ForeDroid: Ανάπτυξη εφαρμογής προβλέψεων χρονοσειρών για φορητές συσκευές

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία στοχεύει στο σχεδιασμό και την υλοποίηση μιας εφαρμογής προβλέψεων για φορητές συσκευές. Η ταχεία ανάπτυξη της επιστήμης των προβλέψεων σε συνδυασμό με την άνθιση της πληροφορικής, καθιστά τα λογισμικά παραγωγής επιχειρησιακών προβλέψεων βασικά εργαλεία στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Η εφαρμογή ForeDroid που προτείνεται, αποτελεί ένα ολοκληρωμένο σύστημα προβλέψεων για φορητές συσκευές, έξυπνα κινητά τηλέφωνα και ταμπλέτες, ικανό να το χειριστεί οποιοσδήποτε χρήστης, ανεξαρτήτως από την εξοικείωσή του με τον τομέα των προβλέψεων.

Εισαγωγικά, παρουσιάζεται η σύγχρονη επικρατούσα κατάσταση στον κλάδο των λογισμικών παραγωγής προβλέψεων, με ιδιαίτερη έμφαση στην ανάγκη που καλείται να καλύψει η συγκεκριμένη εφαρμογή. Στη συνέχεια, περιγράφονται οι σημαντικότερες έννοιες των προβλέψεων, ενώ αναπτύσσονται τα χαρακτηριστικά των χρονοσειρών και η διαδικασία επεξεργασίας τους που προηγείται της πρόβλεψης. Ύστερα από έκθεση των μεθόδων πρόβλεψης που θα χρησιμοποιηθούν, παρουσιάζονται δείκτες μέτρησης της ακρίβειας και περιγράφεται η διαδικασία επιλογής της καταλληλότερης κάθε φορά τεχνικής, μέσω ελαχιστοποίησης του σφάλματος.

Μέσω βασικών αρχών της Τεχνολογίας Λογισμικού, πραγματοποιείται έπειτα ο σχεδιασμός και περιγράφεται η υλοποίηση της εφαρμογής. Γίνεται αναλυτική παρουσίαση των διαφορετικών τρόπων χρήσης της εφαρμογής μέσω UML διαγραμμάτων, ενώ περιλαμβάνεται και εκτενής καταγραφή των προδιαγραφών και των απαιτήσεων του σχεδιαζόμενου λογισμικού. Η εισαγωγή των χρονοσειρών και των χαρακτηριστικών τους πραγματοποιείται με τρεις τρόπους. Πέραν των συμβατικών μεθόδων χειροκίνητης εισαγωγής και φόρτωσης αρχείου δεδομένων, υποστηρίζεται η ψηφιοποίηση γραφημάτων που προέρχονται από λήψη φωτογραφίας, με σκοπό την προέκτασή τους. Κλάσεις για τη γραφική αναπαράσταση των παραγόμενων προβλέψεων, τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων, καθώς και την αποθήκευση και το διαμοιρασμό τους σε κοινωνικά δίκτυα και μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου έχουν συμπεριληφθεί στην εφαρμογή.

Τέλος, καταγράφονται τα αποτελέσματα από τη χρήση της εφαρμογής από πραγματικούς χρήστες με διαφορετική εξοικείωση με τον τομέα των προβλέψεων και προτείνονται ιδέες για μελλοντική εξέλιξη του ForeDroid. Συμπεριλαμβάνεται επίσης εγχειρίδιο χρήσης της υλοποιημένης εφαρμογής.

Λέξεις Κλειδιά: Τεχνικές Προβλέψεων, Εφαρμογή Παραγωγής Προβλέψεων, Φορητές Συσκευές, Εφαρμογή Android

The aim of this thesis focuses on the design and implementation of a forecasting support system for mobile devices. The rapid development of the forecasting field, as well as the improvement that Information Technology has known during the last years, make business forecasting software an indispensable tool in decision making. The proposed application, ForeDroid, is an integrated forecasting support system for mobile devices, smart phones and tablets, able to be handled by any user regardless of their familiarization with forecasting.

First of all, the contemporary situation in the field of forecasting software is presented, with particular emphasis given on the need to be covered by the proposed application. After describing the main notions of forecasting, the authors present the time series characteristics, as well as the data preprocess that precedes the forecast. Moreover, the exposure of the forecasting methods that will be used is followed by definition of important accuracy metrics and description of the best technique's selection process, which is realized through error minimization.

Furthermore, the design and implementation of the application takes place according to basic Software Engineering principles. Detailed explanation of the various cases of use is given through UML diagrams, while extensive software requirements specifications are mentioned. The import of the time series and their individual characteristics is designed to support three different ways. Apart from conventional methods of manual and file import, the application makes possible the digitization of photos of graphs, so that they can be extrapolated to the future. Specific classes for graphical representation of generated forecasts, statistical analysis as well as saving and sharing of the results via email and social networks are implemented.

Finally, the experience of real users with different forecasting scientific background, who were asked to use the application, is recorded and ideas for future evolution of ForeDroid are suggested. A user manual of the implemented application is also included.

Key words: forecasting techniques, forecasting support system, mobile devices, Android application