Как работает solver в excel

Одной из самых интересных функций в программе Microsoft Excel является Поиск решения. Вместе с тем, следует отметить, что данный инструмент нельзя отнести к самым популярным среди пользователей в данном приложении. А зря. Ведь эта функция, используя исходные данные, путем перебора, находит наиболее оптимальное решение из всех имеющихся. Давайте выясним, как использовать функцию Поиск решения в программе Microsoft Excel.

Включение функции

Можно долго искать на ленте, где находится Поиск решения, но так и не найти данный инструмент. Просто, для активации данной функции, нужно её включить в настройках программы.

Для того, чтобы произвести активацию Поиска решений в программе Microsoft Excel 2010 года, и более поздних версий, переходим во вкладку «Файл». Для версии 2007 года, следует нажать на кнопку Microsoft Office в левом верхнем углу окна. В открывшемся окне, переходим в раздел «Параметры».

В окне параметров кликаем по пункту «Надстройки». После перехода, в нижней части окна, напротив параметра «Управление» выбираем значение «Надстройки Excel», и кликаем по кнопке «Перейти».

Открывается окно с надстройками. Ставим галочку напротив наименования нужной нам надстройки – «Поиск решения». Жмем на кнопку «OK».

После этого, кнопка для запуска функции Поиска решений появится на ленте Excel во вкладке «Данные».

Подготовка таблицы

Теперь, после того, как мы активировали функцию, давайте разберемся, как она работает. Легче всего это представить на конкретном примере. Итак, у нас есть таблица заработной платы работников предприятия. Нам следует рассчитать премию каждого работника, которая является произведением заработной платы, указанной в отдельном столбце, на определенный коэффициент. При этом, общая сумма денежных средств, выделяемых на премию, равна 30000 рублей. Ячейка, в которой находится данная сумма, имеет название целевой, так как наша цель подобрать данные именно под это число.

Коэффициент, который применяется для расчета суммы премии, нам предстоит вычислить с помощью функции Поиска решений. Ячейка, в которой он располагается, называется искомой.

Целевая и искомая ячейка должны быть связанны друг с другом с помощью формулы. В нашем конкретном случае, формула располагается в целевой ячейке, и имеет следующий вид: «=C10*$G$3», где $G$3 – абсолютный адрес искомой ячейки, а «C10» — общая сумма заработной платы, от которой производится расчет премии работникам предприятия.

Запуск инструмента Поиск решения

После того, как таблица подготовлена, находясь во вкладке «Данные», жмем на кнопку «Поиск решения», которая расположена на ленте в блоке инструментов «Анализ».

Открывается окно параметров, в которое нужно внести данные. В поле «Оптимизировать целевую функцию» нужно ввести адрес целевой ячейки, где будет располагаться общая сумма премии для всех работников. Это можно сделать либо пропечатав координаты вручную, либо кликнув на кнопку, расположенную слева от поля введения данных.

После этого, окно параметров свернется, а вы сможете выделить нужную ячейку таблицы. Затем, требуется опять нажать по той же кнопке слева от формы с введенными данными, чтобы развернуть окно параметров снова.

Под окном с адресом целевой ячейки, нужно установить параметры значений, которые будут находиться в ней. Это может быть максимум, минимум, или конкретное значение. В нашем случае, это будет последний вариант. Поэтому, ставим переключатель в позицию «Значения», и в поле слева от него прописываем число 30000. Как мы помним, именно это число по условиям составляет общую сумму премии для всех работников предприятия.

Ниже расположено поле «Изменяя ячейки переменных». Тут нужно указать адрес искомой ячейки, где, как мы помним, находится коэффициент, умножением на который основной заработной платы будет рассчитана величина премии. Адрес можно прописать теми же способами, как мы это делали для целевой ячейки.

В поле «В соответствии с ограничениями» можно выставить определенные ограничения для данных, например, сделать значения целыми или неотрицательными. Для этого, жмем на кнопку «Добавить».

После этого, открывается окно добавления ограничения. В поле «Ссылка на ячейки» прописываем адрес ячеек, относительно которых вводится ограничение. В нашем случае, это искомая ячейка с коэффициентом. Далее проставляем нужный знак: «меньше или равно», «больше или равно», «равно», «целое число», «бинарное», и т.д. В нашем случае, мы выберем знак «больше или равно», чтобы сделать коэффициент положительным числом. Соответственно, в поле «Ограничение» указываем число 0. Если мы хотим настроить ещё одно ограничение, то жмем на кнопку «Добавить». В обратном случае, жмем на кнопку «OK», чтобы сохранить введенные ограничения.

Как видим, после этого, ограничение появляется в соответствующем поле окна параметров поиска решения. Также, сделать переменные неотрицательными, можно установив галочку около соответствующего параметра чуть ниже. Желательно, чтобы установленный тут параметр не противоречил тем, которые вы прописали в ограничениях, иначе, может возникнуть конфликт.

Дополнительные настройки можно задать, кликнув по кнопке «Параметры».

Здесь можно установить точность ограничения и пределы решения. Когда нужные данные введены, жмите на кнопку «OK». Но, для нашего случая, изменять эти параметры не нужно.

После того, как все настройки установлены, жмем на кнопку «Найти решение».

Далее, программа Эксель в ячейках выполняет необходимые расчеты. Одновременно с выдачей результатов, открывается окно, в котором вы можете либо сохранить найденное решение, либо восстановить исходные значения, переставив переключатель в соответствующую позицию. Независимо от выбранного варианта, установив галочку «Вернутся в диалоговое окно параметров», вы можете опять перейти к настройкам поиска решения. После того, как выставлены галочки и переключатели, жмем на кнопку «OK».

