Inventory Management and Demand Forecasting Improvement of a Forecasting Model Based on Artificial Neural Networks

Forecasting is predicting or estimating a future event or trend. Supply chains have been constantly growing in most countries ever since the industrial revolution of the 18th century. As the competitiveness between supply chains intensifies day by day, companies are shifting their focus to predictive analytics techniques to minimize costs and boost productivity and profits. Excessive inventory (overstock) and stock outs are very significant issues for suppliers. Excessive inventory levels can lead to loss of revenue because the company's capital is tied up in excess inventory. Excess inventory can also lead to increased storage, insurance costs and labor as well as lower and degraded quality based on the nature of the product. Shortages or out of stock can lead to lost sales and a decline in customer contentment and loyalty to the store. If clients are unable to find the right products on the shelves, they may switch to another vendor or purchase alternative items. Demand forecasting is valuable for planning, scheduling and improving the coordination of all supply chain activities. This paper discusses the use of neural networks for seasonal time series forecasting. Our objective is to evaluate the contribution of the correct choice of the transfer function by proposing a new form of the transfer function to improve the quality of the forecast

Probabilistic forecasting of heterogeneous consumer transaction-sales time series

We present new Bayesian methodology for consumer sales forecasting. With a focus on multi-step ahead forecasting of daily sales of many supermarket items, we adapt dynamic count mixture models to forecast individual customer transactions, and introduce novel dynamic binary cascade models for predicting counts of items per transaction. These transactions-sales models can incorporate time-varying trend, seasonal, price, promotion, random effects and other outlet-specific predictors for individual items. Sequential Bayesian analysis involves fast, parallel filtering on sets of decoupled items and is adaptable across items that may exhibit widely varying characteristics. A multi-scale approach enables information sharing across items with related patterns over time to improve prediction while maintaining scalability to many items. A motivating case study in many-item, multi-period, multi-step ahead supermarket sales forecasting provides examples that demonstrate improved forecast accuracy in multiple metrics, and illustrates the benefits of full probabilistic models for forecast accuracy evaluation and comparison. Keywords: Bayesian forecasting; decouple/recouple; dynamic binary cascade; forecast calibration; intermittent demand; multi-scale forecasting; predicting rare events; sales per transaction; supermarket sales forecastingComment: 23 pages, 5 figures, 1 tabl

A Greedy Aggregation-decomposition Method for Intermittent Demand Forecasting in Fashion Retailing

10.1016/j.ejor.2018.02.029European Journal of Operational Research2693860-86

Improving Demand Forecasting: The Challenge of Forecasting Studies Comparability and a Novel Approach to Hierarchical Time Series Forecasting

