Построение маршрутов в excel

Визуализация движения по маршруту

Предположим, что перед нами стоит классическая задача транспортной логистики: визуализировать движение некоего объекта по заданному маршруту из нескольких промежуточных точек. Для конкретики, давайте возьмем скорый фирменный поезд «Жигули», движущийся по маршруту Москва — Самара по следующему графику (взято из Яндекс.Расписаний):

Для решения задачи нам потребуется Excel 2013-2016 с установленной надстройкой Power Map. В Excel 2016 она установлена по умолчанию, для Excel 2013 можно скачать ее бесплатную превью-версию.

Этап 1. Находим координаты

Для однозначной привязки к промежуточным пунктам маршрута лучше использовать не названия населенных пунктов (они могут повторяться либо отсутствовать в принципе в нужном месте), а нормальные географические координаты. Достаточно щелкнуть по нужному месту в Яндекс-картах или Google Maps и вы увидите широту и долготу этой точки:

Добавим найденные координаты к нашей исходной таблице расписания движения поезда:

Этап 2. Дробим перегоны

Для плавного отображения движения поезда на карте нам необходимо разделить каждый перегон на несколько участков (чем их больше, тем плавнее будет анимация). Таким образом, перед нами встает задача получить примерные координаты и время для каждой промежуточной точки. Решить проблему можно формулой либо макросом.

Например, если хотим разбить каждый перегон на шесть интервалов (т.е. пять точек), то можно реализовать все одной формулой:

Но вставлять промежуточные строки, вводить и копировать формулу на все зеленые ячейки для каждого перегона придется вручную.

Другой вариант — макрос, что гораздо удобнее при большом количестве перегонов и промежуточных точек маршрута. Откройте редактор Visual Basic на вкладке Разработчик (Developer) или нажмите сочетание клавиш Alt+F11. Вставьте в вашу книгу новый пустой модуль через меню Insert — Module и скопируйте туда этот код:

Sub MakeRouteTable()
Dim DeltaT#, DeltaS#, DeltaD#, NumSteps%, FirstRow%, LastRow%
Const MINS_IN_ONE_STEP = 1

Application.ScreenUpdating = False

FirstRow = ActiveCell.CurrentRegion.Rows(3).Row
LastRow = ActiveCell.CurrentRegion.Rows.Count + FirstRow - 3
For i = 6 To 3 Step -1
    'определяем число шагов на перегоне
    NumSteps = Int((Cells(i, 2) - Cells(i - 1, 2)) * 24 * 60 / MINS_IN_ONE_STEP)
    'вычисляем изменение координат и времени на каждом шаге
    DeltaT = (Cells(i, 2) - Cells(i - 1, 2)) / (NumSteps + 1)
    DeltaS = (Cells(i, 3) - Cells(i - 1, 3)) / (NumSteps + 1)
    DeltaD = (Cells(i, 4) - Cells(i - 1, 4)) / (NumSteps + 1)
    'заполняем строки интервалов по каждому перегону
    For j = 1 To NumSteps
        Rows(i).Insert
        Cells(i, 2) = Cells(i + 1, 2) - DeltaT
        Cells(i, 3) = Cells(i + 1, 3) - DeltaS
        Cells(i, 4) = Cells(i + 1, 4) - DeltaD
    Next j
Next i

Как легко сообразить, константа MINS_IN_ONE_STEP задает количество минут в каждом шаге — можете менять ее значение по своему усмотрению. Теперь если выделить таблицу с данными или установить в нее активную ячейку, а потом запустить наш макрос сочетанием клавиш Alt+F8 или кнопкой Макросы на вкладке Разработчик (Developer — Macros), то наша таблица будет преобразована в следующий вид:

Как видите, каждый перегон теперь делится на несколько интервалов — по 1 минуте каждый.

Этап 3. Переходим к карте

Осталось совсем чуть-чуть. Выделите полученную таблицу и на вкладке Вставка нажмите кнопку 3D-карта (Insert — 3D-map):

Не перепутайте ее с кнопкой Карты (которая с глобусом) или Карты Bing (желтого цвета). После нажатия должно открыться окно надстройки Power Map. 