Если по какой-либо причине результаты поиска решений вас не удовлетворяют, или при их подсчете программа выдаёт ошибку, то, в таком случае, возвращаемся, описанным выше способом, в диалоговое окно параметров. Пересматриваем все введенные данные, так как возможно где-то была допущена ошибка. В случае, если ошибка найдена не была, то переходим к параметру «Выберите метод решения». Тут предоставляется возможность выбора одного из трех способов расчета: «Поиск решения нелинейных задач методом ОПГ», «Поиск решения линейных задач симплекс-методом», и «Эволюционный поиск решения». По умолчанию, используется первый метод. Пробуем решить поставленную задачу, выбрав любой другой метод. В случае неудачи, повторяем попытку, с использованием последнего метода. Алгоритм действий всё тот же, который мы описывали выше.

Как видим, функция Поиск решения представляет собой довольно интересный инструмент, который, при правильном использовании, может значительно сэкономить время пользователя на различных подсчетах. К сожалению, далеко не каждый пользователь знает о его существовании, не говоря о том, чтобы правильно уметь работать с этой надстройкой. В чем-то данный инструмент напоминает функцию «Подбор параметра…», но в то же время, имеет и существенные различия с ним.

Наряду со множеством других возможностей, в Microsoft Excel есть одна малоизвестная, но очень полезная функция под названием “Поиск решения”. Несмотря на то, что найти и освоить ее, может быть, непросто, ее изучение и применение может помочь в решении огромного количества задач. Функция берет данные, перебирает их и выдает самое оптимальное решение из возможных. Итак, давайте разберемся, как именно работает поиск решения и попробуем применить данную функцию на практике

Как включить функцию “Поиск решения”

Несмотря на свою эффективность, функция “Поиск решения” не находится в первых рядах панели инструментов или контекстного меню. Многие пользователи, работающие в Excel годами, даже не подозревают о ее существовании. Дело в том, что по умолчанию она вообще отключена и для ее добавления на ленту нужно проделать следующие шаги:

1. Открываем меню “Файл”, кликнув по соответствующему названию.
2. Кликаем по разделу “Параметры”, который находится внизу вертикального перечня с левой стороны.
3. Далее щелкаем по подразделу “Надстройки”. Здесь отображаются все надстройки программы, а внизу будет надпись “Управление”. Справа от нее представлено выпадающее меню, в котором должны быть выбраны “Надстройки Excel”, обычно уже установленные по умолчанию. Нажимаем кнопку “Перейти”.
4. На экране появится новое вспомогательное окно “Надстройки”. Устанавливаем флажок напротив опции “Поиск решения” и нажимаем ОК.
5. Все готово. Требуемая функция появится на ленте в правой части вкладки “Данные”.

Подготовительный этап

Добавить функцию на ленту программы – половина дела. Нужно еще понять принцип ее работы.

Итак, у нас есть данные про продаже товаров, представленные в табличном виде.

И перед нами стоит задача – назначить каждому товару скидку таким образом, чтобы сумма по всем скидкам составила 4,5 млн. рублей. Она должна отобразиться в отдельной ячейке, которая называется целевой. Ориентируясь на нее мы должны рассчитать остальные значения.

Наша задача – вычислить скидку, на которую будут умножены все суммы по продажам всех наименований. Она и будет найдена с помощью функции “Поиск решения”, а ячейка с этой скидкой будет называется искомой.

Данные ячейки (искомая и целевая) связываем вместе формулой, которую пишем в целевой ячейке следующим образом: =D13*$G$2, где ячейка D13 содержит итоговую сумму по продажам всех товаров, а ячейка $G$2 – абсолютные (неизменные) координаты искомой ячейки.

Применение функции и ее настройка

Формула готова. Теперь нужно применить саму функцию.

