基于改进的二次指数平滑法的某气田操作成本预测研究

摘要：预测是现代企业进行经济活动以及企业进行管理一项重要的行为，也是管理职能决策与计划实施的关键。为了给管理者的决策提供优秀的借鉴和信息，企业需要对未来的某些状态做出合理的预测。本文依据改进的二次指数平滑方法对某气田十个数据统计期间的操作成本进行平滑计算与预测，利用此方法改进过后的参数确定方法和优化后的计算过程对数据进行分析，按照二次指数平滑法预测规律确定预测均方差，在简化计算的基础上得出了合理的预测操作成本的数值，证明此方法行之有效，能够为企业的决策提供科学的预测结果和高精确度的信息与数据。

关键词：改进的二次指数平滑法  操作成本预测  指数平滑

1引言

气田的操作成本的预测是根据某油田或气田在过去几年内的操作成本结合该油田或气田的在过去的投资和勘探规模，综合其他各方面信息，合理建立其各事物之间的联系和相互作用的方式，从而得出该气田在未来一年或几年内的操作成本的大概值。科学合理的预测天然气的操作成本能够为气田企业的决策提供良好的借鉴，指明投资的方向和规模，帮助企业建立长期的市场远景，明确气田的开发周期，减少盲目投资的数量并节约相关成本等[1]。

目前国内学者在预测方面的研究成果比较多，具体到气田操作成本预测的方面则相对较少，相关预测方法也不适合于预测气田的操作成本。在气田操作成本预测中应用比较多的方法主要有操作成本递减率法，多元线性回归法，灰色模型预测法，模糊数学法，人工神经网络法，加权组合预测法等，上述方法在应用条件限制多，建模复杂以及运算机理繁琐或预测延迟等方面各具其一或更多，因而急需改进或开辟某方法新的运行和计算条件。

2二次指数平滑法与改进的二次指数平滑法

指数平滑法特别适合于时间序列的长期趋势变动的预测，因而也较适合于具有时间特性的气田操作成本的预测。二次指数平滑经过对原时间序列的两次修正，更加清除了时间序列的不规则变动，更能显示出时间序列的长期趋势性，在气田操作成本的预测中能得到更趋向准确的结果。二次指数平滑法的基本公式为： ，其中：为第t时期的二次指数平滑值， 一般取，为平滑常数（0<<1）。

注意：一次指数平滑法的公式为：（为某时期实际操作成本值），而在二次指数平滑法中出现了一次指数平滑法的平滑值，因此二次指数平滑法不能单独的进行预测，须与一次指数平滑数列相结合建立预测模型，然后进行相关的计算。

其预测模型（默认为线性趋势）为： ，其中：t为预测模型建立时所处时期，T为预测模型所处时期与预测期的间隔期，为平滑系数（由二次移动平均法平滑系数转化得出），且  ，，为第t+T时期预测值。

首先需要确定的值。在指数平滑法中，的值需要进行试算，由公式计算出各对应的，建立各自的预测模型，在此之后求出各对应的观察期的预测值，最后据此计算各所对应的预测均方差。取最小的预测均方差对应的作为二次指数平滑预测的平滑常数[1]。

由上述的二次指数平滑法公式可以发现，此计算方法计算过程繁多，参数多且参数的确定过程复杂计算量大，容易在计算的过程中出现失误而导致最终的结果出现偏差。学者陈武在二次指数平滑法的基础上，对其进行了优化和改进，创新了参数的确定方法，简化了二次指数平滑法的计算方法，优化了整式的运算过程。改进的二次指数平滑法基本公式及简要改进过程[2]为：

二次指数平滑法预测模型为：，即

将T=1，2，3……n分别代入上式，得出相应的预测结果。限于篇幅，此处不进行推理，只将结果录示如下：或：

3应用改进的二次指数平滑法的某气田天然气操作成本预测的计算

后述数据中假设2014年数据未知，按照上述预测方法预测14至16三年的操作成本，并先后取值为0.3和0.6进行试算（单位进行省略），取初始值其结果如下：

当=0.3时，按一次指数平滑法公式先计算一次指数平滑值。

，其余如表

按照二次指数法公式计算二次指数平滑值。

，其余如表

按照预测模型计算预测值（表2）： 

则，由以上数据可得最后一期即第十期的平滑系数：

，

则其预测模型为：

前十期的预测值亦根据上述模型求出：

，其余如表

（2）当=0.6时，与上述计算同理可得：

，其余如表

按照二次指数法公式计算二次指数平滑值。

，其余如表

则，由以上数据可得最后一期即第十期的平滑系数：

，

则其预测模型为：

与上同理：前十期的预测值为：，其余如表

归结为表格如下：

表1  某气田操作成本一、二次指数平滑值统计表         单位：千万元

注：由二次指数平滑法的原理可知，距离预测模型建立时期越远的数据，其预测精确度越小，因而在上述计算中，前6期因距离模型轴心（即第10期）比较远，精确度过小，因而在下述进行比较时，只选取轴心期周围的数据，即第7，8，9期的预测数据进行比较，平滑值不受此影响。

将上述数据做折线图可知，在实际的操作成本波动幅度比较大的时候，一、二次指数平滑方法计算得出的平滑值并不随之大幅度的波动，反而波动的幅度到了二次指数平滑之时更加趋小，由此可以得出一、二次指数平滑俱能稳定预测操作成本的波动，以二次指数平滑尤甚。而由预测值的变动趋势可观察出，前期的预测值几乎都呈递增趋势，这显然与实际操作成本值的变化趋势是不相符的，此数据因精确度小已经不予考虑，反观后几期，则=0.6时的预测值更加贴近实际值。

在对比的过程中，发现=0.3与=0.6时所计算而得的一、二次平滑值有明显的区别，并且有较大的差异。一、二次指数平滑之后虽然数值都有相应的减小，二次指数平滑减少的趋多，但在取值0.3的情况下，一、二次平滑值明显相距实际操作成本值甚远，反观取值0.6时，一、二次平滑值则跟实际操作成本相差不多。这也说明，的取值决定平滑值的结果和波动幅度，也决定预测的结果。可以肯定的是，假设选取的值较0.6更大，那么，平滑值则更加贴近实际操作成本值，直到取值为1，则平滑值与实际操作成本值相等。综上，则认为应选取=0.6为平滑常数。

检验：由于精确度的影响，只选取轴心期周围的数据，即第7，8，9期以及第10期的预测数据计算预测均方差。

，

可见，故选择=0.6，预测2005-2007年三年的操作成本：

2005年的预测操作成本：

2006年的预测操作成本：

2007年的预测操作成本：

由以上亦可得，当操作成本呈现有曲线变化的趋势时，上述方法的预测将出现些许精确度的降低，当有明显的曲线趋势变化时，则此方法将失效。

4结论

综上，改进的二次指数平滑法在进行数据的处理和计算的过程中，能够大大简化数据的计算过程，优化参数的计算方法并减少计算的步骤和计算量，在平滑值和预测值的计算上有着极大的优势和改进。当然，的确定方法依然有待改进，较小曲线趋势下的平滑法的改进亦是研究需要前进的方向。

参考文献：

[1]郭秀英.预测决策的理论与方法[M].北京：化学工业出版社，2010，9

[2]陈武.油田原油产量改进的二次指数最优预测方法研究[J].钻采工艺，2008，（4）：71-73