[精选]Excel电子表格规划求解工具在生产运作中的应用.pptx
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1、EXCEL规划求解工具规划求解工具在在OM中的应用中的应用一、一、EXCEL规划求解使用步骤规划求解使用步骤 EXCEL中有一个工具叫规划求解,可以方中有一个工具叫规划求解,可以方便地求解线性规划模型。便地求解线性规划模型。第一步:第一步:“规划求解模块的加载规划求解模块的加载 在在EXCEL窗口菜单栏的窗口菜单栏的“工具中查看工具中查看是否有是否有“规划求解选项,假设没有则在规划求解选项,假设没有则在EXCEL窗口菜单栏的窗口菜单栏的“工具下拉菜单的工具下拉菜单的“加载宏选项翻开加载宏选项翻开“加载宏对话框来添加加载宏对话框来添加“规划求解。规划求解。在应用规划求解工具前,要首先确认在应用规
2、划求解工具前,要首先确认EXCEL电子表格中包括决策变量、目标函数、电子表格中包括决策变量、目标函数、约束函数三种信息的单元格或单元格区域。约束函数三种信息的单元格或单元格区域。第二步:将要求解模型的所有信息和公式填入第二步:将要求解模型的所有信息和公式填入电子表格中后,再选取电子表格中后,再选取“工具、工具、“规划求规划求解命令后,弹出解命令后,弹出“规划求解参数对话框。规划求解参数对话框。“规划求解参数对话框的作用就是让计规划求解参数对话框的作用就是让计算机知道模型的每个组成局部放在电子表格算机知道模型的每个组成局部放在电子表格的什么地方。可以通过键入单元格或单元的什么地方。可以通过键入单
3、元格或单元格区域的地址或用鼠标在电子表格相应的格区域的地址或用鼠标在电子表格相应的单元格或单元格区域单击或拖动的方法单元格或单元格区域单击或拖动的方法将有关信息参加到对话框相应的位置。将有关信息参加到对话框相应的位置。第三步:第三步:“规划求解参数对话框使用规划求解参数对话框使用1、设置目标单元格、设置目标单元格 在此文本框中应指定目标函数所在单元格在此文本框中应指定目标函数所在单元格的引用位置,此目标单元格,经求解后获的引用位置,此目标单元格,经求解后获得某一特定数值、最大值或最小值,此单得某一特定数值、最大值或最小值,此单元格必须包含公式。美元符号是用来固定元格必须包含公式。美元符号是用来
4、固定地址的。地址的。2、等于、等于 在此指定是否需要对目标单元格求取最大在此指定是否需要对目标单元格求取最大值、最小值或某一指定数字。值、最小值或某一指定数字。3、可变单元格、可变单元格 可变单元格指定决策变量所在的各单元可变单元格指定决策变量所在的各单元格、不含公式,可以有多个区域或单元格,格、不含公式,可以有多个区域或单元格,求解时其中的数字不断调整,直到满足约求解时其中的数字不断调整,直到满足约束条件,并且束条件,并且“设置目标单元格编辑框设置目标单元格编辑框中指定的单元格到达目标值。可变单元格中指定的单元格到达目标值。可变单元格必须直接或间接与目标单元格相联系。必须直接或间接与目标单元
5、格相联系。4、约束、约束 在此列出当前的所有约束条件。在此列出当前的所有约束条件。5、添加、更改、删除、添加、更改、删除 点击点击“添加显示添加显示“添加约束对话框。添加约束对话框。在添加约束对话框中有三个选项。在添加约束对话框中有三个选项。1单元格引用位置指定需要约束其中数据的单元格引用位置指定需要约束其中数据的单元格或单元区域,一般在此处添加约束单元格或单元区域,一般在此处添加约束函数不等式左侧的函数表达式的单元格或函数不等式左侧的函数表达式的单元格或单元格区域。单元格区域。2约束值。选择相应的需要添加或修改的关约束值。选择相应的需要添加或修改的关系运算符号系运算符号、,然后在,然后在右侧
6、的编辑框中输入数字、单元格或区域右侧的编辑框中输入数字、单元格或区域引用及公式等约束条件。引用及公式等约束条件。3添加添加 单击单击“添加按钮则不返回添加按钮则不返回“规划求解参规划求解参数对话框,可继续添加;单击数对话框,可继续添加;单击“确定确定按钮则返回按钮则返回“规划求解参数对话框,添规划求解参数对话框,添加结束。加结束。6、选项、选项 单击单击“选项按钮,弹出选项按钮,弹出“规划求解选项规划求解选项,选中,选中“采用线性模型和采用线性模型和“假定非负假定非负两个复选框,单击两个复选框,单击“确定按钮返回确定按钮返回“规划求解参数对话框。规划求解参数对话框。7、求解、求解 在在“规划求