1. Переключаемся во вкладку “Данные” и нажимаем кнопку “Поиск решения”.
2. Откроются “Параметры”, где необходимо задать нужные настройки. В поле “Оптимизировать целевую функцию:” указываем адрес целевой ячейки, где планируется вывести сумму по всем скидкам. Можно прописать координаты вручную, либо выбрать из таблицы, для чего сначала кликаем по области ввода, затем – по нужной ячейке.
3. Переходим к настройке других параметров. В пункте “До:” можно задать максимальную границу, минимальную границу или же точное число. Исходя из поставленной задачи ставим отметку рядом с опцией “Значение” и набираем “4500000” – сумма скидок по всем наименованиям.
4. Следующее для заполнения поле – “Изменяя значения переменных:”. В него нужно внести координаты искомой ячейки, содержащей определенное значение. Это значение и есть та самая скидка, которую мы пытаемся вычислить. Также, как и с выбором целевой ячейки, координаты можно написать вручную, либо кликнуть по нужной ячейке в самой таблице.
5. Теперь нужно отредактировать раздел “В соответствии с ограничениями:”, в котором задаем ограничения используемых данных. Например, можно исключить десятичные дроби или, скажем, отрицательные числа. Это делается через кнопку “Добавить”.
6. Откроется вспомогательно окно, позволяющее добавить ограничения во время вычислений. В первом поле указываем координаты определенной ячейки или области ячеек, для которых это условие должно действовать. Согласно нашей задаче, указываем координаты искомой ячейки, в которой будет выводиться значение скидки. Следующий шаг – определить знак сравнения. Устанавливаем “больше или равно”, чтобы итоговое число не могло быть отрицательным. “Ограничение”, которое устанавливается в третьем поле, в этом случае будет равно цифре 0, поскольку именно относительно этого значения задается условие.Можно установить еще одно ограничение с помощью кнопки “Добавить”. Дальнейшие действия по его настройке будут аналогичными. По готовности щелкаем OK.
7. После выполнения описанных выше действий в самом большом поле окна появится установленное только что ограничение. Список может быть довольно большим и зависит от сложности предполагаемых расчетов, но в данном случае будет достаточно и одного условия.Под этим полем также есть опция, позволяющая делать все остальные переменные, не затрагиваемые ограничениями, неотрицательными. Однако, будьте внимательны и проследите за тем, чтобы между этим параметром и поставленными ограничениями не было противоречия, иначе при расчете в программе может возникнуть конфликт.
8. Также можно задать немалое количество дополнительных настроек. Чуть ниже справа есть кнопка “Параметры”, позволяющая это сделать. Нажимаем на нее и открываем новое окно.
9. В этих настройках у нас есть возможность установить “Точность ограничения” и “Пределы решения”. В нашем случае задавать данные параметры нет необходимости, поэтому после ознакомления с представленным окном, его можно закрыть, нажав OK.
10. Итак, все настройки выполнены и параметры установлены. Пора запускать функцию – для этого нажимаем кнопку “Найти решение”.
11. После этого программа сделает все необходимые расчеты и выдаст результаты в нужных ячейках. При этом сразу же откроется окно “Результаты поиска решения”, где можно сохранить/отменить результаты или настроить параметры поиска заново. Если результаты нас устраивают, оставляем отметку напротив опции “Сохранить найденное решение” и нажимаем ОК. При этом, если мы предварительно установим галочку слева от надписи “Вернуться в диалоговое окно параметров поиска решения”, после того, как мы щелкнем OK, мы обратно переключимся к настройке функции поиска решения.
12. Вполне вероятно, что расчеты могут показаться неправильными, либо возникнет желание немного изменить исходные данные и получить другой результат. В этом случае нужно снова открыть окно с параметрами поиска решения и внимательно посмотреть поля с введенными данными.
13. Если с данными все нормально, можно попробовать задействовать другой метод решения. Для этого щелкаем по текущему варианту и из раскрывшегося перечня выбираем способ, который нам кажется наиболее подходящим:
    • Первый – ищет решение методом обобщенного приведенного градиента (ОПГ) для нелинейных задач. Стандартно выбран именно этот вариант, но можно попробовать и другие.
    • Второй – пытается отыскать решение для линейных задач, используя симплекс-метод.
    • Третий – для выполнения поставленной задачи использует эволюционный поиск.
    • В том случае, если ни один из методов не принес удовлетворительных результатов, стоит проверить данные в таблице и параметрах еще раз, поскольку именно это является самой частой ошибкой в подобного рода задачах.
14. Теперь, когда мы получили требуемую скидку, осталось ее применить, чтобы рассчитать суммы скидок по всем наименованиям. Для этого отмечаем первую ячейку столбца “Сумма скидки”, пишем в ней формулу “=D2*$G$2” и нажимаем Enter. Знаки доллара ставятся для того, чтобы при растягивании/копировании формулы на другие строки, ячейка G2 со скидкой оставалась неизменной в расчетах.
15. Мы получили сумму скидки для первого наименования. Теперь наводим курсор на нижний правый угол ячейки с результатом, как только он поменяет форму на крестик, зажав левую кнопку мыши растягиваем формулу на все строки, по которым хотим посчитать аналогичную сумму.
16. Теперь наша таблица полностью готова в соответствии с поставленной задачей.

Заключение

Таким образом, функция “Поиск решения” в Эксель может помочь в решении определенных задач, которые достаточно сложно или невозможно решить простыми методами. Однако, проблема в использовании данного способа заключается в том, что по умолчанию данная функция скрыта в программе, из-за чего многие пользователи не догадываются о ее существовании. Также функция довольно трудна в освоении и использовании, но при ее должном изучении, она может принести значительную пользу и облегчить работу.

Существует не так много математических проблем, которые не могут быть решены с помощью Microsoft Excel. Его можно использовать, например, для решения сложных аналитических расчетов «что если» с использованием таких инструментов, как поиск цели, но при этом доступны более эффективные инструменты.

Если вы хотите найти минимальные и максимальные числа, возможные для решения математической задачи, вам необходимо установить и использовать надстройку Solver. Вот как установить и использовать Солвер в Microsoft Excel.

Solver — сторонняя надстройка, но Microsoft включает ее в Excel (хотя по умолчанию она отключена). Он предлагает анализ «что если», чтобы помочь вам определить переменные, необходимые для решения математической задачи.

Например, какое минимальное количество продаж вам нужно совершить, чтобы покрыть стоимость дорогостоящего бизнес-оборудования?

Эта проблема состоит из трех частей: целевого значения, переменных, которые оно может изменить, чтобы достичь этого значения, и ограничений, с которыми должен работать Solver. Эти три элемента используются надстройкой Solver для расчета продаж, которые вы бы хотели выполнить. необходимо покрыть стоимость этого оборудования.

Это делает Solver более продвинутым инструментом, чем собственная функция поиска цели в Excel.

Как включить Солвер в Excel

Как мы уже упоминали, Solver включен в Excel как сторонняя надстройка, но сначала вам нужно включить его, чтобы использовать.

Для этого откройте Excel и нажмите Файл> Параметры открыть меню параметров Excel.

в Параметры Excel окно, нажмите Надстройки вкладка для просмотра настроек для надстроек Excel.

в Надстройки На вкладке вы увидите список доступных надстроек Excel.

Выбрать Надстройки Excel от управлять раскрывающееся меню внизу окна, затем нажмите Идти кнопка.

в Надстройки установите флажок рядом с Надстройка Солвера вариант, затем нажмите Хорошо подтвердить.

Как только вы нажмете Хорошо, надстройка Solver будет включена, и вы сможете начать ее использовать.

Использование Солвера в Microsoft Excel

Надстройка Solver будет доступна для использования, как только она будет включена. Для начала вам понадобится электронная таблица Excel с соответствующими данными, чтобы вы могли использовать Солвер. Чтобы показать вам, как использовать Солвер, мы будем использовать пример математической задачи.

Исходя из нашего предыдущего предложения, существует электронная таблица, показывающая стоимость дорогостоящего оборудования. Чтобы заплатить за это оборудование, бизнес должен продать определенное количество продуктов, чтобы заплатить за оборудование.

Для этого запроса несколько переменных могут измениться для достижения цели. Вы можете использовать Solver для определения стоимости продукта для оплаты оборудования на основе заданного количества продуктов.

