Программа решения транспортных задач в excel

Эксель можно использовать для решения широкого спектра задач, в том числе, для нахождения наилучшего способа осуществления перевозок от производителя (продавца) к потребителю (покупателю). Давайте посмотрим, каким образом это можно реализовать в программе.

Транспортная задача: описание

С помощью транспортной задачи можно найти наилучший вариант перевозки с минимальными издержками между двумя взаимодействующими контрагентами (в рамках данной статьи будем рассматривать покупателей и продавцов). Чтобы приступить к решению, нужно представить исходные данные в схематичном или матричном виде. Последний вариант применяется в Эксель.

Транспортные задачи бывают двух типов:

• Закрытая – совокупное предложение продавца равняется общему спросу.
• Открытая – спрос и предложение не равны. Чтобы решить такую задачу, нужно сначала привести ее к закрытому типу. В этом случае добавляется условный покупатель или продавец с недостающим количеством спроса или предложения. Также в таблицу издержек следует внести соответствующую запись (с нулевыми значениями).

Подготовительный этап: включение функции “Поиск решения”

Чтобы решить транспортную задачу в Эксель, нужно воспользоваться функцией “Поиск решения”, которую нужно предварительно активировать, т.к. изначально она не включена. Алгоритм действий следующий:

1. Открываем меню “Файл”.
2. В перечне слева выбираем пункт “Параметры”.
3. В параметрах кликаем по подразделу “Надстройки”. Затем в правой части окна в самом низу, выбрав значение “Надстройки Excel” для параметра “Управление”, щелкаем по кнопке “Перейти”.
4. В открывшемся окне ставим галочку напротив надстройки “Поиск решения” и жмем OK.
5. В результате, если мы перейдем во вкладу “Данные”, то увидим здесь кнопку “Поиск решения” в группе инструментов “Анализ”.

Пример задачи и ее решение

Чтобы лучше понять, как решать транспортные задачи в Excel, давайте рассмотрим конкретный практический пример.

Условия задачи

Допустим, у нас есть 6 продавцов и 7 покупателей. Предложение продавцов составляет 36, 51, 32, 44, 35 и 38 единиц. Спрос покупателей следующий: 33, 48, 30, 36, 33, 24 и 32 единицы. Суммарные количества по спросу и предложению равны, следовательно, это транспортная задача закрытого типа.

Также, мы имеем данные по издержкам перевозок из одного пункта в другой (ячейки с желтым фоном).

Алгоритм решения

Итак, приступи к решению нашей задачи:

