JP2023009811A - Calculator system, demand prediction method of item, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アイテムの需要を予測するシステム及び方法に関する。 The present invention relates to systems and methods for predicting demand for items.
物流業界では、アイテムの在庫及び補充等を計画するためにアイテムの需要を予測するシステムが利用されている。需要の単位及び変動周期等は事業分野で異なるため、需要予測の手法は複数存在する。そのため、ユーザは、対象とする事業分野の出荷パターン等に基づいて最適な需要予測手法を選択する必要がある。この課題に対して、特許文献1に記載の技術が知られている。
In the logistics industry, systems are used to forecast item demand in order to plan item inventory, replenishment, and the like. There are multiple methods of demand forecasting because demand units, fluctuation cycles, etc. differ depending on the business field. Therefore, the user needs to select the optimum demand forecast method based on the shipping pattern of the target business field. A technique described in
特許文献1には、「手法自動選択装置は、商品の検証期間中の販売実績を記憶する商品販売実績記憶部15と、需要予測手法を用いて、前記商品の販売実績に基づき前記検証期間中の予測需要量を算出する予測需要量算出部11と、在庫シミュレーション手法を用いて、前記予測需要量に基づき前記検証期間中の理論在庫を算出する理論在庫算出部12と、前記理論在庫と前記商品の販売実績との差から需要予測手法と在庫シミュレーション手法の組毎に発注予測誤差を算出する発注予測誤差出力部13と、前記発注予測誤差に基づいて前記商品に対応する需要予測手法と在庫シミュレーション手法の組を選択する手法評価部14と、を備える。」ことが記載されている。
In
すなわち、特許文献1では、数多くある予測手法とシミュレーション手法から商品(アイテム)毎に最適な組み合わせを選択するが、既存の手法を組み合わせても精度のよい予測ができるとは限らない。これに対して、機械学習により生成されたモデルを利用することが考えられる。モデルは、通常、損失関数を用いて学習される。損失関数は、扱う課題、予測の対象、及びモデルのパラメータ等によって異なる。損失関数の定義の如何によってモデルの予測精度に大きな影響を与える。したがって、適切な損失関数を定義する必要がある。
That is, in
アイテムの需要を予測するモデルの場合、アイテムそのものの特性、アイテムを扱う環境等によって、様々な損失関数が考えられる。そのため、適切な損失関数を定義することが困難であり、作業工数がかかるためモデルを生成するためのコストが高くなるという問題がある。 In the case of a model for predicting item demand, various loss functions can be considered depending on the characteristics of the item itself, the environment in which the item is handled, and so on. Therefore, it is difficult to define an appropriate loss function, and the number of man-hours required increases the cost of generating the model.
本発明は、モデルの学習に適した損失関数を自動的に設定するとともに、当該損失関数を用いて予測精度が高いモデルを生成するシステム及び方法を実現する。 The present invention realizes a system and method for automatically setting a loss function suitable for model learning and using the loss function to generate a model with high prediction accuracy.
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、少なくとも一つの計算機を備える計算機システムであって、複数の損失関数、及びアイテムの需要に関する履歴を管理し、前記少なくとも一つの計算機は、前記アイテムの需要に関する評価指標が満たすべき条件の情報を受け付ける第1処理と、重みが乗算された前記複数の損失関数を用いて統合損失関数を生成する第2処理と、前記統合損失関数及び前記履歴を用いた機械学習によって、前記アイテムの需要を予測するモデルを生成し、前記モデルに前記履歴を入力して得られた前記アイテムの需要予測に基づいて、前記評価指標を算出する第3処理と、前記受け付けた情報及び前記評価指標に基づいて、前記条件を満たすか否かを判定する第4処理と、前記条件を満たさないと判定された場合、前記評価指標に基づいて、前記統合損失関数に含まれる、少なくとも一つの前記損失関数に乗算される前記重みを更新し、前記第3処理を実行する第5処理と、前記条件を満たすと判定された場合、前記アイテムの需要予測を出力する第6処理と、を実行する。 A representative example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a computer system comprising at least one computer, which manages a plurality of loss functions and a history of item demand, wherein the at least one computer stores information on conditions to be satisfied by the item demand evaluation index. Demand for the item is predicted by a first process of receiving, a second process of generating an integrated loss function using the multiple weighted loss functions, and machine learning using the integrated loss function and the history. a third process for calculating the evaluation index based on the demand forecast for the item obtained by inputting the history into the model; and based on the received information and the evaluation index, a fourth process for determining whether or not the condition is satisfied; and when it is determined that the condition is not satisfied, at least one of the loss functions included in the integrated loss function is multiplied based on the evaluation index. a fifth process of updating the weights and executing the third process; and a sixth process of outputting a demand forecast for the item if it is determined that the condition is satisfied.
本発明によれば、計算機システムは、モデルの学習に適した損失関数を自動的に設定し、予測精度が高いモデルを生成できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to the present invention, a computer system can automatically set a loss function suitable for model learning and generate a model with high prediction accuracy. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention should not be construed as being limited to the contents of the examples described below. Those skilled in the art will easily understand that the specific configuration can be changed without departing from the idea or gist of the present invention.
