Το dataset προέρχεται από το Kaggle και αφορά πελάτες τραπεζών. Περιλαμβάνει 10000 εγγραφές/πελάτες τράπεζας το οποίο αποτελείται από 12 ανεξάρτητες μεταβλητές (χαρακτηριστικά πελατών) και 1 εξαρτημένη μεταβλητή, που δείχνει αν ένας πελάτης αποχωρεί (churn) ή παραμένει.
Περιλαμβάνει δημογραφικά, οικονομικά και τραπεζικά δεδομένα, όπως η ηλικία, το φύλο, το υπόλοιπο του λογαριασμού και ο αριθμός των προϊόντων του. Σκοπός είναι να αναλυθούν οι παράγοντες που επηρεάζουν την αποχώρηση των πελατών, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για τον χρηματοοικονομικό τομέα.
Στον σύγχρονο τραπεζικό τομέα, η κατανόηση της συμπεριφοράς των πελατών αποτελεί βασικό στοιχείο ανταγωνιστικού πλεονεκτήματος. Οι τράπεζες επιδιώκουν να εντοπίσουν τους λόγους για τους οποίους οι πελάτες τους αποχωρούν και να αναπτύξουν στρατηγικές που θα ενισχύσουν τη διατήρηση τους.
Η ανάλυση του συγκεκριμένου dataset παρέχει τη δυνατότητα να αποκαλυφθούν πολύτιμα μοτίβα συμπεριφοράς. Μέσω της σύγκρισης μεταξύ πελατών που αποχώρησαν και αυτών που παρέμειναν, εντοπίζονται τάσεις, προφίλ υψηλού κινδύνου και κρίσιμα σημεία επαφής που επηρεάζουν την απόφαση του πελάτη.
Τα ευρήματα μπορούν να αξιοποιηθούν για τη λήψη στρατηγικών αποφάσεων σε διάφορους τομείς, όπως: - Στοχευμένες προωθητικές ενέργειες - Εξατομικευμένες υπηρεσίες εξυπηρέτησης - Ανάπτυξη νέων προϊόντων προσαρμοσμένων στις ανάγκες των πελατών
Η επιχειρηματική αναλυτική μετατρέπει τα δεδομένα σε δράση, βοηθώντας την τράπεζα να μειώσει την αποχώρηση πελατών και να ενισχύσει τη μακροχρόνια σχέση εμπιστοσύνης με αυτούς.
Κατά την ανάλυση του συνόλου δεδομένων, προκύπτουν κρίσιμα επιχειρηματικά ερωτήματα τα οποία μπορούν να υποστηρίξουν στρατηγικές αποφάσεις στον τραπεζικό τομέα:
Key Factors: Ποιες είναι οι βασικές παράμετροι που επηρεάζουν την αποχώρηση των πελατών;
Geographical Analysis: Πώς επηρεάζει η γεωγραφική τοποθεσία την πιθανότητα αποχώρησης;
Credit Score: Οι πελάτες με υψηλό πιστωτικό σκορ είναι λιγότερο πιθανό να αποχωρήσουν;
Product Usage: Ποιος είναι ο ρόλος της χρήσης πιστωτικής κάρτας στην παραμονή των πελατών;
Churn Prediction: Μπορούμε να προβλέψουμε με ακρίβεια ποιοι πελάτες θα αποχωρήσουν στο μέλλον;
Παρακάτω περιγράφονται οι μεταβλητές του dataset, μαζί με τους τύπους τους:
#Εισαγωγή dataset
Churn_Modeling <- read.csv("C:/Users/dadak/Documents/sxoli/Business_Analytics/Assignment2/Churn_Modelling.csv")## 'data.frame': 10002 obs. of 14 variables:
## $ RowNumber : int 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...
## $ CustomerId : int 15634602 15647311 15619304 15701354 15737888 15574012 15592531 15656148 15792365 15592389 ...
## $ Surname : chr "Hargrave" "Hill" "Onio" "Boni" ...
## $ CreditScore : int 619 608 502 699 850 645 822 376 501 684 ...
## $ Geography : chr "France" "Spain" "France" "France" ...
## $ Gender : chr "Female" "Female" "Female" "Female" ...
## $ Age : num 42 41 42 39 43 44 50 29 44 NA ...
## $ Tenure : int 2 1 8 1 2 8 7 4 4 2 ...
## $ Balance : num 0 83808 159661 0 125511 ...
## $ NumOfProducts : int 1 1 3 2 1 2 2 4 2 1 ...
## $ HasCrCard : int 1 0 1 0 NA 1 1 1 0 1 ...
## $ IsActiveMember : int 1 1 0 0 1 0 1 0 NA 1 ...
## $ EstimatedSalary: num 101349 112543 113932 93827 79084 ...
## $ Exited : int 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 ...
## [1] 10002 14
Σε αυτό το στάδιο πραγματοποιήθηκε έλεγχος για ελλιπείς τιμές και διπλότυπες εγγραφές στο dataset. Αρχικά, μέσω του παρακάτω διαγράμματος, εντοπίζονται οι μεταβλητές με κενά πεδία.
