージェントが多すぎる日もあれば、少なすぎる日もあり、一貫性のないカスタマーエクスペリエンスを生み出し、不在着信率が増加しました。同社は Amazon Forecast を利用して、顧客からの電話の量をより正確に予測し、不在着信率を 20% 改善しました。

Amazon Forecast とは

Amazon Forecast は、機械学習をベースにしたフルマネージド型の時系列予測サービスで、ビジネスメトリクス分析のために構築されています。Amazon Forecast を使用する際に、機械学習の経験は必要ありません。必要なのは過去のデータと、予測に影響を与える可能性があるその他の追加データだけです。すべてのデータを提供すると、Amazon Forecast は自動的にデータを調べて、意味のあるものを識別します。次に、時系列データのみを見るモデルよりも最大 50% 正確な予測を行うことができる予測モデルを生成します。

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