В правой части окна на панели добавьте в группе Расположение (Location) поля широты и долготы и выберите напротив каждого название соответствующего столбца из нашей таблицы. Если все сделаете правильно, то на карте тут же должен отобразиться наш маршрут:

Теперь осталось выбрать в выпадающем списке Время (Time) столбец со значениями даты-времени из нашей таблицы и можно запускать анимацию с помощью кнопки воспроизведения в нижней части окна:

Дополнительно можно поиграться настройками слоя — кнопка Параметры слоя (Layer Options) в правом нижнем углу — и установить цвет, размер, прозрачность и т.д. отображаемых точек.

Если нажать на неприметную иконку с часами рядом с выпадающим списком Время, то можно поменять режим отображения и рисовать не маршрут, а сам поезд.

При щелчке левой кнопкой мыши по любой интересующей точке маршрута мы увидим ее подробные данные — координаты и время прохождения:

Этап 4. Несколько поездов сразу

Не секрет, что на самом деле по маршруту Москва-Самара курсируют два состава — в противофазе: когда один стартует из Москвы, другой примерно в то же время начинает движение ему навстречу из Самары. Утром один из них приходит в Самару, а другой, соответственно, в Москву и вечером процесс запускается заново. Расписание второго примерно отзеркаливает первый:

Что сделать, чтобы отобразить их на карте оба сразу?

Если по маршруту одновременно движется больше одного объекта, то данные по ним можно обработать аналогичным образом (Этапы 1 и 2) и просто добавить в продолжение нашей маршутной таблицы. А чтобы отличать поезда друг от друга, добавить еще один столбец с названием объекта:

Теперь, если построить по такой таблице еще одну визуализацию, мы будем видеть движение двух составов одновременно:

Красота

Ссылки по теме

• Все способы визуализация геоданных на картах в Excel
• Анимированная пузырьковая диаграмма

Map Chart – это главный объект на дашборде для презентации показателей управления логистикой с помощью визуализации данных. Существует много решений для построения Map Chart в Excel. Рассмотрим еще один необычный пример с интересными возможностями презентации логистических маршрутов на карте USA.

Как нарисовать фигуру карты по контуру картинки в Excel

Нарисовать фигуру в форме карты USA для Excel – не сложно. Просто выберите инструмент: Insert → Illustrations → Shapes → Freedom Shape:

Даже если не получиться при первой попытке красиво очертить контур карты, можно редактировать ключевые точки фигуры, чтобы исправить недостатки. Правой кнопкой кликните по фигуре и из появившегося контекстного меню выберите опцию – Edit Points:

Отредактируйте точки в нужным местах соответственно вашим требованиям.

Так мы будем создавать основу для Map Chart. Но далее нам придется еще создать несколько фигур, чтобы его усовершенствовать. Сделать его презентабельным с интерактивными возможностями для анализа логистических маршрутов между городами США.



Сценарий для проектирования визуализации данных в Excel

В первую очередь определим техническое задание для разработчика визуализации данных в Excel. Для этого изначально моделируем ситуацию с примером практического использования презентации. В одной Нью-Йоркской компании имеется свой логистический отдел с небольшим автопарком и штатом сотрудников. Всего 3 грузовика и 3 водителя. У двоих водителей имеется по два маршрута. А у третьего только один. Пути маршрутов лежат через 8 городов в разные стороны США:

1. Нью-Йорк – штат Нью-Йорк.
2. Чикаго – штат Иллинойс.
3. Нэшвилл – штат Теннесси.
4. Даллас – штат Техас.
5. Денвер – штат Колорадо.
6. Лос-Анджелес – штат Калифорния.
7. Сан-Франциско – штат Калифорния.
8. Сиэтл – Вашингтон.

У каждого водителя, грузовика и маршрута свои определенные характеристики, которые следует учитывать для визуального анализа эффективности логистических цепочек поставок. Поэтому дашборд должен уметь сегментировать данные по этим 3-м ключевым параметрам, чтобы правильно оценить текущую ситуацию:

1. Данные о водителях.
2. Технические характеристики грузовиков.
3. Свойства и особенности маршрутов.

Такой отчет позволит отделу управления логистикой разрабатывать эффективные стратегии для экспансии компании покоряя новые города с наиболее эффективным использованием бюджета развития.