Figure1: Εμφάνιση ελλιπών τιμών ανά μεταβλητή
# Εύρεση και αφαίρεση διπλότυπων
# Πλήθος συνολικών γραμμών πριν
nrow_before <- nrow(Churn_Modeling)
# Πόσες διπλότυπες γραμμές υπάρχουν;
duplicates_found <- sum(duplicated(Churn_Modeling))
# Αφαίρεση διπλότυπων
Churn_Modeling <- Churn_Modeling[!duplicated(Churn_Modeling), ]
# Πλήθος συνολικών γραμμών μετά
nrow_after <- nrow(Churn_Modeling)
# Εκτύπωση αποτελεσμάτων
cat("Διπλότυπες εγγραφές που εντοπίστηκαν και αφαιρέθηκαν:", duplicates_found, "\n")## Διπλότυπες εγγραφές που εντοπίστηκαν και αφαιρέθηκαν: 2
## Γραμμές πριν: 10002 - Γραμμές μετά: 10000
Παρακάτω παρουσιάζονται βασικά περιγραφικά στατιστικά για τις
μεταβλητές CreditScore, Balance και
EstimatedSalary, καθώς και διαγράμματα box plot για την
ανίχνευση των outliers.
## CreditScore Balance EstimatedSalary
## Min. :350.0 Min. : 0 Min. : 11.58
## 1st Qu.:584.0 1st Qu.: 0 1st Qu.: 51002.11
## Median :652.0 Median : 97199 Median :100193.91
## Mean :650.5 Mean : 76486 Mean :100090.24
## 3rd Qu.:718.0 3rd Qu.:127644 3rd Qu.:149388.25
## Max. :850.0 Max. :250898 Max. :199992.48
#Δημιουργία boxplot για την μεταβλητή Credit Score
boxplot(Churn_Modeling$CreditScore,
main = "Outliers in Credit Score",
col = "lightblue")#Δημιουργία boxplot για την μεταβλητή Balance
boxplot(Churn_Modeling$Balance,
main = "Outliers in Balance",
col = "lightgreen")#Δημιουργία boxplot για την μεταβλητή Estimated Salary
boxplot(Churn_Modeling$EstimatedSalary,
main = "Outliers in Estimated Salary",
col = "orange")Οι παρακάτω παρατηρήσεις προκύπτουν από τη συσχέτιση μεταξύ ηλικίας και πιστωτικού σκορ σε σχέση με την αποχώρηση πελατών:
#Scatter plot πελατών βάσει ηλίκιας και πιστωτικού score
library(ggplot2)
ggplot(Churn_Modeling, aes(x = Age, y = CreditScore, color = factor(Exited))) +
geom_point() +
scale_color_manual(values = c("blue", "red"),
labels = c("Non-Churner", "Churner"),
name = "Churn Status") +
labs(title = "Age vs. Credit Score (Churners vs Non-Churners)",
x = "Age",
y = "Credit Score") +
theme_minimal()Figure 2: Ανάλυση Αποχωρήσεων βάσει Ηλικίας και Πιστωτικού Σκορ
Οι παρακάτω παρατηρήσεις προκύπτουν από την οπτικοποίηση του αριθμού προϊόντων και του υπολοίπου λογαριασμού ανά πελάτη:
-Όσα περισσότερα προϊόντα κατέχει ο πελάτης τόσο πιο πιθανό είναι να αποχωρήσει.