В качестве альтернативы, если вы установили цену, вы могли бы определить количество продаж, которое вам нужно было бы достичь безубыточности — это проблема, которую мы попытаемся решить с помощью Солвера.

Запуск Солвера в Excel

Чтобы использовать Solver для решения этого типа запроса, нажмите Данные вкладка на панели ленты Excel.

в анализировать раздел нажмите решающее устройство вариант.

Это загрузит Параметры решателя окно. Отсюда вы можете настроить запрос Солвера.

Выбор параметров решателя

Во-первых, вам нужно выбрать Установить цель клетка. Для этого сценария мы хотим, чтобы доход в ячейке B6 соответствовал стоимости оборудования в ячейке B1, чтобы достичь безубыточности. Исходя из этого, мы можем определить количество продаж, которое нам нужно сделать.

к цифра позволяет найти минимум (Min) или максимум (Максимум) возможное значение для достижения цели, или вы можете установить ручную цифру в Значение коробка.

Лучшим вариантом для нашего тестового запроса будет Min вариант. Это потому, что мы хотим найти минимальное количество продаж, чтобы достичь нашей цели безубыточности. Если вы хотите добиться большего, чем это (например, чтобы получить прибыль), вы можете установить целевой показатель дохода в Значение коробка вместо.

Цена остается неизменной, поэтому количество продаж в ячейке B5 является переменная ячейка, Это значение, которое необходимо увеличить.

Вам нужно будет выбрать это в Изменяя переменные ячейки коробка выбора.

Вы должны будете установить ограничения дальше. Это тесты, которые Solver будет использовать для определения окончательного значения. Если у вас сложные критерии, вы можете установить несколько ограничений для работы Солвера.

Для этого запроса мы ищем номер дохода, который больше или равен первоначальной стоимости оборудования. Чтобы добавить ограничение, нажмите Добавить кнопка.

Использовать Добавить ограничение окно для определения ваших критериев. В этом примере ячейка B6 (показатель целевого дохода) должна быть больше или равна стоимости оборудования в ячейке B1.

После того, как вы выбрали критерии ограничения, нажмите Хорошо или Добавить кнопок.

Прежде чем вы сможете выполнить свой запрос Solver, вам необходимо подтвердить метод решения, который будет использовать Solver.

По умолчанию это установлено на GRG нелинейный вариант, но есть другие доступные методы решения, Когда вы будете готовы выполнить запрос Солвера, нажмите Решать кнопка.

Запуск Solver Query

Как только вы нажмете РешатьExcel попытается выполнить ваш запрос Солвера. Появится окно результатов, показывающее, был ли запрос успешным.

В нашем примере Solver обнаружил, что минимальное количество продаж, необходимое для соответствия стоимости оборудования (и, следовательно, безубыточности), составило 4800.

Вы можете выбрать Keep Solver Solution вариант, если вы довольны изменениями, внесенными Солвером, или Восстановить исходные значения если нет

Чтобы вернуться в окно «Параметры решателя» и внести изменения в свой запрос, нажмите Вернуться к диалогу параметров решателя флажок.

щелчок Хорошо чтобы закрыть окно результатов, чтобы закончить.

Работа с данными Excel

Надстройка Excel Solver берет сложную идею и делает ее возможной для миллионов пользователей Excel. Однако это нишевая функция, и вы можете использовать Excel для более простых расчетов.

Вы можете использовать Excel для расчета процентных изменений или, если вы работаете с большим количеством данных, вы можете делать перекрестные ссылки на ячейки в нескольких листах Excel. Вы даже можете вставить данные Excel в PowerPoint, если вы ищете другие способы использования ваших данных.

Solver – это надстройка Microsoft Excel, которую можно использовать для оптимизации в анализе «что, если».

По мнению О’Брайена и Маракаса, оптимизационный анализ является более сложным расширением целенаправленного анализа. Вместо того, чтобы устанавливать конкретное целевое значение для переменной, цель состоит в том, чтобы найти оптимальное значение для одной или нескольких целевых переменных при определенных ограничениях. Затем одна или несколько других переменных меняются неоднократно, с учетом указанных ограничений, пока вы не найдете лучшие значения для целевых переменных.

В Excel вы можете использовать Solver, чтобы найти оптимальное значение (максимальное или минимальное или определенное значение) для формулы в одной ячейке, называемой целевой ячейкой, при условии соблюдения определенных ограничений или ограничений для значений других ячеек формулы на рабочем листе. ,

Это означает, что Солвер работает с группой ячеек, называемых переменными решения, которые используются при вычислении формул в ячейках цели и ограничения. Солвер корректирует значения в ячейках переменных решения, чтобы удовлетворить ограничения на ячейки ограничений и получить желаемый результат для целевой ячейки.

Вы можете использовать Solver, чтобы найти оптимальные решения для различных проблем, таких как –

• Определение ежемесячного ассортимента продукции для подразделения по производству лекарств, которое максимизирует прибыльность.

• Планирование рабочей силы в организации.

• Решение транспортных проблем.

• Финансовое планирование и бюджетирование.

Определение ежемесячного ассортимента продукции для подразделения по производству лекарств, которое максимизирует прибыльность.

Планирование рабочей силы в организации.

Решение транспортных проблем.

Финансовое планирование и бюджетирование.

Активация Solver надстройки

Прежде чем приступить к поиску решения проблемы с Solver, убедитесь, что надстройка Solver активирована в Excel следующим образом:

• Нажмите вкладку ДАННЫЕ на ленте. Команда Solver должна появиться в группе «Анализ», как показано ниже.

Если вы не можете найти команду Солвера, активируйте ее следующим образом:

• Нажмите вкладку ФАЙЛ.
• Нажмите Опции на левой панели. Откроется диалоговое окно «Параметры Excel».
• Нажмите Надстройки на левой панели.
• Выберите Надстройки Excel в поле «Управление» и нажмите «Перейти».

Откроется диалоговое окно «Надстройки». Проверьте Надстройку Solver и нажмите Ok. Теперь вы можете найти команду Solver на ленте под вкладкой DATA.