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In the configurations of the invention described below, the same or similar configurations or functions are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。 The notations such as “first”, “second”, “third”, etc. in this specification and the like are attached to identify the constituent elements, and do not necessarily limit the number or order.
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings may not represent the actual position, size, shape, range, etc. in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the positions, sizes, shapes, ranges, etc. disclosed in the drawings and the like.
図1は、実施例1の需要予測システムの構成の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a demand forecasting system according to the first embodiment.
需要予測システムは、少なくとも一つの計算機100から構成される計算機システムである。計算機100は、プロセッサ110、IOインタフェース111、ネットワークインタフェース112、主記憶装置113、及び副記憶装置114を有する。各ハードウェアはバスを介して互いに接続される。
The demand forecast system is a computer system composed of at least one
プロセッサ110は、主記憶装置113に格納されるプログラムを実行する。プロセッサ110がプログラムにしたがって処理を実行することによって、特定の機能を実現する機能部(モジュール)として動作する。以下の説明では、機能部を主語に処理を説明する場合、プロセッサ110が当該機能部を実現するプログラムを実行していることを示す。
The
IOインタフェース111は外部装置と接続するためのインタフェースである。計算機100は、IOインタフェース111を介して入力装置101及び出力装置102と接続する。入力装置101は、キーボード、マウス、及びタッチパネル等である。出力装置102は、ディスプレイ及びプリンタ等である。
The
ネットワークインタフェース112は、ネットワーク103を介して外部装置と接続するためのインタフェースである。ネットワーク103は、WAN(Wide Area Network)及びLAN(Local Area Network)等である。ネットワーク103の接続形式は有線及び無線のいずれでもよい。
A
主記憶装置113は、プロセッサ110が実行するプログラム及びプログラムが使用するデータを格納する。また、主記憶装置113は、プログラムが一時的に使用するワークエリアを含む。主記憶装置113は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等である。
The
主記憶装置113は、入力部120、予測部121、及び表示部122を実現するプログラムを格納する。なお、主記憶装置113は、OS(Operating System)等、図示しないプログラムを格納しているが、本実施例では省略している。
The
入力部120は、入力装置101又はネットワーク103を介して、ユーザからの各種入力を受け付ける。予測部121は、アイテムの需要を予測し、予測結果を出力する。アイテムの需要を予測する時間範囲は、例えば、年、月、及び週であるが、これらに限定されない。予測の時間範囲は予め設定されているものとする。表示部122は、出力装置102を介して、ユーザに対して予測結果等を提示する。なお、計算機100は、ネットワーク103を介して通信可能に接続されたユーザ端末からデータを受信することで、ユーザからの入力を受け付け、かつ、出力装置102で出力すべき出力をユーザ端末に送信することで、ユーザ端末にデータを出力してもよい。
The
副記憶装置114は、データを永続的に格納する。副記憶装置114は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)及びSSD(Solid State Drive)等である。
The
副記憶装置114は、需要実績管理情報130及び要素損失関数情報131を格納する。なお、副記憶装置114には、需要予測モデルを格納しているが、本実施例では省略している。
The
需要実績管理情報130は、過去のアイテムの出荷量に関するデータ(出荷履歴)を格納する。出荷履歴には計測期間におけるアイテムの出荷量等に関する値が含まれる。計測期間は、例えば、日、週、及び月等である。なお、計測期間はこれらに限定されない。需要実績管理情報130のデータ構造については図3を用いて説明する。
The actual
要素損失関数情報131は、扱う時系列の単位、変数、及び数式の少なくともいずれかが異なる損失関数を格納する。数式の違いは、合計、平均、及び分散等を表す。要素損失関数情報131には、対象となる業務のKPI(Key Performance Indicator)等に関連する損失関数が格納される。要素損失関数情報131のデータ構造については図4を用いて説明する。
The elemental
後述するように、本実施例では、複数の損失関数からターゲットとする業務フィールドに適した統合損失関数を生成する。以下の説明では、要素損失関数情報131にて管理される損失関数を「要素損失関数」と記載する。
As will be described later, in this embodiment, an integrated loss function suitable for a target business field is generated from a plurality of loss functions. In the following description, the loss functions managed by the element
なお、需要予測システムは、複数の計算機100から構成されてもよい。この場合、複数の計算機100に機能部が分散して配置される。例えば、一つの計算機100に入力部120が配置され、一つの計算機100に予測部121が配置され、一つの計算機100に表示部122が配置される。
Note that the demand prediction system may be composed of a plurality of
なお、主記憶装置113に格納されるプログラム及びデータは副記憶装置114に格納されてもよい。この場合、プロセッサ110は、副記憶装置114からプログラム及びデータを読み出し、主記憶装置113に格納する。
The programs and data stored in the
図2は、実施例1の需要予測システムの機能構成の詳細を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating the details of the functional configuration of the demand prediction system of the first embodiment.