Bedarfsprognosen sind in der Wirtschaft unerlässlich. Anhand des erwarteten Kundenbe-darfs bestimmen Firmen beispielsweise welche Produkte sie entwickeln, wie viele Fabri-ken sie bauen, wie viel Personal eingestellt wird oder wie viel Rohmaterial geordert wer-den muss. Fehleinschätzungen bei Bedarfsprognosen können schwerwiegende Auswir-kungen haben, zu Fehlentscheidungen führen, und im schlimmsten Fall den Bankrott einer Firma herbeiführen. Doch in vielen Fällen ist es komplex, den tatsächlichen Bedarf in der Zukunft zu antizipie-ren. Die Einflussfaktoren können vielfältig sein, beispielsweise makroökonomische Ent-wicklung, das Verhalten von Wettbewerbern oder technologische Entwicklungen. Selbst wenn alle Einflussfaktoren bekannt sind, sind die Zusammenhänge und Wechselwirkun-gen häufig nur schwer zu quantifizieren. Diese Dissertation trägt dazu bei, die Genauigkeit von Bedarfsprognosen zu verbessern. Im ersten Teil der Arbeit wird im Rahmen einer überfassenden Übersicht über das gesamte Spektrum der Anwendungsfelder von Bedarfsprognosen ein neuartiger Ansatz eingeführt, wie Studien zu Bedarfsprognosen systematisch verglichen werden können und am Bei-spiel von 116 aktuellen Studien angewandt. Die Vergleichbarkeit von Studien zu verbes-sern ist ein wesentlicher Beitrag zur aktuellen Forschung. Denn anders als bspw. in der Medizinforschung, gibt es für Bedarfsprognosen keine wesentlichen vergleichenden quan-titativen Meta-Studien. Der Grund dafür ist, dass empirische Studien für Bedarfsprognosen keine vereinheitlichte Beschreibung nutzen, um ihre Daten, Verfahren und Ergebnisse zu beschreiben. Wenn Studien hingegen durch systematische Beschreibung direkt miteinan-der verglichen werden können, ermöglicht das anderen Forschern besser zu analysieren, wie sich Variationen in Ansätzen auf die Prognosegüte auswirken – ohne die aufwändige Notwendigkeit, empirische Experimente erneut durchzuführen, die bereits in Studien beschrieben wurden. Diese Arbeit führt erstmals eine solche Systematik zur Beschreibung ein. Der weitere Teil dieser Arbeit behandelt Prognoseverfahren für intermittierende Zeitreihen, also Zeitreihen mit wesentlichem Anteil von Bedarfen gleich Null. Diese Art der Zeitreihen erfüllen die Anforderungen an Stetigkeit der meisten Prognoseverfahren nicht, weshalb gängige Verfahren häufig ungenügende Prognosegüte erreichen. Gleichwohl ist die Rele-vanz intermittierender Zeitreihen hoch – insbesondere Ersatzteile weisen dieses Bedarfs-muster typischerweise auf. Zunächst zeigt diese Arbeit in drei Studien auf, dass auch die getesteten Stand-der-Technik Machine Learning Ansätze bei einigen bekannten Datensät-zen keine generelle Verbesserung herbeiführen. Als wesentlichen Beitrag zur Forschung zeigt diese Arbeit im Weiteren ein neuartiges Verfahren auf: Der Similarity-based Time Series Forecasting (STSF) Ansatz nutzt ein Aggregation-Disaggregationsverfahren basie-rend auf einer selbst erzeugten Hierarchie statistischer Eigenschaften der Zeitreihen. In Zusammenhang mit dem STSF Ansatz können alle verfügbaren Prognosealgorithmen eingesetzt werden – durch die Aggregation wird die Stetigkeitsbedingung erfüllt. In Expe-rimenten an insgesamt sieben öffentlich bekannten Datensätzen und einem proprietären Datensatz zeigt die Arbeit auf, dass die Prognosegüte (gemessen anhand des Root Mean Square Error RMSE) statistisch signifikant um 1-5% im Schnitt gegenüber dem gleichen Verfahren ohne Einsatz von STSF verbessert werden kann. Somit führt das Verfahren eine wesentliche Verbesserung der Prognosegüte herbei. Zusammengefasst trägt diese Dissertation zum aktuellen Stand der Forschung durch die zuvor genannten Verfahren wesentlich bei. Das vorgeschlagene Verfahren zur Standardi-sierung empirischer Studien beschleunigt den Fortschritt der Forschung, da sie verglei-chende Studien ermöglicht. Und mit dem STSF Verfahren steht ein Ansatz bereit, der zuverlässig die Prognosegüte verbessert, und dabei flexibel mit verschiedenen Arten von Prognosealgorithmen einsetzbar ist. Nach dem Erkenntnisstand der umfassenden Literatur-recherche sind keine vergleichbaren Ansätze bislang beschrieben worden

Retail forecasting: research and practice

This paper first introduces the forecasting problems faced by large retailers, from the strategic to the operational, from the store to the competing channels of distribution as sales are aggregated over products to brands to categories and to the company overall. Aggregated forecasting that supports strategic decisions is discussed on three levels: the aggregate retail sales in a market, in a chain, and in a store. Product level forecasts usually relate to operational decisions where the hierarchy of sales data across time, product and the supply chain is examined. Various characteristics and the influential factors which affect product level retail sales are discussed. The data rich environment at lower product hierarchies makes data pooling an often appropriate strategy to improve forecasts, but success depends on the data characteristics and common factors influencing sales and potential demand. Marketing mix and promotions pose an important challenge, both to the researcher and the practicing forecaster. Online review information too adds further complexity so that forecasters potentially face a dimensionality problem of too many variables and too little data. The paper goes on to examine evidence on the alternative methods used to forecast product sales and their comparative forecasting accuracy. Many of the complex methods proposed have provided very little evidence to convince as to their value, which poses further research questions. In contrast, some ambitious econometric methods have been shown to outperform all the simpler alternatives including those used in practice. New product forecasting methods are examined separately where limited evidence is available as to how effective the various approaches are. The paper concludes with some evidence describing company forecasting practice, offering conclusions as to the research gaps but also the barriers to improved practice