Методы решения, используемые Solver

Вы можете выбрать один из следующих трех методов решения, которые поддерживает Excel Solver, в зависимости от типа проблемы:

LP Simplex

Используется для линейных задач. Модель Солвера является линейной при следующих условиях:

• Целевая ячейка вычисляется путем сложения членов формы (изменяющаяся ячейка) * (постоянная).

• Каждое ограничение удовлетворяет требованию линейной модели. Это означает, что каждое ограничение оценивается путем сложения членов формы (изменяющейся ячейки) * (константы) и сравнения сумм с константой.

Целевая ячейка вычисляется путем сложения членов формы (изменяющаяся ячейка) * (постоянная).

Каждое ограничение удовлетворяет требованию линейной модели. Это означает, что каждое ограничение оценивается путем сложения членов формы (изменяющейся ячейки) * (константы) и сравнения сумм с константой.

Обобщенный редуцированный градиент (GRG) нелинейный

Используется для гладких нелинейных задач. Если ваша целевая ячейка, любое из ваших ограничений или оба содержат ссылки на изменяющиеся ячейки, которые не имеют (изменяющейся ячейки) * (постоянной) формы, у вас есть нелинейная модель.

эволюционный

Используется для гладких нелинейных задач. Если ваша целевая ячейка, любое из ваших ограничений или оба содержат ссылки на изменяющиеся ячейки, которые не имеют (изменяющейся ячейки) * (постоянной) формы, у вас есть нелинейная модель.

Понимание оценки Солвера

Для Солвера требуются следующие параметры –

• Ячейки с переменными решениями
• Клетки ограничения
• Объективные Клетки
• Метод решения

Оценка решателя основана на следующем:

• Значения в ячейках переменных решения ограничены значениями в ячейках ограничений.

• Вычисление значения в целевой ячейке включает значения в ячейках переменных решения.

• Солвер использует выбранный метод решения, чтобы получить оптимальное значение в целевой ячейке.

Значения в ячейках переменных решения ограничены значениями в ячейках ограничений.

Вычисление значения в целевой ячейке включает значения в ячейках переменных решения.

Солвер использует выбранный метод решения, чтобы получить оптимальное значение в целевой ячейке.

Определение проблемы

Предположим, вы анализируете прибыль, полученную компанией, которая производит и продает определенный продукт. Вас просят найти сумму, которая может быть потрачена на рекламу в следующие два квартала, но не более 20 000. Уровень рекламы в каждом квартале влияет на следующее –

• Количество проданных единиц, косвенно определяющих сумму выручки от продаж.
• Сопутствующие расходы и
• Прибыль

Вы можете приступить к определению проблемы как –

• Найти стоимость единицы.
• Найти стоимость рекламы на единицу.
• Найти цену за единицу.

Затем установите ячейки для необходимых расчетов, как указано ниже.

Как вы можете заметить, расчеты сделаны для квартала 1 и квартала 2, которые рассматриваются:

• Количество единиц, доступных для продажи в квартале 1, составляет 400, а в квартале 2 – 600 (ячейки – C7 и D7).

• Начальные значения для рекламного бюджета установлены как 10000 за квартал (ячейки – C8 и D8).

• Количество проданных единиц зависит от стоимости рекламы на единицу и, следовательно, является бюджетом на квартал / Adv. Стоимость за единицу. Обратите внимание, что мы использовали функцию Min, чтобы убедиться, что нет. единиц, проданных в <= нет. из доступных единиц. (Клетки – C9 и D9).

• Выручка рассчитывается как цена за единицу * Количество проданных единиц (ячейки – C10 и D10).

• Расходы рассчитываются как стоимость единицы * Количество доступных единиц + Adv. Стоимость за этот квартал (Клетки – C11 и D12).

• Прибыль – это доход – расходы (ячейки C12 и D12).

• Общая прибыль – это прибыль за квартал 1 + прибыль за квартал 2 (ячейка – D3).

Количество единиц, доступных для продажи в квартале 1, составляет 400, а в квартале 2 – 600 (ячейки – C7 и D7).

Начальные значения для рекламного бюджета установлены как 10000 за квартал (ячейки – C8 и D8).

Количество проданных единиц зависит от стоимости рекламы на единицу и, следовательно, является бюджетом на квартал / Adv. Стоимость за единицу. Обратите внимание, что мы использовали функцию Min, чтобы убедиться, что нет. единиц, проданных в <= нет. из доступных единиц. (Клетки – C9 и D9).

Выручка рассчитывается как цена за единицу * Количество проданных единиц (ячейки – C10 и D10).

Расходы рассчитываются как стоимость единицы * Количество доступных единиц + Adv. Стоимость за этот квартал (Клетки – C11 и D12).

Прибыль – это доход – расходы (ячейки C12 и D12).

Общая прибыль – это прибыль за квартал 1 + прибыль за квартал 2 (ячейка – D3).

Далее вы можете установить параметры для Солвера, как указано ниже –

Как вы можете заметить, параметры Солвера –

• Объективная ячейка – D3, в которой содержится общая прибыль, которую вы хотите максимизировать.

• Ячейки с переменными решениями – это C8 и D8, которые содержат бюджеты на два квартала – квартал 1 и квартал 2.

• Есть три ячейки ограничения – C14, C15 и C16.

  • Ячейка C14, которая содержит общий бюджет, должна установить ограничение 20000 (ячейка D14).

  • Ячейка C15, которая содержит номер единиц, проданных в первом квартале, – установить ограничение <= нет. единиц, доступных в Quarter1 (ячейка D15).

  • Ячейка C16, которая содержит номер единиц, проданных в Quarter2, это установить ограничение <= нет. единиц, доступных в квартале 2 (ячейка D16).

Объективная ячейка – D3, в которой содержится общая прибыль, которую вы хотите максимизировать.

Ячейки с переменными решениями – это C8 и D8, которые содержат бюджеты на два квартала – квартал 1 и квартал 2.

