Intermittent demand forecasting poses unique challenges due to sparse observations, cold-start items, and obsolescence. Classical models such as Croston, SBA, and the Teunter-Syntetos-Babai (TSB) method provide simple heuristics but lack a principled generative foundation. Deep learning models address these limitations but often require large datasets and sacrifice interpretability. We introduce TSB-HB, a hierarchical Bayesian extension of TSB. Demand occurrence is modeled with a Beta-Binomial distribution, while nonzero demand sizes follow a Log-Normal distribution. Crucially, hierarchical priors enable partial pooling across items, stabilizing estimates for sparse or cold-start series while preserving heterogeneity. This framework yields a fully generative and interpretable model that generalizes classical exponential smoothing. On the UCI Online Retail dataset, TSB-HB achieves lower RMSE and RMSSE than Croston, SBA, TSB, ADIDA, IMAPA, ARIMA and Theta, and on a subset of the M5 dataset it outperforms all classical baselines we evaluate. The model provides calibrated probabilistic forecasts and improved accuracy on intermittent and lumpy items by combining a generative formulation with hierarchical shrinkage, while remaining interpretable and scalable.


翻译:间歇性需求预测因观测数据稀疏、冷启动商品和商品淘汰等问题面临独特挑战。Croston、SBA及Teunter-Syntetos-Babai(TSB)等经典模型提供了简单的启发式方法,但缺乏严谨的生成式理论基础。深度学习模型虽能解决这些局限,但通常需要大规模数据集且牺牲了可解释性。本文提出TSB-HB——TSB模型的分层贝叶斯扩展。需求发生事件通过Beta-二项分布建模,非零需求量则服从对数正态分布。关键创新在于分层先验实现了商品间的部分池化,在保持异质性的同时稳定了稀疏序列或冷启动序列的估计。该框架构建了完全生成式且可解释的模型,推广了经典指数平滑方法。在UCI在线零售数据集上,TSB-HB的RMSE和RMSSE均低于Croston、SBA、TSB、ADIDA、IMAPA、ARIMA及Theta方法;在M5数据集的子集上,其表现优于所有评估的经典基线模型。该模型通过结合生成式建模与分层收缩技术,为间歇性和波动性商品提供了校准的概率预测及更高的精度,同时保持可解释性与可扩展性。

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