入力部120は、評価指標目標情報220とともに、対象アイテムの需要予測の出力要求を受け付ける。出力要求には、対象アイテムの識別情報が含まれる。入力部120は、需要実績管理情報130から、任意の処理期間の対象アイテムの出荷履歴群から構成されるデータセットを読み出し、予測部121に出力する。また、入力部120は、要素損失関数情報131に格納される要素損失関数と、評価指標目標情報220とを予測部121に出力する。
The
評価指標目標情報220には、評価指標の名称と、評価指標に関する条件とが含まれる。評価指標の条件は、例えば、具体的な値又は評価指標の変化の傾向等である。
The evaluation
予測部121は、予測期間における対象アイテムの需要(出荷量)を予測し、予測結果を表示部122に出力する。ここで、予測部121の詳細について説明する。
The
予測部121は、統合損失関数生成部200、需要予測部201、評価指標算出部202、関数重み更新部203、統合損失関数更新部204、及び結果生成部205を含む。
The
統合損失関数生成部200は、複数の要素損失関数を用いて、初期の統合損失関数を生成する。ここで、統合損失関数は式(1)で定義される。
The integrated
Fは統合損失関数を表し、iは要素損失関数のIDを表し、wiは重みを表し、fiは要素損失関数を表す。重みwiは非負値である。 F represents the integrated loss function, i represents the ID of the element loss function, wi represents the weight, and f i represents the element loss function. The weight wi is a non-negative value.
統合損失関数生成部200は、重みwiに初期値を設定することによって、初期の統合損失関数を生成する。統合損失関数生成部200は、生成した統合損失関数を含む統合損失関数情報210を需要予測部201に出力する。
The integrated
需要予測部201は、対象アイテムの出荷履歴のデータセット及び統合損失関数を用いて予測モデルを生成し、また、予測モデルを用いて対象アイテムの需要予測値を算出する。需要予測部201は、対象アイテムの名称、日付、需要予測値、及び統合損失関数の重みを含む需要予測情報211を出力する。なお、需要予測情報211に含まれるデータは一例であってこれに限定されない。
The
予測モデルは、例えば、ニューラルネットワークであるが、本発明は、これに限定されない。 A prediction model is, for example, a neural network, but the present invention is not limited to this.
評価指標算出部202は、アイテムを扱う業務に関する評価指標を算出する。例えば、欠品率及び輸送コスト等のKPIが評価指標として算出される。評価指標算出部202は、例えば、需要予測値及び過去の出荷量を用いて、将来の業務計画をシミュレートすることによって評価指標を算出する。評価指標算出部202には、あらかじめ業務計画をシミュレートするためのアルゴリズムが設定されているものとする。評価指標算出部202は、評価指標情報212を関数重み更新部203に出力する。評価指標情報212には、算出した評価指標とともに、統合損失関数の重みを特定するためのデータが含まれる。
The evaluation
関数重み更新部203は、算出された評価指標及び評価指標目標情報220に基づいて、統合損失関数を構成する要素損失関数の重みを更新する。例えば、関数重み更新部203は、評価指標として算出されたKPIの改善に寄与する要素損失関数の重みを大きくし、KPIの改善に寄与しない要素損失関数の重みを小さくする。KPIの改善とは、例えば、算出された評価指標と目標値との誤差が小さくなることを意味する。
The function
関数重み更新部203は、算出された評価指標が所定の条件を満たしていない場合、又は、最大計算時間に達していない場合、重みの更新結果を中間情報213として統合損失関数更新部204に出力する。関数重み更新部203は、算出された評価指標が所定の条件を満たした場合、又は、最大計算時間に達した場合、最終的な統合損失関数のみを含む統合損失関数情報210を需要予測部201に出力する。
When the calculated evaluation index does not satisfy a predetermined condition or the maximum calculation time is not reached, the function
統合損失関数更新部204は、中間情報213に基づいて、評価指標への寄与が小さい要素損失関数を統合損失関数から削除する。
Based on the
結果生成部205は、需要予測値及び最終的な統合損失関数を表示するための予測結果情報214を生成し、表示部122に出力する。
The
表示部122は、予測部121から出力された予測結果情報214を提示する。
The
なお、計算機100が有する各機能部については、複数の機能部を一つの機能部にまとめてもよいし、一つの機能部を機能毎に複数の機能部に分けてもよい。
As for each functional unit of the
図3は、実施例1の需要実績管理情報130のデータ構造の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the data structure of the actual
需要実績管理情報130は、アイテムID301、出荷日302、及び出荷量303から構成されるエントリを格納する。一つのエントリが一つの出荷履歴に対応する。図3に示す需要実績管理情報130には、計測期間が一日である出荷履歴が格納される。
The actual
アイテムID301は、アイテムの識別情報を格納するフィールドである。出荷日302は、アイテムの出荷日を格納するフィールドである。出荷量303は、アイテムの出荷量を格納するフィールドである。
The
なお、需要予測情報211は、需要実績管理情報130のエントリと同一のデータ構造である。
Note that the
図4は、実施例1の要素損失関数情報131のデータ構造の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the data structure of the element
