Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santos, João Lucas Ferreira dos
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34461
Resumo: This work investigated the use of a range of models aimed at forecasting WTI crude oil prices, emphasizing their importance to financial markets and the global economy. The main objective was to develop predictive models using time series analysis techniques, such as Autoregressive (AR), Autoregressive Moving Average (ARMA), and Autore- gressive Integrated Moving Average (ARIMA), in addition to ARMA variants adjusted by Genetic Algorithms (ARMA-GA) and Particle Swarm Optimization (ARMA-PSO). Expo- nential smoothing techniques, including SES, Holt, and Holt-Winters, in both additive and multiplicative forms, were also addressed. The models were integrated using en- semble techniques, through mean, median, Moore-Penrose pseudo-inverse, as well as weighted averages with GA and PSO. The adopted methodology included preprocessing that applied techniques to ensure data stationarity, essential for reliable modeling. The results indicated that for one-step-ahead forecasts, the weighted average ensemble with PSO outperformed traditional models in terms of MSE, MAE, and MAPE. For multi- step forecasts (3, 6, 9, and 12), the ensemble with the Moore-Penrose pseudo-inverse showed better results. This study demonstrated the effectiveness of combining predictive models to forecast future WTI crude oil prices, providing a useful tool for analysis and applications. Thus, it becomes evident that it is possible to expand the application idea of linear nature models. It is recommended to explore these techniques in other variables to assess the robustness of ensemble methods and to introduce nonlinear models for evaluation.
id UTFPR-12_4bd98c0c4ae6fcf074e3092c107da629
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/34461
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTIComparison between Box & Jenkins, smoothing and ensembles models: a study for forecasting the price of WTI crude oilPetróleoPreços - DeterminaçãoAnálise de séries temporaisModelos lineares (Estatística)HeurísticaPetroleumBasing-point systemTime-series analysisLinear models (Statistics)HeuristicCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAOEngenharia de ProduçãoThis work investigated the use of a range of models aimed at forecasting WTI crude oil prices, emphasizing their importance to financial markets and the global economy. The main objective was to develop predictive models using time series analysis techniques, such as Autoregressive (AR), Autoregressive Moving Average (ARMA), and Autore- gressive Integrated Moving Average (ARIMA), in addition to ARMA variants adjusted by Genetic Algorithms (ARMA-GA) and Particle Swarm Optimization (ARMA-PSO). Expo- nential smoothing techniques, including SES, Holt, and Holt-Winters, in both additive and multiplicative forms, were also addressed. The models were integrated using en- semble techniques, through mean, median, Moore-Penrose pseudo-inverse, as well as weighted averages with GA and PSO. The adopted methodology included preprocessing that applied techniques to ensure data stationarity, essential for reliable modeling. The results indicated that for one-step-ahead forecasts, the weighted average ensemble with PSO outperformed traditional models in terms of MSE, MAE, and MAPE. For multi- step forecasts (3, 6, 9, and 12), the ensemble with the Moore-Penrose pseudo-inverse showed better results. This study demonstrated the effectiveness of combining predictive models to forecast future WTI crude oil prices, providing a useful tool for analysis and applications. Thus, it becomes evident that it is possible to expand the application idea of linear nature models. It is recommended to explore these techniques in other variables to assess the robustness of ensemble methods and to introduce nonlinear models for evaluation.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Este trabalho investigou a utilização de uma gama de modelos com vistas a realizar previsões do preço do petróleo bruto WTI, enfatizando sua importância para os mercados financeiros e a economia global. O principal objetivo foi desenvolver modelos preditivos utilizando técnicas de análise de séries temporais, como o Autorregressivo (AR), autorregressivo de médias móveis ARMA, autorregressivo integrado de médias móveis (ARIMA), além das variantes ARMA ajustadas por algoritmos genéticos (ARMA- AG) e otimização por enxame de partículas (ARMA-PSO). Técnicas de suavização exponencial, incluindo SES, Holt, e Holt-Winters, nas formas aditiva e multiplicativa, também foram abordadas. Os modelos foram integrados por meio de técnicas de ensemble, por meio de média, mediana, pseudo-inversa de Moore-Penrose, além de médias ponderadas com AG e PSO. A metodologia adotada incluiu um pré-processamento que aplicou técnicas para assegurar a estacionariedade dos dados, essencial para a confiabilidade na modelagem. Os resultados indicaram que para previsões de um passo à frente, o ensemble de média ponderada com PSO superou os modelos tradicionais em termos de MSE, MAE e MAPE. Para previsões de múltiplos passos (3, 6, 9 e 12), o ensemble com a pseudo-inversa de Moore-Penrose apresentou melhores resultados. Este estudo mostrou a eficácia de se combinar modelos preditores para prever valores futuros nos preços do petróleo WTI, oferecendo uma ferramenta útil para análise e aplicações. De tal sorte, fica evidente que é possível expandir a idéia de aplicação de modelos de natureza linear. Recomenda-se a exploração destas técnicas em outras variáveis para avaliar a robustez dos métodos ensembles além de introduzir modelos não lineares para a avaliação.