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간헐적 수요예측을 위한 부트스트랩 시뮬레이션 방법론 개발
A New Bootstrap Simulation Method for Intermittent Demand Forecasting 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.23 no.3, 2014년, pp.19 - 25  

박진수 (용인대학교 경영정보학과) ,  김윤배 (성균관대학교 시스템경영공학과) ,  이하늘 (성균관대학교 산업공학과) ,  정기선 (성균관대학교 산업공학과)

초록
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수요예측은 경영 전략을 포함한 모든 경영 활동의 기초가 된다. 특히 부품의 수요예측은 공급망관리 측면에서 매우 중요한 요소 중 하나이다. 부품의 수요는 다양한 산업에서 종종 간헐적 특성을 포함한다. 간헐적 특성이란 수요가 발생하지 않는 경우가 빈번한 현상을 지칭한다. 간헐적 수요 현상에서는 발생된 수요의 분산이 크고 그 발생간격이 확률적이다. 따라서 간헐적 특성을 갖는 수요를 예측하기 위해서 일반적인 시계열 분석기법이나 인과관계를 이용한 모형(회귀모형)을 사용하는 것은 적합하지 않다. 이는 기존의 방법들이 실제 수요행태를 묘사하기 어렵기 때문이다. 이러한 간헐적 수요의 예측을 위해 마코프 부트스트랩이 개발되었다. 이 방법은 1계차 자기상관성을 반영하며 리드타임 동안 수요의 합이 독립임을 가정하였다. 본 연구에서는 리드타임 내 수요 합의 독립가정을 완화한 부트스트랩 방법을 제안한다. 수정된 부트스트랩 방법에 의해 재추출된 데이터는 실측 데이터의 간헐적 특성을 근사적으로 반영한다. 마지막으로 실측 데이터에 수정된 방법을 적용한 예측 결과를 사례로 제시하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Demand forecasting is the basis of management activities including marketing strategy. Especially, the demand of a part is remarkably important in supply chain management (SCM). In the fields of various industries, the part demand usually has the intermittent characteristic. The intermittent charact...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 실제 수요가 발생하는 분야에서 리드타임수요는 서로 독립이 가능성이 충분히 존재하므로 본 연구에서는 리드타임수요가 독립이라는 가정을 제거한 채 방법론을 개발하였다. 또한 0이 아닌 수요 값을 재추출 할 뿐만 아니라 리드타임 내 수요의 패턴 자체를 재추출 함으로써 실제 데이터의 패턴을 재현할 수 있도록 알고리즘을 설계하였다.
  • 그러나 실제 데이터의 경우 독립이 아닌 경우가 존재할 가능성이 충분하므로 경우에 따라 독립이 아닌 경우가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 독립이라는 가정을 제거하기 위해 1차 이항 마코프모델과 리드타임수요의 패턴을 재추출하는 방식을 통한 예측 방법을 제시하고자 한다. 따라서 본 연구에서 제안하는 방법론은 리드타임수요가 독립이라는 가정을 완화하고 수요의 패턴을 근사적으로 재현하는 방법이라고 할 수 있다.
  • 본 연구진은 재고관리 비용과 재고부족이 발생한 경우의 비용간의 최적화 문제와 연관하여 일반적 수요예측에서의 MAPE와 유사하게 사용할 수 있는 적절한 정량적 성능척도를 개발하기 위한 연구를 준비하고 있다. 또한 임계값 부트스트랩(Threshold Bootstrap, TB), 이동 블록부트스트랩(Moving Block Bootstrap, MBB), 정상 부트스트랩(Stationary Bootstrap, SB) 등의 다양한 부트스트랩 방법론을 응용하기 위한 연구 또한 수행중이다. 차후에는 본 연구를 기반으로 확장된 방법론을 개발하고 적절한 성능척도 개발을 통해 간헐적 수요예측의 평가기준 또한 갖출 수 있도록 하고자 한다.
  • 본 논문에서는 간헐적 수요예측을 위한 부트스트랩 방법론의 응용을 통해 과거 수요 데이터의 상관구조를 재현하고 수요의 분포를 추정하는 방법론을 제안한다. 마코프부트스트랩에서는 리드타임수요 간 독립을 가정하였다.
  • 본 논문에서는 간헐적 수요예측을 위해 수정 마코프 부트스트랩 방법론을 제안하였다. 제안한 방법론은 실제 데이터의 리드타임수요가 자기상관을 갖는 경우를 고려하여 설계하였다.