1. Для начала строим таблицу, количество строк и столбцов в которой соответствует числу продавцов и покупателей, соответственно.
2. Перейдя в любую свободную ячейку щелкаем по кнопке “Вставить функцию” (fx).
3. В открывшемся окне выбираем категорию “Математические”, в списке операторов отмечаем “СУММПРОИЗВ”, после чего щелкаем OK.
4. На экране отобразится окно, в котором нужно заполнить аргументы:
   • в поле для ввода значения напротив первого аргумента “Массив1” указываем координаты диапазона ячеек матрицы затрат (с желтым фоном). Сделать это можно, используя клавиши на клавиатуре, или просто выделив нужную область в самой таблице с помощью зажатой левой кнопки мыши.
   • в качестве значения второго аргумента “Массив2” указываем диапазон ячеек новой таблицы (либо вручную, либо выделив нужные элементы на листе).
   • по готовности жмем OK.
5. Щелкаем по ячейке, расположенной слева от самого верхнего левого элемента новой таблицы, после чего снова жмем кнопку “Вставить функцию”.
6. На этот раз нам нужна функция “СУММ”, которая также, находится в категории “Математические”.
7. Теперь нужно заполнить аргументы. В качестве значения аргумента “Число1” указываем верхнюю строку созданной для расчетов таблицы (целиком) – вручную или методом выделения на листе. Жмем кнопку OK, когда все готово.
8. В ячейке с функцией появится результат, равный нулю. Наводим указатель мыши на ее правый нижний угол, и когда появится Маркер заполнения в виде черного плюсика, зажав левую кнопку мыши тянем его до конца таблицы.
9. Это позволит скопировать формулу и получить аналогичные результаты для остальных строк.
10. Выбираем ячейку, которая находится сверху от самого верхнего левого элемента созданной таблицы. Аналогично описанным выше действиям вставляем в нее функцию “СУММ”.
11. В значении аргумента “Число1” теперь указываем (вручную или с помощью выделения на листе) все ячейки первого столбца, после чего кликаем OK.
12. С помощью Маркера заполнения выполняем копирование формулы на оставшиеся ячейки строки.
13. Переключаемся во вкладку “Данные”, где жмем по кнопке функции “Поиск решения” (группа инструментов “Анализ”).
14. Перед нами появится окно с параметрами функции:
    • в качестве значения параметра “Оптимизировать целевую функцию” указываем координаты ячейки, в которую ранее была вставлена функция “СУММПРОИЗВ”.
    • для параметра “До” выбираем вариант – “Минимум”.
    • в области для ввода значений напротив параметра “Изменяя ячейки переменных” указываем диапазон ячеек новой таблицы (без суммирующей строки и столбца).
    • нажимаем кнопку “Добавить” в блоке “В соответствии с ограничениями”.
15. Откроется небольшое окошко, в котором мы можем добавить ограничение – сумма значений первых столбцов исходной и созданной таблицы должны быть равны.
    • становимся в поле “Ссылка на ячейки”, после чего указываем нужный диапазон данных в таблице для расчетов.
    • затем выбираем знак “равно”.
    • в качестве значения для параметра “Ограничение” указываем координаты  аналогичного столбца в исходной таблице.
    • щелкаем OK по готовности.
16. Таким же способом добавляем условие по равенству сумм верхних строк таблиц.
17. Также добавляем следующие условия касательно суммы ячеек в таблице для расчетов (диапазон совпадает с тем, который мы указали для параметра “Изменяя ячейки переменных”):
    • больше или равно нулю;
    • целое число.
18. В итоге получаем следующий список условий в поле “В соответствии с ограничениями”. Проверяем, чтобы обязательно была поставлена галочка напротив опции “Сделать переменные без ограничений неотрицательными”, а также, чтобы в качестве метода решения стояло значение “Поиск решения нелинейных задач методов ОПГ”. Когда все готово, нажимаем “Найти решение”.
19. В результате будет выполнен расчет и отобразится окно с результатами поиска решения. Оцениваем их, и в случае, когда они нас устраивают, нажимаем OK.
20. Все готово, мы получили таблицу с заполненными данными и транспортную задачу можно считать успешно решенной.

Заключение

Таким образом, с помощью программы Эксель достаточно просто решить транспортную задачу. Самое главное – правильно заполнить начальные данные и четко следовать плану действий, и тогда проблем быть не должно, т.к. программа все расчеты выполнит сама.

Помогла ли Вам статья?

Практически все транспортные задачи имеют единую математическую модель. Классический вариант решения иллюстрирует самый экономный план перевозок одинаковых или схожих продуктов от производственного объекта в пункт потребления.

Планирование перевозок с помощью математических и вычислительных методов дает хороший экономический эффект.

Виды транспортных задач

Условия и ограничения транспортной задачи достаточно обширны и разнообразны. Поэтому для ее решения разработаны специальные методы. С помощью любого из них можно найти опорное решение. А впоследствии улучшить его и получить оптимальный вариант.

Условия транспортной задачи можно представить двумя способами:

• в виде схемы;
• в виде матрицы.

В процессе решения могут быть ограничения (либо задача решается без них).

По характеру условий различают следующие типы транспортных задач:

• открытые открытые транспортные задачи (запас товара у поставщика не совпадает с потребностью в товаре у потребителя);
• закрытые (суммарные запасы продукции у поставщиков и потребителей совпадают).

Закрытая транспортная задача может решаться методом потенциалов. Она всегда разрешима. Открытый тип сводят к закрытому с помощью прибавления к суммарному запасу или потребности в товаре недостающих единиц, чтобы добиться равенства.



Пример решения транспортной задачи в Excel

Предприятия А1, А2, А3 и А4 производят однородную продукцию а1, а2, а3 и а4, соответственно. В условных единицах – 246, 186, 196 и 197. Затем товар поступает в пять пунктов назначения: В1, В2, В3, В4 и В5. Это потребители продукции. Они готовы ежедневно принимать 136, 171, 71, 261 и 186 единиц товара.

Стоимость перевозки единицы продукции с учетом удаленности от пункта назначения:

Задача: минимизировать транспортные расходы по перевозке продукции.

1. Проверим, является ли модель транспортной задачи сбалансированной. Для этого все количество производимого товара сравним с суммарным объемом потребности в продукции: 246 + 186 + 196 + 197 = 136 + 171 + 71 + 261 + 186. Вывод – модель сбалансированная.
2. Сформулируем ограничения: объем перевозимой продукции не может быть отрицательным и весь товар должен быть доставлен к пунктам назначения (т.к. модель сбалансированная).
3. Введем стоимость перевозки единицы продукции в рабочие ячейки Excel.