Есть три ячейки ограничения – C14, C15 и C16.

Ячейка C14, которая содержит общий бюджет, должна установить ограничение 20000 (ячейка D14).

Ячейка C15, которая содержит номер единиц, проданных в первом квартале, – установить ограничение <= нет. единиц, доступных в Quarter1 (ячейка D15).

Ячейка C16, которая содержит номер единиц, проданных в Quarter2, это установить ограничение <= нет. единиц, доступных в квартале 2 (ячейка D16).

Решение проблемы

Следующим шагом является использование Солвера, чтобы найти решение следующим образом:

Шаг 1 – Перейдите в ДАННЫЕ> Анализ> Решатель на ленте. Откроется диалоговое окно «Параметры решателя».

Шаг 2 – В поле «Установить цель» выберите ячейку D3.

Шаг 3 – Выберите Макс.

Шаг 4 – Выберите диапазон C8: D8 в поле « Изменение переменных ячеек» .

Шаг 5 – Затем нажмите кнопку Добавить, чтобы добавить три ограничения, которые вы определили.

Шаг 6 – Откроется диалоговое окно Add Constraint. Установите ограничение для общего бюджета, как указано ниже, и нажмите «Добавить».

Шаг 7 – Установите ограничение для общего номера. единиц, проданных в квартале 1, как указано ниже, и нажмите кнопку Добавить.

Шаг 8 – Установите ограничение для общего номера. единиц, проданных в квартале 2, как указано ниже, и нажмите кнопку ОК.

Появится диалоговое окно «Параметры решателя» с тремя ограничениями, добавленными в поле «Подчинить ограничениям».

Шаг 9 – В поле « Выбрать метод решения» выберите Simplex LP.

Шаг 10 – Нажмите кнопку Решить. Откроется диалоговое окно «Результаты решателя». Выберите Keep Solver Solution и нажмите ОК.

Результаты появятся в вашем рабочем листе.

Как вы можете заметить, оптимальное решение, которое дает максимальную общую прибыль с учетом данных ограничений, оказывается следующим:

• Общая прибыль – 30000.
• Adv. Бюджет на 1 квартал – 8000.
• Adv. Бюджет на Квартал2 – 12000.

Пошаговое решение Solver Trial Solutions

Вы можете просмотреть пробные решения Solver, посмотрев результаты итерации.

Шаг 1 – Нажмите кнопку «Параметры» в диалоговом окне «Параметры решателя».

Откроется диалоговое окно « Параметры ».

Шаг 2 – Установите флажок «Показать результаты итерации» и нажмите «ОК».

Шаг 3 – Откроется диалоговое окно « Параметры решателя». Нажмите Решить .

Шаг 4 – Появится диалоговое окно « Показать пробное решение », в котором будет отображено сообщение « Солвер остановлен», а текущие значения решения будут отображены на листе .

Как вы можете видеть, текущие значения итерации отображаются в ваших рабочих ячейках. Вы можете либо остановить Солвер, принимая текущие результаты, либо продолжить, пока Солвер не найдет решение на следующих шагах.

Шаг 5 – Нажмите Продолжить.

Диалоговое окно « Показать пробное решение » появляется на каждом этапе, и, наконец, после нахождения оптимального решения открывается диалоговое окно «Результаты решения». Ваш рабочий лист обновляется на каждом шаге, и, наконец, отображаются значения результатов.

Сохранение выбора Солвера

У вас есть следующие варианты сохранения для задач, которые вы решаете с помощью Солвера –

Вы можете сохранить последние выбранные значения в диалоговом окне «Параметры решателя» вместе с рабочим листом, сохранив рабочую книгу.

Каждый лист в книге может иметь свои собственные варианты Солвера, и все они будут сохранены при сохранении книги.

Вы также можете определить более одной проблемы на рабочем листе, каждый из которых имеет свой собственный выбор Солвера. В таком случае вы можете загружать и сохранять проблемы по отдельности с помощью диалогового окна «Параметры решателя» «Загрузить / сохранить».

Нажмите кнопку Загрузить / Сохранить . Откроется диалоговое окно загрузки / сохранения.

Чтобы сохранить модель проблемы, введите ссылку для первой ячейки вертикального диапазона пустых ячеек, в который вы хотите поместить модель проблемы. Нажмите Сохранить.

Модель проблемы (набор параметров решателя) появляется начиная с ячейки, которую вы указали в качестве справочной.

Чтобы загрузить модель проблемы, введите ссылку для всего диапазона ячеек, которые содержат модель проблемы. Затем нажмите на кнопку «Загрузить».

Была ли эта статья полезной?

Поиск решения — это надстройка Microsoft Excel, с помощью которой  можно найти оптимальное решение задачи с учетом заданных пользователем ограничений.

Поиск решения будем рассматривать в

MS EXCEL 2010

(эта надстройка претерпела некоторые изменения по сравнению с предыдущей версией в

MS EXCEL 2007)

. В этой статье рассмотрим:

• создание оптимизационной модели на листе MS EXCEL
• настройку
  
  Поиска решения;
  
• простой пример (линейная модель).

Установка Поиска решения

Команда

Поиск решения

находится в группе

Анализ

на вкладке

Данные

.

Если команда

Поиск решения

в группе

Анализ

недоступна, то необходимо включить одноименную надстройку. Для этого:

• На вкладке
  
  Файл
  
  выберите команду
  
  Параметры
  
  , а затем — категорию
  
  Надстройки
  
  ;
• В поле
  
  Управление
  
  выберите значение
  
  Надстройки Excel
  
  и нажмите кнопку
  
  Перейти;
  
• В поле
  
  Доступные надстройки
  
  установите флажок рядом с пунктом
  
  Поиск решения
  
  и нажмите кнопку ОК.

Примечание

. Окно

Надстройки

также доступно на вкладке

Разработчик

. Как включить эту вкладку

читайте здесь

.

После нажатия кнопки

Поиск решения

в группе

Анализ,

откроется его диалоговое окно

.