가설 설정

  • 기존의 마코프 부트스트랩 방법론은 1차 이항 마코프모델을 리드타임수요가 아닌 각 수요 값들에 대하여 적용하였으며 0이 아닌 수요 값을 하나씩 단순 재추출하는 방법을 통해 리드타임수요를 재추출하여 경험적 분포를 추정하는 방법론이다. 또한 마코프 부트스트랩 방법론은 각 데이터는 1계차 자기상관을 가지며 리드타임수요는 서로 독립임을 가정하였다.
  • 본 논문에서는 간헐적 수요예측을 위한 부트스트랩 방법론의 응용을 통해 과거 수요 데이터의 상관구조를 재현하고 수요의 분포를 추정하는 방법론을 제안한다. 마코프부트스트랩에서는 리드타임수요 간 독립을 가정하였다. 그러나 실제 데이터의 경우 독립이 아닌 경우가 존재할 가능성이 충분하므로 경우에 따라 독립이 아닌 경우가 발생할 수 있다.
  • 그리고 이 데이터 들을 히스토그램으로 나타내어 경험적 분포를 추정한다(Step 6). 본 방법론은 각 데이터들의 1계차 자기상관을 반영하고 있으며 리드타임수요 간에는 독립을 가정하고 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
예비부품 수요예측이 어려운 이유는? , 2004). 그러나 예비부품의 수요는 간헐적 특성을 갖는 경우가 많아 그 예측에 대한 어려움이 아주 크다(W. Swain and B.
마코프 부트스트랩 방법론이란? 미국의 Smart Software사에서 개발한 마코프 부트스트랩 방법론은 1차 이항 마코프모델과 단순 부트스트랩을 이용하여 리드타임수요의 분포를 경험적 분포로써 추정 하는 방법이다.
간헐적 수요 예측이 일반적인 수요 예측과 다른 점은? 간헐적 수요는 0의 값이 매우 많기 때문에 어떤 하나의 수요 값을 정확히 맞추는 것이 아니라 리드타임수요에 대한 정보를 얻기 위해 리드타임수요의 분포를 예측한다는 점이 일반적인 수요예측과 다른 점이라 할 수 있다. 2000년대에 개발된 마코프 부트스트랩에서는 리드타임수요의 분포를 예측하기 위해 1차 이항 마코프모델과 단순 부트스트랩 방법을 이용하였다.
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참고문헌 (7)

  1. E. S. Buffa and J. G. Miller, "Production-inventory systems : planning and control", 3rd edition, Homewood, Irwin, pp. 411-418, 2004. 

  2. H. W. Lee, "Queueing Theory", 3rd edition, Sigma Press, Seoul, pp. 206-212, 2006 

  3. J. D. Croston, "Forecasting and stock control for intermittent demands", Operational Research Quarterly, Vol. 23, pp. 289-303, 1972. 

  4. J. S. Hunter, "The exponentially weighted moving average", Journal of Quality Technology, Vol. 18, No. 4, 1986 

  5. T. R. Willemain, C. N. Smart, J. H. Shockor, and P. A. Desautels, "Forecasting intermittent demand in manufacturing : A comparative evaluation of Croston's method", International Journal of Forecasting, Vol. 10, No. 4, pp. 529-538, 1994. 

  6. T. R. Willemain, C. N. Smart, and H. F. Schwarz, "A new approach to forecasting intermittent demand for service parts inventories", International Journal of Forecasting, Vol. 20, No. 3, pp. 375-387, 2004. 

  7. W. Swain and B. Switzer, "Data analysis and the design of automatic forecasting systems", Proceedings of the business and economic statistics section, American Statistical Association, pp. 219-223, 1980. 

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