Поиск решения в excel 2007 как пользоваться

Поиск решения EXCEL. Знакомство

history 23 марта 2015 г.
    Группы статей

  • Надстройка "Поиск решения"

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 ( =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 ( =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, =) 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

Excel 2007. Поиск решений в Excel 2007

Надстройка Поиск решений в Excel 2007 не является стандартной. Она предназначается для сложных вычислений, когда имеется больше одной неизвестной. Поэтому она не включается в обычный набор параметров программы. Но если в ней есть необходимость, то она способна предложить пользователю эффективную работу и высокую продуктивность.

Что такое Поиск решений?

Поиск решений в Excel 2007 является надстройкой программы. Это означает, что в обычной конфигурации, выпускаемой производителем, этот пакет не устанавливается. Его нужно загружать и настраивать отдельно. Дело в том, что чаще всего пользователи обходятся без него. Также надстройку нередко называют «Решатель», поскольку она способна вести точные и быстрые вычисления, зачастую независимо от того, насколько сложная задача ей представлена.

поиск решения в excel задачи

Откроется окно, в котором есть кнопка перехода. После клика на нее на экране появится список всех предлагаемых надстроек, как установленных, так и неиспользуемых. Теперь нужно найти Поиск решений, затем поставить галочку. Инструмент активизирован, можно пользоваться им в любое время.

Зачем нужен Решатель?

Для чего можно использовать Поиск решений в Excel 2007, и стоит ли вообще его устанавливать? Когда у пользователя присутствует целевая функция, зависящая от нескольких параметров, надстройка будет подбирать решения задачи в соответствии с исходными данными. Таковыми может оказаться переменная, неизвестная или, например, итоговое значение. То есть, пользователь может иметь начальные характеристики и ответ, а программа подберет ход решения, предоставит формулу.

поиск решения в excel

  • Удачное распределение рабочих ресурсов, чтобы достичь максимальной прибыли в ходе деятельности компании или отдельного отдела, филиала.
  • Распределение вложений при минимизированных рисках.
  • Решение задач, где есть больше одной неизвестной (будет предложено несколько вариантов ответов, из которых пользователь сам подберет наиболее подходящий).
  • Сохранение и загрузка модели решения. Оптимальный вариант для сотрудников, которые вынуждены постоянно менять компьютер или ноутбук.
  • Решение сразу нескольких задач с разными переменными, неизвестными, формулами и интегралами.

Программа открывает большие возможности, но ею нужно научиться правильно пользоваться.

Как работает Решатель?

Помимо решателя, в Excel есть такая функция, как подбор параметра. Она рекомендована к использованию в случаях, когда имеется только одно неизвестное значение. Эта возможность программы требует намного меньше ресурсных компьютерных затрат, поэтому быстрее выдаст результат.

excel 2007 формулы

  1. Найти неизвестные→несколько «x».
  2. При условии, что→формула или функция.
  3. При ограничениях→здесь обычно указывается неравенство, либо минимальные/максимальные значения.

Также нужно указать на ячейки, с которыми следует проводить вычисления. Есть возможность решать несколько разных задач, если задать программе соответствующие параметры.

Настройка параметров Поиска решений

Чтобы функция Поиска решений в Excel 2007 работала так, как необходимо пользователю, нужно ввести правильные параметры. Обычно они ограничиваются 1-3 характеристиками, но с более сложными задачами потребуется глобальная настройка.

office excel 2007

  • Максимальное время – количество секунд, которые пользователь выделяет программе на решение. Оно зависит от сложности задачи.
  • Максимальное число интеграций. Это количество ходов, которые делает программа на пути к решению задачи. Если оно увеличивается, то ответ не будет получен.
  • Погрешность или точность, чаще всего применяется при решении десятичных дробей (к примеру, до 0,0001).
  • Допустимое отклонение. Используется при работе с процентами.
  • Неотрицательные значения. Применяется тогда, когда решается функция с двумя правильными ответами (например, +/-X).
  • Показ результатов интеграций. Такая настройка указывается в случае, если важен не только результат решений, но и их ход.
  • Способ поиска – выбор оптимизационного алгоритма. Обычно применяется «метод Ньютона».

После того как все настройки выбраны, обязательно нужно нажать кнопку сохранения.

Параметры задачи в функции Поиска решений

Работа такой надстройки, как Поиск решения в Excel, осуществляется в соответствии с заданными характеристиками вычисления. Наиболее важной из них является метод. Есть два их варианта. «Метод Ньютона» является настройкой по умолчанию. Он способен работать с большей памятью, но меньшими интеграциями. Поэтому для стандартных и не особо сложных уравнений он вполне подойдет.

Также есть «метод сопряженных градиентов». Здесь запрашивается меньше памяти, но требуется больше интеграций. Следовательно, при его использовании можно решать самые сложные уравнения, использовать масштабные формулы и функции.

Формула в Excel

Есть обязательный элемент, без которого не сможет функционировать надстройка Поиска решений в программе Excel 2007 – формулы. Они представляют собой такое выражение, которое выполняет то или иное вычисление. Без равенства формул не существует. Поэтому программа не начнет распознавать таковую, когда отсутствует соответствующий знак.

excel 2007

  1. Функция. Это стандартная формула, где присутствует определенный и конкретный порядок действий, поменять который не удастся.
  2. Ссылка. Она указывает на количество клеток, которые нужно решить. При этом ячейки могут располагаться хаотично или в определенном порядке.
  3. Оператор. Это символ, который задает тип вычисления (+ – сложение, * – умножение и т.д.).
  4. Константа. Постоянное значение, которое никогда не меняется. Также для его получения не нужно производить вычисления.

Решение формул осуществляется слева направо при соблюдении всех математических правил.

Создание формулы

Формулы являются уравнениями, которые способствуют выполнению вычислений программы. Если таковые не вводить, то не будет работать Поиск решения в Excel. Задачи, соответственно, тоже не станут решаться. Поэтому для удачного выполнения поставленного задания необходимо правильно ввести формулу.

Вычисление начинается со знака равенства. К примеру, если в ячейке указывается «=КОРЕНЬ(номер клетки)», то будет использована соответствующая функция.

поиск решений в excel 2007

Чтобы найти нужную информацию, можно воспользоваться функцией поиска. Например, если нужна формула с буквой «A», то ее и надо указывать. Тогда пользователю будут предложены все данные, ее в себя включающие.

Заключение

В заключении в программе Excel 2007 нужно сохранить заданные параметры решения задач. Сделать это можно несколькими способами. Стандартный вариант с кликом на соответствующую кнопку подойдет в том случае, если для всех данных используется один метод вычислений.

Когда нужно решить сразу несколько уравнений, к примеру, найти минимум и максимум функций, то нужно сохранять не все вычисление, а его модели. Затем пользователь сможет применить их к тому или иному решению.

Ссылка на основную публикацию