-Το υπόλοιπο του λογαριασμού δεν φαίνεται να σχετίζεται σημαντικά με την αποχώρηση
#Scatter plot πελατών βάσει το υπόλοιπο λογαριασμού και
#τον αριθμό προϊόντων
ggplot(Churn_Modeling, aes(x = NumOfProducts, y = Balance,
color = factor(Exited))) +
geom_jitter(width = 0.2, height = 0, size = 1.5) +
scale_color_manual(
values = c("blue", "red"),
labels = c("Non-Churner", "Churner"),
name = "Churn Status"
) +
labs(
title = "Number of Products vs. Balance (Churners vs Non-Churners)",
x = "Number of Products",
y = "Balance"
) +
theme_minimal()Figure 3: Συσχέτιση αποχωρήσεων με βάσει το υπόλοιπο λογαριασμού και τον αριθμό προϊόντων
Η παρακάτω γραφική απεικόνιση δείχνει τον αριθμό των πελατών που αποχωρούν (churners) και εκείνων που παραμένουν (non-churners) ανά χώρα:
#Bar chart πελατών ανα χώρα
ggplot(Churn_Modeling, aes(x = Geography, fill = factor(Exited))) +
geom_bar(position = "dodge") +
scale_fill_manual(
values = c("blue", "red"),
labels = c("Non-Churner", "Churner"),
name = "Churn Status"
) +
labs(
title = "Churn Rate by Geography",
x = "Country",
y = "Count"
) +
theme_minimal()Figure 4: Ποσοστά Αποχωρήσεων Πελατών ανά Χώρα
Η ανάλυση της ηλικιακής κατανομής των πελατών παρέχει κρίσιμες πληροφορίες για τη στόχευση στρατηγικών marketing:
#Ιστόγραμμα ηλικίας πελατών
ggplot(Churn_Modeling, aes(x = Age)) +
geom_histogram(binwidth = 5, fill = "skyblue", color = "black") +
labs(
title = "Customer Age Distribution",
x = "Age",
y = "Count"
) +
theme_minimal()Figure 5: Κατανομή Ηλικίας Πελατών
Η παρακάτω στρατηγική ανάλυση βασίζεται στα ευρήματα της μελέτης αποχώρησης πελατών και στοχεύει στην ενίσχυση της διατήρησης πελατών:
Εξατομικευμένες προσφορές, διαφημίσεις και προϊόντα ειδικά προσαρμοσμένα για άτομα ηλικίας 40–65 ετών, όπου παρατηρείται αυξημένη πιθανότητα αποχώρησης.
Παροχή υποστήριξης και εκπαίδευσης σε άτομα με χαμηλό πιστωτικό σκορ, προκειμένου να αυξηθεί η εμπιστοσύνη και η ικανότητά τους να διαχειρίζονται τραπεζικά προϊόντα.
Μείωση περιττών υπεραγορών και διατήρηση μόνο των απαραίτητων τραπεζικών προϊόντων ώστε να βελτιωθεί η εμπειρία του πελάτη και να μειωθεί η δυσαρέσκεια.
Διεξαγωγή στοχευμένων ερευνών και εφαρμογή ανταγωνιστικής τιμολόγησης στη Γερμανία, όπου παρατηρείται το υψηλότερο ποσοστό churn.
Αυτές οι στρατηγικές μπορούν να ενσωματωθούν σε πολιτικές εξυπηρέτησης και marketing, ενισχύοντας τη μακροχρόνια σχέση με τους πελάτες και μειώνοντας την απώλεια εσόδων.
Αν και ο κύριος στόχος του dataset είναι η πρόβλεψη της αποχώρησης
πελατών (Churn), η μεταβλητή Exited είναι δυαδική και δεν
ενδείκνυται για γραμμική παλινδρόμηση.
Για τον λόγο αυτό, εξετάστηκε η συσχέτιση μεταξύ των αριθμητικών
μεταβλητών του συνόλου δεδομένων, με σκοπό την επιλογή ενός πιο
κατάλληλου σεναρίου εφαρμογής γραμμικών μοντέλων.
Για την εφαρμογή μοντέλων γραμμικής παλινδρόμησης, πραγματοποιήθηκε αρχικά ανάλυση συσχετίσεων μέσω heatmap, με σκοπό την κατανόηση των σχέσεων μεταξύ των μεταβλητών του συνόλου δεδομένων.
Στον παρακάτω πίνακα περιλαμβάνονται μόνο οι αριθμητικές μεταβλητές, καθώς αυτές είναι κατάλληλες για τη χρήση σε γραμμική παλινδρόμηση.