Описание технического задания для разработки Map Chart в Excel

В центре дашборда должен находиться интерактивный Map Chart на котором будут хорошо видны логистические маршруты, по которым курсируют грузовики водителей. При выборе маршрута или водителя, закрепленного за данным маршрутом, на карте должна показываться соответственная кривая линия, пересекающая точки ключевых городов. Согласно карте путей выбранного маршрута.

Для комфортного проведения визуального анализа должна присутствовать возможность изменять цветами кривые лини маршрутов прямо на карте.

Весь функционал интерактивности должен быть реализован без использования макросов так как внутренней политикой безопасности компании запрещено использовать макросы во всех типах файлов пакета MS Office.

Как создать Map Chart в Excel шаг за шагом

Для решения такого технического задания без макросов нам потребуется пересобрать карту США из нескольких фигур так, чтобы границы их соединений проходили там, где проходят пути логистических маршрутов. И сделать небольшой отступ между ними:

На заднем плане разместим горизонтальный Bar Chart. Он будет выполнять функцию слайдера при необходимости изменить цвет маршрута.

Интерактивная подсветка цветом логистических путей на карте

Для управления цветами слайдера создадим таблицу из трех столбцов. По значениям последнего столбца строим линейный Bar Chart. Выделяем диапазон C2:C7 и выбираем инструмент – Insert → Charts → 2-D Bar → Clustered Bar:

В первых двух столбцах – исходные значения, а в последнем третьем столбце формулы алгоритма управления:

Нам необходимо настроить наш слайдер цветов. Выполним целый ряд последовательных шагов настроек объекта визуализации в Excel:

1. В первую очередь необходимо поменять местами значения осей XY. Для этого выбираем Bar Chart и используем инструмент – Chart Design → Data → Select Data. Затем пожалуйста нажмите Switch Row/Column:



2. На следующем шаге изменяем внешний вид максимально расширяя ширину бара в двух параметрах Series Options – Series Overlap = 100% и Gap Width = 0%.



3. Теперь мы должны скрыть Bar Chart перекрыв его новой фигурой на первом плане так, чтобы виден был цвет, только в границах карты США. Но не за ее пределами. Для этого нам понадобится программа MS PowerPoint, которая также включена в базовый пакет программ MS Office. Там мы вы в фигуре прямоугольника, в центре, вырезаем отверстие в форме нашей карты США используя нашу фигуру. Открываем программу MS PowerPoint. Там рисуем фигуру прямоугольник и добавляем нашу фигуру Freedom Shape «карту США». Накладываем сверху прямоугольника, выделяем обе фигуры и выбираем инструмент – Insert → Insert Shapes → Merge Shapes → Fragment. Этого инструмента нет в Excel, приходиться использовать MS PowerPoint:



4. Собираем все объекты визуализации данных в один Map Chart для дальнейшей разработки дашборда в Excel:

Уже понятен главный принцип функционирования интерактивной визуализации без макросов на карте.

Формулы алгоритма интерактивного построения маршрутов

Далее нужно сделать самый сложный алгоритм, который позволит скрывать цвет кривой линии в нужных местах. Ведь сейчас мы видим все маршруты, а по техническому заданию каждый путь маршрута должен уметь выделяться по отдельности и/или целыми группами маршрутов.

Для этого применим хитрый прием в Excel с помощью наложения текстовых символов как отдельные фигуры текста, которые могут исчезать в зависимости от значений в ячейках на, которые они имеют ссылки. Это позволит нам устранять лишние кривые линии путей, которые не относятся к карте выбранного маршрута. Фигуры текста будут появляться или исчезать по алгоритму в зависимости от выбранного маршрута. Поэтому нам понадобятся два дополнительных столбца в таблице для управления отображения или скрытия текстовых символов на карте. В последнем столбце формула для вывода текстового символа «I» в зависимости от логических значений ячеек в предыдущем столбце:

Функция CHAR(32) выводит символ пробела – то есть нет видимости символа «I» если значение в предыдущей ячейке TRUE.

Создаем текстовую фигуру выбрав инструмент – Insert → Text → Text Box. Не снимаем выделения с фигуры Text Box вводим в строку формул ссылку на первую ячейку последнего столбца с формулами «F2». Изменяем размер шрифта на 150 пунктов и размещаем символ на карте:

Таким образом создаем несколько фигур Text Box и перекрываем ними лишние кривые линии. После чего просто изменяем цвет шрифта во всех фигурах Text Box на такой же как фон карты:

Теперь при выборе иного маршрута будут высвечиваться другие линии по алгоритму.