4. Введем формулы для расчета суммарной потребности в товаре. Это будет первое ограничение.



5. Введем формулы для расчета суммарного объема производства. Это будет второе ограничение.



6. Вносим известные значения потребности в товаре и объема производства.



7. Вводим формулу целевой функции СУММПРОИЗВ(B3:F6; B9:F12), где первый массив (B3:F6) – стоимость единицы перевозки товаров. Второй (B9:F12) – искомые значения транспортных расходов.
8. Вызываем команду «Поиск решения» на закладке «Данные» (если там нет данного инструмента, то его нужно подключить в настройках Excel, а как это сделать описано в статье: расширенные возможности финансового анализа). Заполняем диалоговое окно. В графе «Установить целевую ячейку» — ссылка на целевую функцию. Ставим галочку «Равной минимальному значению». В поле «Изменяя ячейки» — массив искомых критериев. В поле «Ограничения»: искомый массив >=0, целые числа; «ограничение 1» = объему потребностей; «ограничение 2» = объему производства.



9. Нажимаем «Выполнить». Команда подберет оптимальные переменные при заданных ограничениях.

Так выглядит «сырой» вариант работы инструмента. Экспериментируя с полученными данными, находим подходящие значения.

Решение открытой транспортной задачи в Excel

При таком типе возможны два варианта развития событий:

• суммарный объем производства превышает суммарную потребность в товаре;
• суммарная потребность больше суммы запасов.

Открытую транспортную задачу приводят к закрытому типу. В первом случае вводят фиктивного потребителя. Его потребности равны разнице всего объема производства и суммы существующих потребностей.

Во втором случае вводят фиктивного поставщика. Объем его производства равен разнице суммарной потребности и суммарных запасов.

Единица перевозки груза для фиктивного участника равняется 0.

Когда все преобразования выполнены, транспортная задача становится закрытой и решается обычным способом.

Читайте также по теме: решение транспортной задачи методом потенциалов в Excel.

Excel –  очень функциональная программа. Она может использоваться для решения огромного пласта задач, с которыми приходится сталкиваться в бизнесе. Одна из самых распространённых –  транспортная задача. Представим, что нам нужно понять, какой способ перевозки от производителя к конечному покупателю самый оптимальный по затратам времени, денег и других ресурсов. Эта проблема довольно популярная, независимо от того, в какой сфере работает бизнес. Поэтому давайте более подробно разберемся, как её реализовать с помощью Excel.

Описание транспортной задачи

Итак, у нас есть два контрагента, которые постоянно взаимодействуют друг с другом. В нашем случае это  покупатель и продавец. Нам нужно посчитать, как перевозить товары таким образом, чтобы издержки были минимальны. Для этого нужно представить все данные в схематической или матричной форме. В Эксель используем последний вариант. В целом, выделяют два типа транспортных задач:

1. Закрытые. В этом случае спрос и предложение находятся в балансе.
2. Открытые. Здесь нет равенства между спросом и предложением. Чтобы получить решение этой задачи, нужно сперва ее привести к первому типу, уравняв спрос и предложение. Для этого нужно ввести дополнительный показатель – наличие условного покупателя или продавца. Кроме этого, нужно внести определенные изменения в таблицу издержек.

Как включить функцию “Поиск решения” в Excel

Для решения транспортных задач в Excel существует специальная функция, которая называется «Поиск решения». Она не активирована по умолчанию, поэтому нужно сделать следующие шаги:

1. Открыть меню «Файл», которое находится в левом верхнем углу окна программы.
2. После этого нажимаем на кнопку с параметрами.
3. Далее находим подраздел «Настройки» и переходим в меню управления надстройками. Это маленькие программы, которые выполняются в рамках среды Microsoft Excel. Видим, что сначала мы нажали на меню «Надстройки», а потом в правой части внизу выставили пункт «Надстройки Excel» и нажали на кнопку «Перейти». Все нужные действия выделены красными прямоугольниками и стрелочками.
4. Далее включаем надстройку «Поиск решения», после чего подтверждаем свои действия нажатием клавиши ОК. Исходя из описания настройки, мы видим, что она предназначена для анализа сложных данных, таких как научные и финансовые.
5. После этого переходим во вкладку «Данные», где видим новую кнопку, которая называется так же, как и надстройка. Ее можно найти в группе инструментов «Анализ».