# Load necessary libraries
library(dplyr)
library(reshape2)
# Select only continuous variables
cor_data <- Churn_Modeling %>%
select(CreditScore, Age, Tenure, Balance, EstimatedSalary)
# Calculate correlation matrix
cor_matrix <- round(cor(cor_data, use = "complete.obs"), 2)
# Melt the correlation matrix for ggplot2
cor_melted <- melt(cor_matrix)
# Plot the heatmap with correlation values
ggplot(cor_melted, aes(Var1, Var2, fill = value)) +
geom_tile(color = "white") +
geom_text(aes(label = value), size = 4) + # Add correlation values
scale_fill_gradient2(low = "blue", high = "red", mid = "white",
midpoint = 0, limit = c(-1, 1), space = "Lab",
name = "Correlation") +
theme_minimal() +
labs(title = "Correlation Heatmap of Key Numerical Variables",
x = "", y = "") +
theme(axis.text.x = element_text(angle = 45, hjust = 1))Figure 6: Correlation Heatmap of Key Numerical Variables
Η απεικόνιση των συσχετίσεων μέσω του heatmap αποκαλύπτει ότι οι περισσότερες μεταβλητές παρουσιάζουν πολύ χαμηλό βαθμό συσχέτισης μεταξύ τους. Ο συντελεστής συσχέτισης κινείται κοντά στο μηδέν, γεγονός που υποδηλώνει αδύναμες ή ανύπαρκτες γραμμικές σχέσεις.
Η ανάλυση συσχετίσεων αποκάλυψε πως οι περισσότερες μεταβλητές παρουσιάζουν πολύ χαμηλό βαθμό γραμμικής συσχέτισης.
Ωστόσο, διαπιστώθηκε πως το Balance εμφανίζει
ασθενή θετική συσχέτιση με το
EstimatedSalary, η οποία παρότι όχι ιδιαίτερα ισχυρή,
αποτελεί μία από τις πιο σχετικές σχέσεις εντός του συνόλου
δεδομένων.
Με βάση το παραπάνω εύρημα, δημιουργούμε ένα απλό γραμμικό
μοντέλο για να εξετάσουμε κατά πόσο το Balance
μπορεί να προβλέψει το EstimatedSalary.
Αν και δεν αναμένουμε υψηλή ακρίβεια πρόβλεψης, η διερεύνηση αυτής της
σχέσης είναι χρήσιμη για εκπαιδευτικούς και ερμηνευτικούς σκοπούς.
# Δημιουργία του μοντέλου
simple_model <- lm(EstimatedSalary ~ Balance, data = Churn_Modeling)
# Αποτελέσματα του μοντέλου
summary(simple_model) ##
## Call:
## lm(formula = EstimatedSalary ~ Balance, data = Churn_Modeling)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -100861 -49253 59 49048 100804
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 9.919e+04 9.098e+02 109.02 <2e-16 ***
## Balance 1.179e-02 9.217e-03 1.28 0.201
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 57510 on 9998 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.0001638, Adjusted R-squared: 6.377e-05
## F-statistic: 1.638 on 1 and 9998 DF, p-value: 0.2007
ggplot(Churn_Modeling, aes(x = Balance, y = EstimatedSalary)) +
geom_point(alpha = 0.5, color = "steelblue") +
geom_smooth(method = "lm", se = TRUE, color = "darkred") +
labs(
title = "Linear Regression: Balance vs. Estimated Salary",
x = "Account Balance",
y = "Estimated Salary"
) +
theme_minimal()Το μοντέλο γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ του υπολοίπου λογαριασμού
(Balance) και του εκτιμώμενου μισθού
(EstimatedSalary) δείχνει ότι δεν υπάρχει στατιστικά
σημαντική γραμμική συσχέτιση μεταξύ των δύο μεταβλητών. Παρότι ο
συντελεστής της μεταβλητής Balance είναι θετικός
(1.179e-02), η τιμή p-value = 0.201 υποδεικνύει ότι η μεταβλητή
δεν είναι στατιστικά σημαντική (με επίπεδο
σημαντικότητας 0.05). Επιπλέον, η τιμή του R² είναι εξαιρετικά χαμηλή
(0.00016), γεγονός που σημαίνει πως το υπόλοιπο λογαριασμού εξηγεί
λιγότερο από 0.02% της διακύμανσης στο εισόδημα.
Με βάση τα παραπάνω, το μοντέλο δεν έχει ουσιαστική προβλεπτική ισχύ
και η επιλογή του Balance ως μοναδικός προβλεπτικός
παράγοντας για το EstimatedSalary δεν είναι
επαρκής. Παρά το γεγονός ότι τα δύο μεγέθη σχετίζονται θεματικά
(και οι δύο οικονομικές μεταβλητές), η συσχέτισή τους δεν είναι
γραμμική στο συγκεκριμένο dataset. Επομένως, για την πρόβλεψη
του EstimatedSalary απαιτείται η χρήση πιο σύνθετων
μοντέλων ή επιπλέον μεταβλητών με ισχυρότερη σχέση με την
εξαρτημένη μεταβλητή.