Презентация управления логистикой на Map Chart в Excel

По такому принципу был построен дашборд с Map Chart, который можно скачать бесплатно в конце статьи:

Как видно здесь выбрано два маршрута и зеленый цвет для подсветки гривах линий путей на карте логистики в США. Полный вид дашборда можно оформить дополнительными полезными функциями для визуального анализа управления логистикой:

Скачать Map Chart для управления логистикой в Excel

Это продолжение статьи:

Анализ логистики и управления цепочками поставок в Excel

Овладев всего несколькими простыми секретными приемами построения визуализации данных в Excel, можно создавать шедевры презентаций. Excel – это больше чем электронная таблица и он постоянно развивается. К его универсальным аналитическим вычислительным инструментам добавляются интересные идеи для создания дашбордов, инфографики и других техник интерактивных презентаций отчетов. В нем есть все, чтобы сделать комфортный визуальный анализ показателей бизнеса и построить лучшую стратегию развития.

Необходимо найти кратчайший путь между 2-мя заданными городами. Построим линейную модель и с помощью надстройки Поиск решения решим задачу.

В статье

Поиск решения MS EXCEL (6.3). Задача коммивояжера (полный граф, линейная модель)

рассматривались модели, в которых  коммивояжёру требуется посетить все имеющиеся города. В этой задаче посещение всех городов не требуется.

Задача

Имеется 11 городов, координаты которых известны. Маршруты проложены только между некоторыми городами (неполный граф). Найти кратчайший путь между 2-мя заданными городами. Построить Линейную модель.

Создание модели

Так как даны координаты городов, то сначала найдем расстояния между ними (см.

файл примера

).

Расстояния рассчитаем с помощью формулы: =

КОРЕНЬ((ИНДЕКС($C$7:$D$17;ПОИСКПОЗ($A30;$A$7:$A$17;0);1)-ИНДЕКС($C$7:$D$17;ПОИСКПОЗ(B$29;$A$7:$A$17;0);1))^2 +(ИНДЕКС($C$7:$D$17;ПОИСКПОЗ($A30;$A$7:$A$17;0);2)-ИНДЕКС($C$7:$D$17;ПОИСКПОЗ(B$29;$A$7:$A$17;0);2))^2)

Теперь создадим линейную модель для решения задачи с помощью

Поиска решения

.

Совет

: Вводная статья про

Поиск решения

в MS EXCEL 2010

находится здесь

.

Обратите внимание, что не все города соединены сообщением (столбцы J:M), например нет прямого маршрута между Москвой и Парижем. Также для модели принципиально направление маршрута: Москва — Лондон, это не тоже самое, что Лондон-Москва (при необходимости список маршрутов можно расширить).

Переменные (выделено зеленым)

. В качестве переменных модели следует взять номера маршрутов между городами: если маршрут включен в кратчайший путь, то переменная =1, если нет, то =0.

Ограничения (выделено синим)

. Необходимо, чтобы из каждого города, в котором побывал путешественник, был входящий и выходящий маршрут. Так как входящий маршрут обозначается 1, а исходящий -1, то их сумма, равная 0, будет означать, что в город вошли и вышли (включен в кратчайший путь). Исключение составляют город – начальная точка путешествия (сумма =-1) и город – конечная точка (сумма =1). Изменяя ограничение в синем столбце, можно задавать начальные и конечные пункты путешествия.

Целевая функция (выделено красным)

.

Длина маршрута должна быть минимальной.

Примечание

: для удобства настройки

Поиска решения

используются

именованные диапазоны

.

Выберите Линейный метод поиска решения, т.к. созданная модель является линейной.

Найденное

Решение

Поиск решения

гарантировано найдет самый короткий маршрут, т.к. модель линейная.

Изменив начальный и конечный пункт путешествия, и перезапустив

Поиск решения

, получим другой маршрут.

Будьте внимательны, не все пары конечных и начальных пунктов допустимы. Например, задав путешествие из Москвы в Копенгаген,

Поиск решения

не найдет маршрут, т.к. для этого потребуется «двигаться назад», а в маршрутах между городами обратные пути не прописаны (маршруты, конечно, можно добавить в столбцы J:M, но не забудьте изменить и другие формулы).