Affordable Access

Forecasting Volume of Sales During the Abnormal Time Period of COVID-19. An Investigation on How to Forecast, Where the Classical ARIMA Family of Models Fail / Estimering av försäljningsprognoser under den abnorma tidsperioden av coronapandemin

Authors
  • Ghawi, Christina
Publication Date
Jan 01, 2021
Source
DiVA - Academic Archive On-line
Keywords
Language
English
License
Green
External links

Abstract

During the COVID-19 pandemic, customer shopping habits have changed. Some industries experienced an abrupt shift during the pandemic outbreak while others navigate in new normal states. For some merchants, the highly-uncertain new phenomena of COVID-19 expresses as outliers in time series of volume of sales. As forecasting models tend to replicate past behavior of a series, outliers complicates the procedure of forecasting; the abnormal events tend to unreliably replicate in forecasts of the subsequent year(s). In this thesis, we investigate how to forecast volume of sales during the abnormal time period of COVID-19, where the classical ARIMA family of models produce unreliable forecasts. The research revolved around three time series exhibiting three types of outliers: a level shift, a transient change and an additive outlier. Upon detecting the time period of the abnormal behavior in each series, two experiments were carried out as attempts for increasing the predictive accuracy for the three extreme cases. The first experiment was related to imputing the abnormal data in the series and the second was related to using a combined model of a pre-pandemic and a post-abnormal forecast. The results of the experiments pointed at significant improvement of the mean absolute percentage error at significance level alpha=0.05 for the level shift when using a combined model compared to the pre-pandemic best-fit SARIMA model. Also, at significant improvement for the additive outlier when using a linear impute. For the transient change, the results pointed at no significant improvement in the predictive accuracy of the experimental models compared to the pre-pandemic best-fit SARIMA model. For the purpose of generalizing to large-scale conclusions of methods' superiority or feasibility for particular abnormal behaviors, empirical evaluations are required. The proposed experimental models were discussed in terms of reliability, validity and quality. By residual diagnostics, it was argued that the models were valid; however, that further improvements can be made. Also, it was argued that the models fulfilled desired attributes of simplicity, scaleability and flexibility. Due to the uncertain phenomena of the COVID-19 pandemic, it was suggested not to take the outputs as long-term reliable solutions. Rather, as temporary solutions requiring more frequent updating of forecasts. / Under coronapandemin har kundbeteenden och köpvanor förändrats. I vissa branscher upplevdes ett plötsligt skifte vid pandemiutbrottet och i andra navigerar handlare i nya normaltillstånd. För vissa handlare är förändringarna så pass distinkta att de yttrar sig som avvikelser i tidsserier över försäljningsvolym. Dessa avvikelser komplicerar prognosering. Då prognosmodeller tenderar att replikera tidsseriers tidigare beteenden, tenderas det avvikande beteendet att replikeras i försäljningsprognoser för nästkommande år. I detta examensarbete ämnar vi att undersöka tillvägagångssätt för att estimera försäljningsprognoser under den abnorma tidsperioden av COVID-19, då klassiska tidsseriemodeller felprognoserar. Detta arbete kretsade kring tre tidsserier som uttryckte tre avvikelsertyper: en nivåförskjutning, en övergående förändring och en additiv avvikelse. Efter att ha definierat en specifik tidsperiod relaterat till det abnorma beteendet i varje tidsserie, utfördes två experiment med syftet att öka den prediktiva noggrannheten för de tre extremfallen. Det första experimentet handlade om att ersätta den abnorma datan i varje serie och det andra experimentet handlade om att använda en kombinerad pronosmodell av två estimerade prognoser, en pre-pandemisk och en post-abnorm. Resultaten av experimenten pekade på signifikant förbättring av ett absolut procentuellt genomsnittsfel för nivåförskjutningen vid användande av den kombinerade modellen, i jämförelse med den pre-pandemiskt bäst passande SARIMA-modellen. Även, signifikant förbättring för den additiva avvikelsen vid ersättning av abnorm data till ett motsvarande linjärt polynom. För den övergående förändringen pekade resultaten inte på en signifikant förbättring vid användande av de experimentella modellerna. För att generalisera till storskaliga slutsatser giltiga för specifika avvikande beteenden krävs empirisk utvärdering. De föreslagna modellerna diskuterades utifrån tillförlitlighet, validitet och kvalitet. Modellerna uppfyllde önskvärda kvalitativa attribut såsom enkelhet, skalbarhet och flexibilitet. På grund av hög osäkerhet i den nuvarande abnorma tidsperioden av coronapandemin, föreslogs det att inte se prognoserna som långsiktigt pålitliga lösningar, utan snarare som tillfälliga tillvägagångssätt som regelbundet kräver om-prognosering.

Report this publication

Statistics

Seen <100 times