Осталось только кликнуть по этой кнопке, и мы переходим к решению транспортной задачи. Но перед этим следует немного подробнее поговорить про инструмент «Поиск решения» в Excel. Это специальное дополнение Эксель, которое дает возможность находить самое быстрое решение задачи. Характерная особенность – учет ограничений, которые пользователь задает на этапе подготовки. Если говорить простым языком, это подпрограмма, дающая возможность определить самый лучший способ достижения определенной задачи. К таким задачам могут относиться следующие:

1. Инвестирование, загрузка склада или любая другая подобная деятельность. В том числе, и доставка товара.
2. Лучший способ. Сюда входят такие задачи, как достижение максимальной прибыли при минимальных издержках, способы достижения самого лучшего качества при имеющихся ресурсах и так далее.

Кроме транспортных задач, эта надстройка используется и для таких целей:

1. Разработка плана производства. То есть, сколько нужно выработать единиц товара, чтобы достичь максимального дохода.
2. Найти распределение рабочих сил по разным видам работ, чтобы суммарные затраты на производство товара или услуг были самыми маленькими.
3. Установить, сколько минимально времени понадобится на то, чтобы выполнить все работы.

Как видим, задачи бывают самыми разными. Универсальное правило применения этой надстройки – необходимо перед решением задачи создать модель, которая бы соответствовала ключевым характеристикам поставленной проблемы. Моделью является совокупность функций, которые используют переменные в качестве своих аргументов. То есть, значения, которые могут изменяться.

Важно учесть, что оптимизация набора значений осуществляется исключительно по одному показателю, который называется целевой функцией.

Надстройка «Поиск решения» осуществляет перебор разных значений переменных, которые передаются целевой функции таким образом, чтобы она была максимальной, минимальной или равной определенному значению (именно это и является ограничением). Есть еще одна функция, которая несколько похожая по своему принципу действия, и какую нередко путают с «Поиском решения». Называется она «Подбор параметра». Но если копнуть более глубоко, то разница между ними колоссальная:

1. Функция «Подбор параметра» не работает больше, чем с одной переменной.
2. Она не предусматривает возможности задавать ограничения для переменных.
3. Способна определять только равенство целевой функции определенному значению, но не дает возможности находить максимум и минимум. Поэтому для нашей задачи она не подходит.
4. Способна эффективно вычислять лишь если модельно линейного типа. Если модель нелинейная, то она находит значение, которое наиболее близкое к изначальному.

Транспортная задача по своей структуре значительно сложнее, поэтому надстройки «Подбор параметра» для этого недостаточно. Давайте разберемся более детально, как реализовать на практике функцию «Поиск решения» на примере транспортной задачи.

Пример решения транспортной задачи в Excel

Для того, чтобы наглядно продемонстрировать, как на практике решать транспортные задачи в Excel, давайте приведем пример.

Условия задачи

Предположим, у нас есть 6 продавцов и 7 покупателей. Спрос и предложение между ними распространяется соответственно следующим способом: 36, 51, 32, 44, 35 и 38 единиц – продавцы и 33, 48, 30, 36, 33, 24 и 32 единицы – покупатели. Если просуммировать все эти значения, то обнаружится, что спрос и предложение находятся в балансе. Следовательно, эта задача закрытого типа, которая решается очень просто.

Кроме этого, у нас есть информация о том, сколько нужно потратить на перевозку из пункта А в пункт Б (они на примере выделены желтыми ячейками).

Решение – пошаговый алгоритм

Теперь, после того, как мы ознакомились с таблицами с исходными данными, можем воспользоваться следующим алгоритмом, чтобы решить эту задачу:

1. Сперва делаем таблицу, состоящую из 6 строк и 7 колонок.
2. После этого переходим в какую-угодно ячейку, не содержащую никаких значений и при этом лежащую за пределами новосозданной таблицы и вставляем функцию. Для этого нажимаем на кнопку fx, которая находится слева от строки ввода функции.
3. У нас появляется окно, в котором нам нужно выбрать категорию «Математические». А какая функция нас интересует? Та, которая выделена на этом скриншоте. Функция СУММИПРОИЗВ умножает диапазоны или массивы между собой и суммирует их. Как раз то, что нам нужно. После этого нажимаем клавишу ОК.
4. Далее на экране появится окно, в котором необходимо указать параметры функции. Они следующие:
   1. Массив 1. Это первый аргумент, в котором записываем тот диапазон, который выделен жёлтым  цветом. Задать параметры функции можно как используя клавиатуру, так и выделив соответствующую область с помощью левой кнопки мыши.
   2. Массив 2. Это второй аргумент, в качестве которого выступает новосозданная таблица. Действия выполняются аналогичным образом.

Подтверждаем свое действие нажатием клавиши ОК.