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de ProduçãoUTFPRSiqueira, Hugo Valadareshttps://orcid.org/0000-0002-1278-4602http://lattes.cnpq.br/6904980376005290Kachba, Yslene Rochahttps://orcid.org/0000-0002-8320-4783http://lattes.cnpq.br/8481494957291357Siqueira, Hugo Valadareshttps://orcid.org/0000-0002-1278-4602http://lattes.cnpq.br/6904980376005290Trojan, Flaviohttps://orcid.org/0000-0003-2274-5321http://lattes.cnpq.br/1688457940211697Assis, Laura Silva dehttps://orcid.org/0009-0006-2263-1761http://lattes.cnpq.br/5422223061528938Santos, João Lucas Ferreira dos2024-08-14T16:57:20Z2024-08-14T16:57:20Z2024-07-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTOS, João Lucas Ferreira dos. Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34461porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2024-08-15T06:09:50Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/34461Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2024-08-15T06:09:50Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
Comparison between Box & Jenkins, smoothing and ensembles models: a study for forecasting the price of WTI crude oil
title Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
spellingShingle Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
Santos, João Lucas Ferreira dos
Petróleo
Preços - Determinação
Análise de séries temporais
Modelos lineares (Estatística)
Heurística
Petroleum
Basing-point system
Time-series analysis
Linear models (Statistics)
Heuristic
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
Engenharia de Produção
title_short Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
title_full Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
title_fullStr Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
title_full_unstemmed Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
title_sort Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI
author Santos, João Lucas Ferreira dos
author_facet Santos, João Lucas Ferreira dos
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Siqueira, Hugo Valadares
https://orcid.org/0000-0002-1278-4602
http://lattes.cnpq.br/6904980376005290
Kachba, Yslene Rocha
https://orcid.org/0000-0002-8320-4783
http://lattes.cnpq.br/8481494957291357
Siqueira, Hugo Valadares
https://orcid.org/0000-0002-1278-4602
http://lattes.cnpq.br/6904980376005290
Trojan, Flavio
https://orcid.org/0000-0003-2274-5321
http://lattes.cnpq.br/1688457940211697
Assis, Laura Silva de
https://orcid.org/0009-0006-2263-1761
http://lattes.cnpq.br/5422223061528938
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, João Lucas Ferreira dos
dc.subject.por.fl_str_mv Petróleo
Preços - Determinação
Análise de séries temporais
Modelos lineares (Estatística)
Heurística
Petroleum
Basing-point system
Time-series analysis
Linear models (Statistics)
Heuristic
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
Engenharia de Produção
topic Petróleo
Preços - Determinação
Análise de séries temporais
Modelos lineares (Estatística)
Heurística
Petroleum
Basing-point system
Time-series analysis
Linear models (Statistics)
Heuristic
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
Engenharia de Produção
description This work investigated the use of a range of models aimed at forecasting WTI crude oil prices, emphasizing their importance to financial markets and the global economy. The main objective was to develop predictive models using time series analysis techniques, such as Autoregressive (AR), Autoregressive Moving Average (ARMA), and Autore- gressive Integrated Moving Average (ARIMA), in addition to ARMA variants adjusted by Genetic Algorithms (ARMA-GA) and Particle Swarm Optimization (ARMA-PSO). Expo- nential smoothing techniques, including SES, Holt, and Holt-Winters, in both additive and multiplicative forms, were also addressed. The models were integrated using en- semble techniques, through mean, median, Moore-Penrose pseudo-inverse, as well as weighted averages with GA and PSO. The adopted methodology included preprocessing that applied techniques to ensure data stationarity, essential for reliable modeling. The results indicated that for one-step-ahead forecasts, the weighted average ensemble with PSO outperformed traditional models in terms of MSE, MAE, and MAPE. For multi- step forecasts (3, 6, 9, and 12), the ensemble with the Moore-Penrose pseudo-inverse showed better results. This study demonstrated the effectiveness of combining predictive models to forecast future WTI crude oil prices, providing a useful tool for analysis and applications. Thus, it becomes evident that it is possible to expand the application idea of linear nature models. It is recommended to explore these techniques in other variables to assess the robustness of ensemble methods and to introduce nonlinear models for evaluation.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-08-14T16:57:20Z
2024-08-14T16:57:20Z
2024-07-03
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv SANTOS, João Lucas Ferreira dos. Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34461
identifier_str_mv SANTOS, João Lucas Ferreira dos. Comparação entre modelos Box & Jenkins, suavização e ensembles: um estudo para previsão do preço do petróleo bruto WTI. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34461
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498367913721856