要素損失関数情報131は、ID401、名称402、損失関数403、及び説明404から構成されるエントリを格納する。一つのエントリが一つの要素損失関数に対応する。
The element
ID401は、エントリの識別情報を格納するフィールドである。統合損失関数の文字iはID401の値である。名称402は、要素損失関数の名称を格納する。損失関数403は、要素損失関数を表す数式を格納するフィールドである。説明404は、要素損失関数の説明を格納するフィールドである。説明404には要素損失関数を説明する文書が格納される。
An
図5は、実施例1の統合損失関数情報210のデータ構造の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the data structure of integrated
統合損失関数情報210は、パターンID501及び重み502から構成されるエントリを含む。一つのエントリが一つの重みのパターン、すなわち、統合損失関数に対応する。
Integrated
パターンID501は、重みのパターンの識別情報を格納するフィールドである。重み502は、要素損失関数情報131に格納される各要素損失関数の重みを格納するフィールドである。
The
図6は、実施例1の評価指標情報212のデータ構造の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the data structure of the
評価指標情報212は、パターンID601及び評価指標から構成されるエントリを含む。一つのエントリが一つの重みパターンの統合損失関数から算出された評価指標に対応する。
The
パターンID601はパターンID501と同一のフィールドである。評価指標602は、評価指標算出部202によって算出された評価指標を格納するフィールドである。本実施例では、アイテムの欠品率が評価指標として算出されるものとする。なお、評価指標602には、評価指標の名称等が含まれてもよい。
図7は、実施例1の統合損失関数生成部200が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the integrated loss
統合損失関数生成部200は、要素損失関数情報131から要素損失関数を取得する(ステップS101)。
The integrated
統合損失関数生成部200は、各要素損失関数の重み、すなわち、重みパターンを決定することによって、初期統合損失関数を生成する(ステップS102)。例えば、統合損失関数生成部200は、一つの要素損失関数の重みを「1」に設定し、他のすべての要素損失関数の重みを「0」に設定する。なお、本発明は、重みパターンの決定方法に限定されない。
The integrated
このとき、統合損失関数生成部200は、統合損失関数情報210にエントリを追加し、追加したエントリのパターンID501に識別情報を設定し、また、重み502に決定された重みを設定する。
At this time, integrated
統合損失関数生成部200は、需要予測部201に、初期統合損失関数を出力する(ステップS103)。
The integrated loss
具体的には、統合損失関数生成部200は、要素損失関数情報131から取得した要素損失関数の定義式とともに統合損失関数情報210を需要予測部201に出力する。
Specifically, the integrated loss
図8は、実施例1の需要予測部201が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the
需要予測部201は、需要実績管理情報130から対象アイテムの出荷履歴のデータセットを取得し(ステップS201)、また、予測モデルを取得する(ステップS202)。対象アイテム及び取得する出荷履歴の範囲はあらかじめ指定されているものとする。
The
需要予測部201は、統合損失関数情報210に基づいて統合損失関数を設定する(ステップS203)。
The
具体的には、需要予測部201は、統合損失関数情報210に登録されている最新の重みパターンを取得し、当該重みパターンに基づいて統合損失関数を設定する。
Specifically, the
需要予測部201は、統合損失関数及び出荷履歴を用いて、予測モデルを学習する(ステップS204)。学習処理は公知の技術を用いればよいため詳細な説明は省略する。
The
需要予測部201は、予測モデル及び出荷履歴を用いて、対象アイテムの需要予測値を算出し(ステップS205)、需要予測値を出力する(ステップS206)。
The
具体的には、統合損失関数生成部200又は統合損失関数更新部204から統合損失関数情報210を受信した場合、需要予測部201は、需要予測情報211を評価指標算出部202に出力する。また、関数重み更新部203から統合損失関数情報210を受信した場合、需要予測部201は、当該統合損失関数情報210及び需要予測情報211を結果生成部205に出力する。なお、統合損失関数情報210には、統合損失関数そのものではなく、重みパターンのIDが含まれる。
Specifically, when the integrated
なお、ステップS204とステップS205で使用する出荷履歴は同一のデータセットでもよいし、異なるデータセットでもよい。 Note that the shipping histories used in steps S204 and S205 may be the same data set or different data sets.
図9は、実施例1の評価指標算出部202が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the evaluation
評価指標算出部202は、需要予測値を取得し(ステップS301)、需要予測値及びアルゴリズムに基づいて、評価指標を算出する(ステップS302)。なお、評価指標算出部202は、評価指標を算出するために出荷履歴に含まれる需要量を取得してもよい。
The
評価指標算出部202は、算出した評価指標を関数重み更新部203に出力する(ステップS303)。
The
具体的には、評価指標算出部202は、評価指標情報212を関数重み更新部203に出力する。
Specifically, the
本実施例では、一つの評価指標のみが算出されているが、複数の評価指標が算出されてもよい。 Although only one evaluation index is calculated in this embodiment, a plurality of evaluation indices may be calculated.