Επεκτείνουμε το προηγούμενο μοντέλο προσθέτοντας τη μεταβλητή
Age, ώστε να εξετάσουμε εάν η συνδυαστική πληροφορία του
υπολοίπου και της ηλικίας μπορεί να προβλέψει καλύτερα τον εκτιμώμενο
μισθό.
# Μοντέλο γραμμικής παλινδρόμησης με Balance και Age
model_multi <- lm(EstimatedSalary ~ Balance + Age, data = Churn_Modeling, na.action = na.exclude)
# Προβλέψεις
Churn_Modeling$PredictedSalary <- predict(model_multi)
# Εμφάνιση αποτελεσμάτων μοντέλου
summary(model_multi)##
## Call:
## lm(formula = EstimatedSalary ~ Balance + Age, data = Churn_Modeling,
## na.action = na.exclude)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -100975 -49104 -7 49004 101536
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 1.008e+05 2.303e+03 43.771 <2e-16 ***
## Balance 1.204e-02 9.222e-03 1.305 0.192
## Age -4.178e+01 5.487e+01 -0.762 0.446
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 57510 on 9996 degrees of freedom
## (1 observation deleted due to missingness)
## Multiple R-squared: 0.000223, Adjusted R-squared: 2.294e-05
## F-statistic: 1.115 on 2 and 9996 DF, p-value: 0.3281
# Οπτικοποίηση: Πραγματικές vs Προβλεπόμενες Τιμές
ggplot(Churn_Modeling, aes(x = PredictedSalary, y = EstimatedSalary)) +
geom_point(alpha = 0.4, color = "skyblue") +
geom_abline(slope = 1, intercept = 0, color = "darkred", linetype = "dashed", size = 1) +
labs(
title = "Actual vs Predicted Estimated Salary",
x = "Predicted Estimated Salary",
y = "Actual Estimated Salary"
) +
theme_minimal()Figure: Actual vs Predicted Estimated Salary (Balance + Age)
Το πολλαπλό μοντέλο γραμμικής παλινδρόμησης με τις μεταβλητές
Balance και Age ως προβλεπτικούς παράγοντες
για το EstimatedSalary, δεν παρουσιάζει στατιστικά
σημαντικά αποτελέσματα.
Ο συντελεστής του Balance (0.012) έχει p-value = 0.192, ενώ
ο συντελεστής του Age είναι αρνητικός (-41.78) με p-value =
0.446.
Κανένας από τους δύο δεν είναι στατιστικά σημαντικός σε επίπεδο
σημαντικότητας 5% (α = 0.05), γεγονός που υποδηλώνει ότι καμία
από τις δύο μεταβλητές δεν συμβάλλει ουσιαστικά στην πρόβλεψη
του εισοδήματος.
Η τιμή του R² παραμένει πολύ χαμηλή (0.00022), ακόμα και μετά την
προσθήκη δεύτερης μεταβλητής, κάτι που επιβεβαιώνει ότι το μοντέλο
δεν εξηγεί τη διακύμανση του
EstimatedSalary. Επιπλέον, η τιμή F-test είναι επίσης μη
σημαντική (p-value = 0.328), ενισχύοντας το συμπέρασμα ότι το μοντέλο
δεν είναι καλύτερο από ένα μοντέλο χωρίς καθόλου
μεταβλητές.
Συνολικά, το μοντέλο δεν προσφέρει πρακτική προβλεπτική αξία και
υποδεικνύει πως το EstimatedSalary εξαρτάται πιθανώς από
άλλους μη παρατηρούμενους παράγοντες ή από μεταβλητές που δεν
περιλαμβάνονται στο παρόν dataset. ### Εναλλακτικές Προσεγγίσεις
Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω ευρήματα, καθίσταται σαφές ότι η
γραμμική παλινδρόμηση δεν αποτελεί κατάλληλο εργαλείο για την πρόβλεψη
των βασικών επιχειρηματικών μεταβλητών του παρόντος dataset.
Εναλλακτικά, προτείνεται η χρήση λογιστικής παλινδρόμησης
(logistic regression), η οποία είναι ιδανική για την πρόβλεψη
δυαδικών μεταβλητών όπως το Exited (Churn).
Η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει την τράπεζα να αναγνωρίσει
πιθανά χαρακτηριστικά πελατών που σχετίζονται με αυξημένη πιθανότητα
αποχώρησης και να σχεδιάσει στοχευμένες παρεμβάσεις.