Explainable Machine Learning Models for Demand Forecasting and Inventory Management in Smart Commerce

计算机科学 反事实思维 人工智能 需求预测 机器学习 库存管理 运筹学 采购 报童模式 库存(枪支) 变压器 延期 缺货 库存控制 提前期 证券交易所 数据挖掘 深度学习
作者
Dr. Syed Hassan Imam Gardezi,Ghada Elkady,Aicha Hussein,Dr. Nidal Al Said,Quazi Taif Sadat
出处
期刊:CRC Press eBooks [CRC Press]
卷期号:: 83-87
标识
DOI:10.1201/9781042009053-20
摘要

Smart commerce requires demand forecasting that are highly accurate and transparent. However, the deep learning models operate as black boxes and struggles to justify inventory decisions. To achieve both these aims, this paper presents a hybrid model that combines Temporal Fusion Transformer (TFT) with stabilized SHAP and counterfactual explanations. TFT is trained on an IoT-augmented Walmart data (5 stores, 100 items, 1,431 days) and adds a temporal regularization loss that decreases SHAP explanation variance by 42.3 percent to 18.1 percent. An innovative closed-form derivative conditions SHAP values on sensitivity of inventory cost, which facilitates gradient-based policy optimization. The framework has 8.3% MAPE and 91.2% directional accuracy, which is 1.2 percentage points higher than N-BEATS. XAI-optimized inventory policies lowered safety stock by 16.8% and still provide 98.5% service in a 180-day randomized trial, which resulted in a 12.4k cost savings per product. The system achieves SLAs of 142 ms at 142 ms of latency deployed using FastAPI and MLflow. This presents the earliest, auditable, deployable, explainable automated replenishment, EU AI Act transparency requirements alongside providing quantifiable financial results in smart business settings.

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