図10は、実施例1の関数重み更新部203が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the function
関数重み更新部203は、評価指標を取得し(ステップS401)、また、評価指標目標情報220を取得する(ステップS402)。
The function
なお、複数の評価指標が算出されている場合、関数重み更新部203は、複数の評価指標を統合して一つの評価指標を算出してもよい。例えば、線形回帰モデルを用いて複数の評価指標を統合することが考えられる。
Note that when a plurality of evaluation indices are calculated, the function
関数重み更新部203は、評価指標に関する条件を満たすか否かを判定する(ステップS403)。
The function
例えば、最新の統合損失関数に対応する評価指標が閾値より小さいか否かが判定される。また、複数の評価指標を用いて、評価指標の変化率が閾値より小さいか否かが判定される。本発明は、評価指標に関する条件の内容に限定されない。 For example, it is determined whether the evaluation index corresponding to the latest integrated loss function is less than a threshold. Also, it is determined whether or not the rate of change of the evaluation index is smaller than the threshold using a plurality of evaluation indexes. The present invention is not limited to the contents of the conditions relating to the evaluation index.
評価指標に関する条件を満たすと判定された場合、関数重み更新部203はステップS407に進む。
If it is determined that the condition regarding the evaluation index is satisfied, the function
評価指標に関する条件を満たさないと判定された場合、関数重み更新部203は、最大計算時間に達したか否かを判定する(ステップS404)。
When it is determined that the condition regarding the evaluation index is not satisfied, the function
例えば、関数重み更新部203は、重みの更新回数が閾値より大きいか否かを判定する。
For example, the function
最大計算時間に達したと判定された場合、関数重み更新部203はステップS407に進む。
If it is determined that the maximum calculation time has been reached, the function
最大計算時間に達していないと判定された場合、関数重み更新部203は、統合損失関数を構成する要素損失関数の重みを更新する(ステップS405)。
If it is determined that the maximum calculation time has not been reached, the function
例えば、評価指標目標情報220に目標値が含まれている場合、関数重み更新部203は、最新の評価指標及び目標値の誤差が小さくなるように、重みを更新する。具体的には、関数重み更新部203は、評価指標に寄与しない要素損失関数の重みを小さくし、評価指標に寄与する要素損失関数の重みを大きくする。なお、本発明は、重みの更新方法に限定されない。
For example, when a target value is included in the evaluation
関数重み更新部203は、重みの更新結果を含む中間情報213を統合損失関数更新部204に出力する(ステップS406)。
The function
ステップS407では、関数重み更新部203は、最終統合損失関数を需要予測部201に出力する(ステップS407)。
At step S407, the function
具体的には、関数重み更新部203は、最新の重みパターンのみを統合損失関数情報210に残し、最終的な結果であることを示すフラグとともに、当該統合損失関数情報210を需要予測部201に出力する。なお、関数重み更新部203は、評価指標に基づいて最終統合損失関数を決定してもよい。
Specifically, the function
図11は、実施例1の統合損失関数更新部204が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the integrated loss
統合損失関数更新部204は、中間情報213を取得し(ステップS501)、重みが閾値より小さい重みを「0」に更新する(ステップS502)。
The integrated loss
例えば、0.01より重みが小さい場合、統合損失関数更新部204は、当該重みを「0」に更新する。当該操作は、統合損失関数の値への寄与が小さい要素損失関数を削除することに相当する。
For example, when the weight is smaller than 0.01, the integrated loss
統合損失関数更新部204は、更新された統合損失関数を需要予測部201に出力する(ステップS503)。
The integrated loss
具体的には、統合損失関数更新部204は、統合損失関数情報210にエントリを追加し、パターンID501に識別情報を設定し、重み502に更新結果を設定する。
Specifically, the integrated loss
図12A及び図12Bは、実施例1の表示部122が表示する画面の一例を示す図である。
12A and 12B are diagrams showing examples of screens displayed by the
画面1200は、予測表示欄1201及び統合損失関数表示欄1202を含む。
予測表示欄1201には、対象アイテム、需要予測値、及び出荷日等が表示される。統合損失関数表示欄1202には、統合損失関数を構成する要素損失関数及びその重みが棒グラフとして表示される。棒グラフの大きさが重みの大きさに対応する。また、統合損失関数表示欄1202には、重みが最大の要素損失関数に基づく予測結果の説明文(コンテキスト)が表示される。ユーザは、統合損失関数表示欄1202を参照することによって、統合損失関数における各要素損失関数の寄与の大きさを確認できる。
The
棒グラフをクリックした場合、図12Bの画面1210が表示される。画面1210には、クリックした棒グラフに対応する要素損失関数を用いて生成された予測モデルの予測結果の時系列と、要素損失関数に対応する単位での需要の履歴の時系列が表示される。横軸は時間、縦軸は出荷量に対応する。ユーザは、画面1210を参照することによって、要素損失関数の有効性及び予測精度を確認できる。
If the bar graph is clicked,
以上で説明したように、実施例1の需要予測システムは、複数の要素損失関数を用いて、予測モデルの学習に適した統合損失関数を自動的に設定できる。また、需要予測システムは、統合損失関数を用いて精度が高い予測モデルを生成できる。また、需要予測システムは、予測モデルの予測の根拠の一つとして、統合損失関数における要素損失関数の寄与の大きさを提示できる。 As described above, the demand forecasting system of the first embodiment can automatically set an integrated loss function suitable for learning a forecasting model using a plurality of elemental loss functions. Also, the demand forecasting system can generate a highly accurate forecasting model using the integrated loss function. In addition, the demand forecasting system can present the magnitude of the contribution of the element loss function in the integrated loss function as one of the grounds for forecasting the forecasting model.