1. После этого делаем левый клик мыши по той ячейке, которая служит верхней левой в новосозданной таблице. Теперь снова нажимаем кнопку вставки функции.
2. Выбираем ту же категорию, что и в предыдущем случае. Но на этот раз нас интересует функция СУММ.
3. Теперь наступил этап заполнения аргументов. В качестве первого аргумента записываем верхнюю строку таблицы, которую мы создали в начале. Точно так же, как и раньше, это можно сделать путем выделения этих ячеек на листе, так и вручную. Подтверждаем свои действия нажатием клавиши ОК.
4. Увидим результаты в ячейке с функцией. В данном случае это ноль. Далее переносим курсор в правый нижний угол, после чего появится маркер автозаполнения. Выглядит он, как маленький чёрный плюсик. Если он появился, зажимаем левую кнопку мыши и перемещаем курсор до последней ячейки в нашей таблице.
5. Это дает нам возможность перенести формулу во все остальные ячейки и получить правильные результаты без необходимости выполнения дополнительных расчетов.
6. Следующий шаг – выбор левой верхней ячейки и вставка функции СУММ в нее. После этого заносим аргументы и с помощью маркера автозаполнения заполняем все оставшиеся ячейки.
7. После этого приступаем непосредственно к решению задачи. Для этого воспользуемся дополнением, которое мы включили ранее. Переходим на вкладку «Данные», и там находим инструмент «Поиск решения». Нажимаем по этой кнопке.
8. Теперь перед нашим взором появилось окошко, через которое можно настроить параметры нашего дополнения. Давайте каждый из этих параметров разберем:
   1. Оптимизировать целевую функцию. Здесь нам нужно выбрать ячейку, содержащую функцию СУММПРОИЗВ. Видим, что эта опция дает возможность выбрать функцию, для которой будет осуществляться поиск решения.
   2. До. Здесь выставляем опцию «Минимум».
   3. Изменяя ячейки переменных. Здесь указываем диапазон, соответствующий той таблице, которую мы создавали в самом начале (за исключением суммирующей строки и столбца).
   4. В соответствии с ограничениями. Здесь нам нужно добавить ограничения, нажав кнопку «Добавить».
   5. Мы помним, какое ограничение нам нужно создать – сумма значений спросов покупателей и предложений продавцов должны быть одинаковыми.
9. Задача ограничений осуществляется следующим образом:
   1. Ссылка на ячейки. Здесь заносим диапазон таблицы для расчётов.
   2. Условия. Это математическая операция на предмет соответствия которой проверяется диапазон, заданный в первом поле ввода.
   3. Значение условия или ограничение. Сюда заносим подходящую колонку в исходной таблице.
   4. После того, как все действия будут выполнены, нажимаем кнопку ОК, тем самым подтверждая наши действия.

Точно такие же операции производим для верхних строк, задавая следующее условие: они должны быть равны.

Следующий этап – задание условий. Нам необходимо установить следующие критерии для суммы ячеек в таблице – больше или равно нулю, целое число. В результате у нас появляется такой перечень условий, при которых задача решается. Здесь нужно убедиться, что поставлен флажок возле опции «Сделать переменные без ограничений неотрицательными». Также в нашей ситуации требуется, чтобы был выбран метод решения задачи – «Поиск решения нелинейных задач методов ОПГ». Теперь можно смело говорить, что настройка осуществлена. Поэтому осталось только выполнить расчеты. Для этого нажимаем на кнопку «Найти решение».

После этого все данные будут рассчитаны автоматически, а потом Эксель покажет окно с результатами. Оно необходимо для того, чтобы перепроверить работу компьютера, поскольку возможны ошибки, если условия ранее были заданы неверно. Если все правильно, то нажимаем кнопку «ОК» и видим готовую таблицу.

Если же оказывается, что у нас задача стала открытого типа, то это плохо, поскольку нужно отредактировать исходную таблицу так, чтобы задача превратилась в закрытую. Тем не менее, когда это сделать, оставшийся алгоритм будет такой же.

Заключение

Как видим, Excel может использоваться и для очень сложных вычислений, которые на первый взгляд не доступны простой компьютерной программе, которая установлена почти у каждого. Тем не менее, это так. Сегодня мы уже рассмотрели продвинутый уровень использования. Данная тема не такая простая, но как говорится, дорогу осилит идущий. Главное – следовать плану действий, и точно выполнять все действия, указанные выше. Тогда ошибок не возникнет, а программа самостоятельно выполнит все необходимые расчеты. Не нужно будет думать, какую функцию использовать и так далее.