При частом использовании

Поиска решения

его удобнее запускать с Панели быстрого доступа, а не из вкладки Данные. Чтобы поместить кнопку на Панель, кликните на ней правой клавишей мыши и выберите пункт

Добавить на панель быстрого доступа

.

О моделях

Этот раздел для тех, кто только знакомится с понятием Оптимизационная модель.

Совет

. Перед использованием

Поиска решения

настоятельно рекомендуем изучить литературу по решению оптимизационных задач и построению моделей.

Ниже приведен небольшой ликбез по этой теме.

Надстройка

Поиск решения

помогает определить

лучший способ

сделать

что-то

:

• «Что-то» может включать в себя выделение денег на инвестиции, загрузку склада, доставку товара или любую другую предметную деятельность, где требуется найти оптимальное решение.
• «Лучший способ» или оптимальное решение в этом случае означает: максимизацию прибыли, минимизацию затрат, достижение наилучшего качества и пр.

Вот некоторые типичные примеры оптимизационных задач:

• Определить

  план производства

  , при котором доход от реализации произведенной продукции максимальный;

• Определить

  схему перевозок

  , при которой общие затраты на перевозку были бы минимальными;

• Найти

  распределение нескольких станков по разным видам работ

  , чтобы общие затраты на производство продукции были бы минимальными;

• Определить минимальный срок исполнения всех работ проекта (критический путь).

Для формализации поставленной задачи требуется создать модель, которая бы отражала существенные характеристики предметной области (и не включала бы незначительные детали). Следует учесть, что модель оптимизируется

Поиском решения

только по одному показателю

(этот оптимизируемый показатель называется

целевой функцией

). В MS EXCEL модель представляет собой совокупность связанных между собой формул, которые в качестве аргументов используют переменные. Как правило, эти переменные могут принимать только допустимые значения с учетом заданных пользователем ограничений.

Поиск решения

подбирает такие значения этих переменных (с учетом заданных ограничений), чтобы целевая функция была максимальной (минимальной) или была равна заданному числовому значению.

Примечание

. В простейшем случае модель может быть описана с помощью одной формулы. Некоторые из таких моделей могут быть оптимизированы с помощью инструмента

Подбор параметра

. Перед первым знакомством с

Поиском решения

имеет смысл сначала детально разобраться с родственным ему инструментом

Подбор параметра

. Основные отличия

Подбора параметра

от

Поиска решения

:

• 
  Подбор параметра
  
  работает только с моделями с одной переменной;
• в нем невозможно задать ограничения для переменных;
• определяется не максимум или минимум целевой функции, а ее равенство некому значению;
• эффективно работает только в случае линейных моделей, в нелинейном случае находит локальный оптимум (ближайший к первоначальному значению переменной).

Подготовка оптимизационной модели в MS EXCEL

Поиск решения

оптимизирует значение целевой функции. Под целевой функцией подразумевается формула, возвращающая единственное значение в ячейку. Результат формулы должен зависеть от переменных модели (не обязательно напрямую, можно через результат вычисления других формул). Ограничения модели могут быть наложены как на диапазон варьирования самих переменных, так и на результаты вычисления других формул модели, зависящих от этих переменных. Все ячейки, содержащие переменные и ограничения модели должны быть расположены только на одном листе книги. Ввод параметров в диалоговом окне

Поиска решения

возможен только с этого листа. Целевая функция (ячейка) также должна быть расположена на этом листе. Но, промежуточные вычисления (формулы) могут быть размещены на других листах.

Совет

. Организуйте данные модели так, чтобы на одном листе MS EXCEL располагалась только одна модель. В противном случае, для выполнения расчетов придется постоянно сохранять и загружать настройки

Поиска решения

(см. ниже).

Приведем алгоритм работы с

Поиском решения

, который советуют сами разработчики (

]]>
www.solver.com

]]> ):

• Определите ячейки с переменными модели (decision variables);
• Создайте формулу в ячейке, которая будет рассчитывать целевую функцию вашей модели (objective function);
• Создайте формулы в ячейках, которые будут вычислять значения, сравниваемые с ограничениями (левая сторона выражения);
• С помощью диалогового окна
  
  Поиск решения
  
  введите ссылки на ячейки содержащие переменные, на целевую функцию, на формулы для ограничений и сами значения ограничений;
• Запустите
  
  Поиск решения
  
  для нахождения оптимального решения.

Проделаем все эти шаги на простом примере.

Простой пример использования

Поиска решения

Необходимо загрузить контейнер товарами, чтобы вес контейнера был максимальным. Контейнер имеет объем 32 куб.м. Товары содержатся в коробках и ящиках. Каждая коробка с товаром весит 20кг, ее объем составляет 0,15м3. Ящик — 80кг и 0,5м3 соответственно. Необходимо, чтобы общее количество тары было не меньше 110 штук.

Данные модели организуем следующим образом (см.

файл примера

).

Переменные модели (количество каждого вида тары) выделены зеленым. Целевая функция (общий вес всех коробок и ящиков) – красным. Ограничения модели: по минимальному количеству тары (>=110) и по общему объему (<=32) – синим. Целевая функция рассчитывается по формуле

=СУММПРОИЗВ(B8:C8;B6:C6)

– это общий вес всех коробок и ящиков, загруженных в контейнер. Аналогично рассчитываем общий объем —

=СУММПРОИЗВ(B7:C7;B8:C8)

. Эта формула нужна, чтобы задать ограничение на общий объем коробок и ящиков (<=32). Также для задания ограничения модели рассчитаем общее количество тары

=СУММ(B8:C8)

. Теперь с помощью диалогового окна

Поиск решения

введем ссылки на ячейки содержащие переменные, целевую функцию, формулы для ограничений и сами значения ограничений (или ссылки на соответствующие ячейки). Понятно, что количество коробок и ящиков должно быть целым числом – это еще одно ограничение модели.