なお、本発明は、アイテムの需要の予測するモデルに限定されない。多種多様のモデルに同様の手法及び構成を適用することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to models that predict demand for items. Similar techniques and configurations can be applied to a wide variety of models.
実施例2は、使用する要素損失関数及び重みをユーザが指定する点が実施例1と異なる。以下、実施例1との差異を中心に実施例2について説明する。 The second embodiment differs from the first embodiment in that the user designates the element loss functions and weights to be used. The second embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.
実施例2の需要予測システムの構成は、実施例1と同一であるため説明を省略する。実施例2の需要予測システムの機能構成は実施例1と異なる。 Since the configuration of the demand forecasting system of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. The functional configuration of the demand forecasting system of the second embodiment differs from that of the first embodiment.
図13は、実施例2の需要予測システムの機能構成の詳細を説明する図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating the details of the functional configuration of the demand prediction system of the second embodiment.
入力部120は、対象アイテムの需要予測の出力要求を受け付ける。出力要求には、対象アイテムの識別情報が含まれる。また、入力部120は、使用する要素損失関数及び重みを指定するための画面を表示する。
The
図14は、実施例2の入力部120が表示する画面の一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a screen displayed by the
画面1400は、選択欄1401及び設定ボタン1402を含む。選択欄1401は、要素損失関数及び重みを指定するための欄である。選択欄1401は、採用フラグ1411、名称1412、損失関数1413、説明1414、及び重み1415から構成されるエントリを格納する。一つのエントリが一つの要素損失関数に対応する。
A
名称1412、損失関数1413、及び説明1414は、名称402、損失関数403、及び説明404と同一のフィールドである。
採用フラグ1411は、使用する要素損失関数を指定するためのフィールドである。重み1415は、重みを入力する欄である。ユーザは、使用する要素損失関数の採用フラグ1411にチェックを追加し、重み1415に値を入力する。
The
設定ボタン1402は、ユーザが指定した要素損失関数及び重みを設定するための操作ボタンである。
A
入力部120は、需要実績管理情報130から、任意の処理期間の対象アイテムの出荷履歴群から構成されるデータセットを読み出し、予測部121に出力する。また、入力部120は、ユーザによって指定された要素損失関数及び重みを予測部121に出力する。
The
予測部121は、対象アイテムの需要(出荷量)を予測し、予測結果を表示部122に出力する。ここで、予測部121の詳細について説明する。
The
予測部121は、統合損失関数生成部200、需要予測部201、及び結果生成部205を含む。
The
実施例2の統合損失関数生成部200は、ユーザが指定した要素損失関数及び重みを用いて統合損失関数を生成する。実施例2では、統合損失関数を構成する要素損失関数の重みは更新されない。
The integrated loss
実施例2の需要予測部201は、実施例1の需要予測部201と同一である。ただし、実施例2の需要予測部201は、統合損失関数情報210及び需要予測情報211を結果生成部205に出力する。
The
実施例2の結果生成部205は、実施例1の結果生成部205と同一である。
The
実施例2の統合損失関数情報210、需要予測情報211、及び予測結果情報214のデータ構造は実施例1と同一である。
The data structures of the integrated
表示部122は、予測部121から出力された予測結果情報214を提示する。
The
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. Further, for example, the above-described embodiments are detailed descriptions of the configurations for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Moreover, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、光ディスク、光磁気ディスク、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。 Further, each of the above configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them using an integrated circuit. The present invention can also be implemented by software program code that implements the functions of the embodiments. In this case, a computer is provided with a storage medium recording the program code, and a processor included in the computer reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium implements the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing it constitute the present invention. Examples of storage media for supplying such program code include flexible disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, hard disks, SSDs (Solid State Drives), optical disks, magneto-optical disks, CD-Rs, magnetic tapes, A nonvolatile memory card, ROM, or the like is used.
また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、C/C++、perl、Shell、PHP、Python、Java(登録商標)等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。 Also, the program code that implements the functions described in this embodiment can be implemented in a wide range of programs or scripting languages such as assembler, C/C++, perl, Shell, PHP, Python, and Java (registered trademark).
さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD-RW、CD-R等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。 Furthermore, by distributing the program code of the software that implements the functions of the embodiment via a network, it can be stored in storage means such as a hard disk or memory of a computer, or in a storage medium such as a CD-RW or CD-R. Alternatively, a processor provided in the computer may read and execute the program code stored in the storage means or the storage medium.
上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。 In the above-described embodiments, the control lines and information lines indicate those considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily indicated on the product. All configurations may be interconnected.
