Prediktion av kunduppsägelser med hjälp av tidsseriedata

Customer churn is problematic for any business trying to expand their customer base. The acquisition of new customers to replace churned ones are associated with additional costs, whereas taking measures to retain existing customers may prove more cost efficient. As such, it is of interest to estimate the time until the occurrence of a potential churn for every customer in order to take preventive measures. The application of deep learning and machine learning to this type of problem using time series data is relatively new and there is a lot of recent research on this topic. This thesis is based on the assumption that early signs of churn can be detected by the temporal changes in customer behavior. Recurrent neural networks and more specifically long short-term memory (LSTM) and gated recurrent unit (GRU) are suitable contenders since they are designed to take the sequential time aspect of the data into account. Random forest (RF) and stochastic vector machine (SVM) are machine learning models that are frequently used in related research. The problem is solved through a classification approach, and a comparison is done with implementations using LSTM, GRU, RF, and SVM. According to the results, LSTM and GRU perform similarly while being slightly better than RF and SVM in the task of predicting customers that will churn in the coming six months, and that all models could potentially lead to cost savings according to simulations (using non-official but reasonable costs assigned to each prediction outcome). Predicting the time until churn is a more difficult problem and none of the models can give reliable estimates, but all models are significantly better than random predictions. Kundbortfall är problematiskt för företag som försöker expandera sin kundbas. Förvärvandet av nya kunder för att ersätta förlorade kunder är associerat med extra kostnader, medan vidtagandet av åtgärder för att behålla kunder kan visa sig mer lönsamt. Som så är det av intresse att för varje kund ha pålitliga tidsestimat till en potentiell uppsägning kan tänkas inträffa så att förebyggande åtgärder kan vidtas. Applicerandet av djupinlärning och maskininlärning på denna typ av problem som involverar tidsseriedata är relativt nytt och det finns mycket ny forskning kring ämnet. Denna uppsats är baserad på antagandet att tidiga tecken på kundbortfall kan upptäckas genom kunders användarmönster över tid. Reccurent neural networks och mer specifikt long short-term memory (LSTM) och gated recurrent unit (GRU) är lämpliga modellval eftersom de är designade att ta hänsyn till den sekventiella tidsaspekten i tidsseriedata. Random forest (RF) och stochastic vector machine (SVM) är maskininlärningsmodeller som ofta används i relaterad forskning. Problemet löses genom en klassificeringsapproach, och en jämförelse utförs med implementationer av LSTM, GRU, RF och SVM. Resultaten visar att LSTM och GRU presterar likvärdigt samtidigt som de presterar bättre än RF och SVM på problemet om att förutspå kunder som kommer att säga upp sig inom det kommande halvåret, och att samtliga modeller potentiellt kan leda till kostnadsbesparingar enligt simuleringar (som använder icke-officiella men rimliga kostnader associerat till varje utfall). Att förutspå tid till en kunduppsägning är ett svårare problem och ingen av de framtagna modellerna kan ge pålitliga tidsestimat, men alla är signifikant bättre än slumpvisa gissningar