После нажатия кнопки

Найти решение

будут найдены такие количества коробок и ящиков, при котором общий их вес (целевая функция) максимален, и при этом выполнены все заданные ограничения.

Совет

: в статье »

Поиск решения MS EXCEL. Экстремум функции с несколькими переменными. Граничные условия заданы уравнениями

» показано решение задачи, в которой функция и граничные условия заданы в явном виде, т.е. математическими выражениями типа F(x1, x2, x3)=x1+2*x2+6*x3, что существенно облегчает построение модели, т.к. не требуется особо осмыслять задачу: можно просто подставить переменные x в поле переменные, а ограничения ввести в соответствующее поле окна Поиска решения.

Резюме

На самом деле, основной проблемой при решении оптимизационных задач с помощью

Поиска решения

является отнюдь не тонкости настройки этого инструмента анализа, а правильность построения модели, адекватной поставленной задаче. Поэтому в других статьях сконцентрируемся именно на построении моделей, ведь «кривая» модель часто является причиной невозможности найти решение с помощью

Поиска решения

. Зачастую проще просмотреть несколько типовых задач, найти среди них похожую, а затем адаптировать эту модель под свою задачу. Решение классических оптимизационных задач с помощью

Поиска решения

рассмотрено

в этом разделе

.

Поиску решения не удалось найти решения (Solver could not find a feasible solution)

Это сообщение появляется, когда

Поиск решения

не смог найти сочетаний значений переменных, которые одновременно удовлетворяют всем ограничениям. Если вы используете

Симплекс метод решения линейных задач

, то можно быть уверенным, что решения действительно не существует. Если вы используете метод решения нелинейных задач, который всегда начинается с начальных значений переменных, то это может также означать, что допустимое решение далеко от этих начальных значений. Если вы запустите

Поиск решения

с другими начальными значениями переменных, то, возможно, решение будет найдено. Представим, что при решении задачи нелинейным методом, ячейки с переменными были оставлены не заполненными (т.е. начальные значения равны 0), и

Поиск решения

не нашел решения. Это не означает, что решения действительно не существует (хотя это может быть и так). Теперь, основываясь на результатах некой экспертной оценки, в ячейки с переменными введем другой набор значений, который, по Вашему мнению, близок к оптимальному (искомому). В этом случае,

Поиск решения

может найти решение (если оно действительно существует).

Примечание

. О влиянии нелинейности модели на результаты расчетов можно прочитать в последнем разделе статьи

Поиск решения MS EXCEL (4.3). Выбор места открытия нового представительства

.

В любом случае (линейном или нелинейном), Вы должны сначала проанализировать модель на непротиворечивость ограничений, то есть условий, которые не могут быть удовлетворены одновременно. Чаще всего это связано с неправильным выбором соотношения (например, <= вместо >=) или граничного значения. Если, например, в рассмотренном выше примере, значение максимального объема установить 16 м3 вместо 32 м3, то это ограничение станет противоречить ограничению по минимальному количеству мест (110), т.к. минимальному количеству мест соответствует объем равный 16,5 м3 (110*0,15, где 0,15 – объем коробки, т.е. самой маленькой тары). Установив в качестве ограничения максимального объема 16 м3,

Поиск решения

не найдет решения.

При ограничении 17 м3

Поиск решения

найдет решение.

Некоторые настройки

Поиска решения

Метод решения

Рассмотренная выше модель является линейной, т.е. целевая функция (M – общий вес, который может быть максимален) выражена следующим уравнением M=a1*x1+a2*x2, где x1 и x2 – это переменные модели (количество коробок и ящиков), а1 и а2 – их веса. В линейной модели ограничения также должны быть линейными функциями от переменных. В нашем случае ограничение по объему V=b1*x1+b2*x2 также выражается линейной зависимостью. Очевидно, что другое ограничение — Максимальное количество тары (n) – также линейно x1+x2
Поиска решения

можно также проверить на линейность саму модель. В случае нелинейной модели Вы получите следующее сообщение:

В этом случае необходимо выбрать метод для решения нелинейной задачи. Примеры нелинейных зависимостей: V=b1*x1*x1; V=b1*x1^0,9; V=b1*x1*x2, где x – переменная, а V – целевая функция.

Кнопки Добавить, Изменить, Удалить

Эти кнопки позволяют добавлять, изменять и удалять ограничения модели.

Кнопка Сбросить

Чтобы удалить все настройки

Поиска решения

нажмите кнопку

Сбросить

– диалоговое окно очистится.

Сохранение и загрузка модели

Эта опция удобна при использовании разных вариантов ограничений. При сохранении параметров модели (кнопка

Загрузить/ Сохранить,

далее нажмите кнопку

Сохранить

) предлагается выбрать верхнюю ячейку диапазона (столбца), в который будут помещены: ссылка на целевую функцию, ссылки на ячейки с переменными, ограничения и параметры методов решения (доступные через кнопку

Параметры

). Перед сохранением убедитесь в том, что этот диапазон не содержит данных модели. Для загрузки сохраненных параметров нажмите сначала кнопку

Загрузить/ Сохранить

, затем, в появившемся диалоговом окне кнопку

Загрузить

, после чего задайте диапазон ячеек, содержащих сохраненные ранее настройки (нельзя указывать только одну верхнюю ячейку). Нажмите кнопку OK. Подтвердите сброс текущих значений параметров задачи и их замену на новые.

Точность

При создании модели исследователь изначально имеет некую оценку диапазонов варьирования целевой функции и переменных. Принимая во внимание

ограниченную точность

вычислений в MS EXCEL, рекомендуется, чтобы эти диапазоны варьирования были значительно выше точности вычисления (она обычно устанавливается от 0,001 до 0,000001). Как правило, данные в модели нормируют так, чтобы диапазоны варьирования целевой функции и переменных были в пределах 0,1 – 100 000. Конечно, все зависит от конкретной модели, но если ваши переменные изменяются более чем на 5-6 порядков, то возможно следует «загрубить» модель, например, с помощью операции логарифмирования.