100 計算機
101 入力装置
102 出力装置
103 ネットワーク
110 プロセッサ
111 IOインタフェース
112 ネットワークインタフェース
113 主記憶装置
114 副記憶装置
120 入力部
121 予測部
122 表示部
130 需要実績管理情報
131 要素損失関数情報
200 統合損失関数生成部
201 需要予測部
202 評価指標算出部
203 関数重み更新部
204 統合損失関数更新部
205 結果生成部
210 統合損失関数情報
211 需要予測情報
212 評価指標情報
213 中間情報
214 予測結果情報
220 評価指標目標情報
1200、1210、1400 画面
100
Claims (12)
複数の損失関数、及びアイテムの需要に関する履歴を管理し、
前記少なくとも一つの計算機は、
前記アイテムの需要に関する評価指標が満たすべき条件の情報を受け付ける第1処理と、
重みが乗算された前記複数の損失関数を用いて統合損失関数を生成する第2処理と、
前記統合損失関数及び前記履歴を用いた機械学習によって、前記アイテムの需要を予測するモデルを生成し、前記モデルに前記履歴を入力して得られた前記アイテムの需要予測に基づいて、前記評価指標を算出する第3処理と、
前記受け付けた情報及び前記評価指標に基づいて、前記条件を満たすか否かを判定する第4処理と、
前記条件を満たさないと判定された場合、前記評価指標に基づいて、前記統合損失関数に含まれる、少なくとも一つの前記損失関数に乗算される前記重みを更新し、前記第3処理を実行する第5処理と、
前記条件を満たすと判定された場合、前記アイテムの需要予測を出力する第6処理と、
を実行することを特徴とする計算機システム。 A computer system comprising at least one computer,
Manage multiple loss functions and history of item demand,
The at least one calculator comprises:
a first process of receiving information on a condition to be satisfied by the evaluation index relating to demand for the item;
a second process of generating an integrated loss function using the multiple weighted loss functions;
A model for predicting the demand for the item is generated by machine learning using the integrated loss function and the history, and the evaluation index is calculated based on the demand prediction for the item obtained by inputting the history to the model. a third process of calculating
a fourth process for determining whether or not the condition is satisfied based on the received information and the evaluation index;
updating the weight by which at least one of the loss functions included in the integrated loss function is multiplied based on the evaluation index when it is determined that the condition is not satisfied, and executing the third process; 5 processing;
a sixth process of outputting a demand forecast for the item when it is determined that the condition is satisfied;
A computer system characterized by executing
前記複数の損失関数の各々は、扱う時系列の単位、変数、及び数式の少なくともいずれか一つが異なることを特徴とする計算機システム。 A computer system according to claim 1,
A computer system, wherein each of the plurality of loss functions differs in at least one of a unit of time series to be handled, a variable, and a formula.
前記第6処理では、前記少なくとも一つの計算機は、前記アイテムの需要予測と、前記複数の損失関数の各々の重みとを含む予測結果情報を出力することを特徴とする計算機システム。 A computer system according to claim 1,
In the sixth process, the at least one computer outputs prediction result information including a demand prediction for the item and a weight of each of the plurality of loss functions.
前記第5処理では、前記少なくとも一つの計算機は、前記統合損失関数から、更新された前記重みが閾値より小さい前記損失関数を削除することを特徴とする計算機システム。 A computer system according to claim 1,
In the fifth processing, the at least one computer deletes the loss function whose updated weight is smaller than a threshold from the integrated loss function.
前記計算機システムは、複数の損失関数、及びアイテムの需要に関する履歴を管理し、
前記アイテムの需要予測方法は、
前記少なくとも一つの計算機が、前記アイテムの需要に関する評価指標が満たすべき条件の情報を受け付ける第1処理を実行するステップと、
前記少なくとも一つの計算機が、重みが乗算された前記複数の損失関数を用いて統合損失関数を生成する第2処理を実行するステップと、
前記少なくとも一つの計算機が、前記統合損失関数及び前記履歴を用いた機械学習によって、前記アイテムの需要を予測するモデルを生成し、前記モデルに前記履歴を入力して得られた前記アイテムの需要予測に基づいて、前記評価指標を算出する第3処理を実行するステップと、
前記少なくとも一つの計算機が、前記受け付けた情報及び前記評価指標に基づいて、前記条件を満たすか否かを判定する第4処理を実行するステップと、
前記条件を満たさないと判定された場合、前記少なくとも一つの計算機が、前記評価指標に基づいて、前記統合損失関数に含まれる、少なくとも一つの前記損失関数に乗算される前記重みを更新し、前記第3処理を実行する第5処理を実行するステップと、
前記条件を満たすと判定された場合、前記少なくとも一つの計算機が、前記アイテムの需要予測を出力する第6処理を実行するステップと、
を含むことを特徴とするアイテムの需要予測方法。 An item demand forecasting method executed by a computer system comprising at least one computer, comprising:
The computer system manages a plurality of loss functions and a history of item demand,
The demand forecasting method for the item includes:
the at least one calculator performing a first process of receiving information on conditions to be satisfied by the evaluation index relating to the demand for the item;
the at least one computer performing a second process of generating a combined loss function using the multiple weighted loss functions;
The at least one computer generates a model for predicting the demand for the item by machine learning using the integrated loss function and the history, and predicts the demand for the item obtained by inputting the history to the model. a step of executing a third process of calculating the evaluation index based on
the at least one computer executing a fourth process of determining whether or not the condition is satisfied based on the received information and the evaluation index;
If it is determined that the condition is not satisfied, the at least one calculator updates the weight multiplied by at least one of the loss functions included in the integrated loss function based on the evaluation index, and a step of executing a fifth process of executing a third process;
If it is determined that the condition is satisfied, the at least one computer executes a sixth process of outputting a demand forecast for the item;
An item demand forecasting method comprising:
前記複数の損失関数の各々は、扱う時系列の単位、変数、及び数式の少なくともいずれか一つが異なることを特徴とするアイテムの需要予測方法。 An item demand forecasting method according to claim 5,
The item demand forecasting method, wherein each of the plurality of loss functions is different in at least one of time-series units, variables, and mathematical expressions.
