Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Delineamento de experimentos no treinamento de redes neurais artificiais para o problema de previsão de séries temporais não lineares
Autor(es): GIGLIO, José Euclides Fernandes
Primeiro Orientador: BALESTRASSI, Pedro Paulo
Resumo: Uma série temporal é definida como uma coleção de observações de uma variável ao longo do tempo, cuja ordem dos dados é de fundamental importância devido a dependência entre estes valores consecutivos. A análise destes dados, e o entendimento desta correlação, é um importante instrumento no entendimento de fenômenos em diversas ciências, como Economia, Engenharias e Gestão de Operações, onde preços, demandas e valores são estas variáveis. A modelagem desta sequência de dados proporciona a sua utilização no objetivo de, com base nos dados históricos, realizar previsões para períodos futuros. Esta relação consecutiva pode ser considerada complexa e, não incomum, não lineares. O uso de Redes Neurais Artificiais tem se provado cada vez mais eficaz em estabelecer reconhecimento de padrões, modelagem e a previsão de valores futuros. Os programas estatísticos disponíveis no mercado disponibilizam ferramentas de uso amigável e de resultados demonstrados em diversos científicos disponíveis em publicações, porém o número de fatores e níveis que são disponibilizados para utilização durante o treinamento das Redes Neurais Artificiais, o que pode nos apontar a necessidade de centenas de anos para executarmos todas as combinações possíveis. Neste estudo a metodologia estatística de Delineamento de Experimentos (Design of Experiments - DOE) é aplicada com o propósito de determinar os melhores parâmetros de uma Rede Neural Artificial para a previsão de séries temporais não lineares e, assim, reduzir significativamente o tempo necessário para se apontar a escolha da melhor Rede Neural Artificial capaz de resolver nosso problema de previsão. Ao invés de utilizarmos a técnica mais comum de treinamento de uma Rede Neural Artificial, ou seja, o método empírico, o DOE é proposto para ser a melhor metodologia. A principal motivação para esta dissertação foi a previsão de séries temporais sazonais não lineares - que está relacionada com muitos problemas reais, tais como carga elétrica de curto prazo, preços diários e retornos, consumo de água, etc. Um estudo de caso é apresentado. O objetivo foi cumprido quando se comprovou atingir resultados de erros, entre previsão e valor real, menores para a Rede Neural Artificial do que o erro alcançado com o modelo.
Abstract: A time series is defined as a collection of observations of a variable over time, whose data order has a fundamental importance due to the dependence between these consecutive values. The analysis of these data, and the understanding of this correlation, is an important tool in understanding phenomena in various sciences, such as Economics, Engineering and Operations Management, where prices, demands and values are these variables. The modeling of this data sequence provides its use in order to, based on historical data, make predictions for future periods. This consecutive relationship can be considered complex and, not uncommonly, non-linear. The use of Artificial Neural Networks has proven increasingly effective in establishing pattern recognition, modeling and predicting future values. The statistical programs available on the market provide user-friendly tools and results demonstrated in several scientific available in publications, but the number of factors and levels that are available for use during the training of Artificial Neural Networks, which may indicate the need for hundreds of years to execute every possible combination. In this study, the statistical methodology of Design of Experiments (DOE) is applied in order to determine the best parameters of an Artificial Neural Network for the prediction of non-linear time series and, thus, significantly reduce the time needed to point out the choice of the best Artificial Neural Network capable of solving our prediction problem. Instead of using the most common technique for training an Artificial Neural Network, that is, the empirical method, DOE is proposed to be the best methodology. The main motivation for this dissertation was the prediction of non-linear seasonal time series - which is related to many real problems, such as short-term electrical load, daily prices and returns, water consumption, etc. A case study is presented. The objective was fulfilled when it was proved to reach error results, between prediction and real value, smaller for the Artificial Neural Network than the error reached with the model.
Palavras-chave: Previsão
Delineamento de experimentos
Rede neural artificial
Séries temporais não lineares
DOE
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Produção
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2506
Data do documento: 29-Jul-2021
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