前記第6処理では、前記少なくとも一つの計算機が、前記アイテムの需要予測と、前記複数の損失関数の各々の重みとを含む予測結果情報を出力することを特徴とするアイテムの需要予測方法。 An item demand forecasting method according to claim 5,
In the sixth process, the at least one computer outputs prediction result information including the demand prediction of the item and the weight of each of the plurality of loss functions.
前記第5処理では、前記少なくとも一つの計算機が、前記統合損失関数から、更新された前記重みが閾値より小さい前記損失関数を削除することを特徴とするアイテムの需要予測方法。 An item demand forecasting method according to claim 5,
In the fifth processing, the at least one computer deletes the loss function whose updated weight is smaller than a threshold from the integrated loss function.
前記計算機は、
プロセッサ、前記プロセッサに接続される記憶装置、前記プロセッサに接続されるネットワークインタフェースを有し、
複数の損失関数、及びアイテムの需要に関する履歴を管理し、
前記プログラムは、
前記アイテムの需要に関する評価指標が満たすべき条件の情報を受け付ける第1処理を実行する手順と、
重みが乗算された前記複数の損失関数を用いて統合損失関数を生成する第2処理を実行する手順と、
前記統合損失関数及び前記履歴を用いた機械学習によって、前記アイテムの需要を予測するモデルを生成し、前記モデルに前記履歴を入力して得られた前記アイテムの需要予測に基づいて、前記評価指標を算出する第3処理を実行する手順と、
前記受け付けた情報及び前記評価指標に基づいて、前記条件を満たすか否かを判定する第4処理を実行する手順と、
前記条件を満たさないと判定された場合、前記評価指標に基づいて、前記統合損失関数に含まれる、少なくとも一つの前記損失関数に乗算される前記重みを更新し、前記第3処理を実行する第5処理を実行する手順と、
前記条件を満たすと判定された場合、前記少なくとも一つの計算機が、前記アイテムの需要予測を出力する第6処理を実行する手順と、
を前記計算機に実行させることを特徴とするプログラム。 A program to be executed by a computer,
The calculator is
a processor, a storage device connected to the processor, and a network interface connected to the processor;
Manage multiple loss functions and history of item demand,
Said program
a procedure for executing a first process of receiving information on conditions to be satisfied by the evaluation index relating to demand for the item;
performing a second process of generating an integrated loss function using the multiple weighted loss functions;
A model for predicting the demand for the item is generated by machine learning using the integrated loss function and the history, and the evaluation index is calculated based on the demand prediction for the item obtained by inputting the history to the model. a procedure for executing a third process of calculating
a procedure for executing a fourth process for determining whether or not the condition is satisfied based on the received information and the evaluation index;
updating the weight by which at least one of the loss functions included in the integrated loss function is multiplied based on the evaluation index when it is determined that the condition is not satisfied, and executing the third process; 5 a procedure for performing the process;
a step of executing a sixth process of outputting a demand forecast for the item by the at least one calculator if it is determined that the condition is satisfied;
is executed by the computer.
前記複数の損失関数の各々は、扱う時系列の単位、変数、及び数式の少なくともいずれか一つが異なることを特徴とするプログラム。 The program according to claim 9,
A program characterized in that each of the plurality of loss functions differs in at least one of units of time series to be handled, variables, and mathematical expressions.
前記第6処理では、前記計算機に、前記アイテムの需要予測と、前記複数の損失関数の各々の重みとを含む予測結果情報を出力させることを特徴とするプログラム。 The program according to claim 9,
In the sixth process, the program causes the computer to output prediction result information including the demand prediction for the item and the weight of each of the plurality of loss functions.
前記第5処理では、前記計算機に、前記統合損失関数から、更新された前記重みが閾値より小さい前記損失関数を削除させることを特徴とするプログラム。 The program according to claim 9,
In the fifth processing, the computer causes the computer to delete the loss function whose updated weight is smaller than a threshold from the integrated loss function.
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