7、解参数对话框中单击规划求解参数对话框中单击“求解求解按钮。按钮。二、规划求解在产品组合中应用二、规划求解在产品组合中应用 某厂有三个车间,每个车间有某厂有三个车间,每个车间有600小时小时的生产能力。现有的生产能力。现有6种产品要生产,每种产种产品要生产,每种产品在三个车间的单台加工时间和可获得利品在三个车间的单台加工时间和可获得利润的情况见下表。试制定可使利润到达最润的情况见下表。试制定可使利润到达最大的生产方案?大的生产方案?产品产品P1P2P3P4P5P6在第一车间加工时间在第一车间加工时间210001在第二车间加工时间在第二车间加工时间023200在第三车间加工时间在第三车间加工时间0
8、00121单台产品利润百元单台产品利润百元465534建立模型建立模型解:设产品解:设产品Pi的年产量为的年产量为XiMAXZ=4X1+6X2+5X3+5X4+3X5+4X6 s.t 2X1+X2+X6600 2X2+3X3+2X4 600 X4+2X5+X6 600 Xi0EXCEL电电子表格运用子表格运用多元网点布局方法多元网点布局方法启发式方法启发式方法 启发式方法与最优规划方法的最大不启发式方法与最优规划方法的最大不同是它不是精确式算法,不能保证给出的同是它不是精确式算法,不能保证给出的解决方案是最优的,但只要处理得当,获解决方案是最优的,但只要处理得当,获得的可行解与最优解是非常接近
9、的,而且得的可行解与最优解是非常接近的,而且启发式算法相对最优规划方法计算简单,启发式算法相对最优规划方法计算简单,求解速度快。所以在实际应用中,启发式求解速度快。所以在实际应用中,启发式方法是仅次于最优化规划技术的选址方法。方法是仅次于最优化规划技术的选址方法。启发式方法启发式方法CFLP法法 当配送中心的能力有限制,而且用户的当配送中心的能力有限制,而且用户的地址和需求量以及设置多个配送中心的地址和需求量以及设置多个配送中心的数目均已确定的情况下,可采用数目均已确定的情况下,可采用CFLP法法Capacitated Facility Location Problem,从配送中心的备选地点中
10、选出总费,从配送中心的备选地点中选出总费用最小的由多个配送中心假设有用最小的由多个配送中心假设有m个个组成的配送系统。组成的配送系统。启发式方法启发式方法CFLP法步骤法步骤 1初选配送中心地点。通过定性分析,初选配送中心地点。通过定性分析,根据配送中心的配送能力和用户需求分布根据配送中心的配送能力和用户需求分布情况适当确实定配送中心的数量及其设置情况适当确实定配送中心的数量及其设置地点,并以此作为初始方案。这一步骤非地点,并以此作为初始方案。这一步骤非常重要,因为它将直接影响整个计算的收常重要,因为它将直接影响整个计算的收敛速度。敛速度。CFLP CFLP法的基本思想是:首先假定网点法的基本
11、思想是:首先假定网点布局方案已经确定,即给出一组初始网点布局方案已经确定,即给出一组初始网点设置地址。根据初始方案按运输规划模型设置地址。根据初始方案按运输规划模型求出各初始网点的供货范围,然后在各供求出各初始网点的供货范围,然后在各供货范围内分别移动网点到其他备选地址上,货范围内分别移动网点到其他备选地址上,以使各供货范围内的总成本下降,找到各以使各供货范围内的总成本下降,找到各供货范围内总成本最小的新网点设置地址,供货范围内总成本最小的新网点设置地址,再将新网点设置地址代替初始方案,重复再将新网点设置地址代替初始方案,重复上述过程直至各供货范围内总成本不能再上述过程直至各供货范围内总成本不
12、能再下降时为止。下降时为止。为简单起见,以以下图的物流网络结为简单起见,以以下图的物流网络结构为对象来介绍构为对象来介绍CFLPCFLP方法的处理过程。方法的处理过程。D1D1D2D2B1B1BjBjBnBn备选网点备选网点用户用户图图 网络结构图网络结构图 上图中的物流网络没有反映出网点的上图中的物流网络没有反映出网点的进货关系即不考虑网点的进货成本。容易进货关系即不考虑网点的进货成本。容易知道,当物资资源点距离布局网点的方案知道,当物资资源点距离布局网点的方案区域足够远时,这样处理问题是可以理解区域足够远时,这样处理问题是可以理解的。因为这时方案区内各网点从资源点进的。因为这时方案区内各网
13、点从资源点进货的进货成本之差异相对于进货成本本身货的进货成本之差异相对于进货成本本身是微缺乏道的,因而可以忽略。这样,各是微缺乏道的,因而可以忽略。这样,各网点的进货成本均相等,所以在讨论网点网点的进货成本均相等,所以在讨论网点布局时可不考虑。换句话说,进货成本与布局时可不考虑。换句话说,进货成本与网点布局方案无关。网点布局方案无关。当当然然,如如果果资资源源点点并并不不是是远远离离方方案案区区域域,那那就就必必须须考考虑虑进进货货成成本本。在在此此情情况况下下,只只需需将将方法中的运输规划模型换成转运模型即可。方法中的运输规划模型换成转运模型即可。下下面面先先介介绍绍CFLPCFLP法法的的
14、基基本本步步骤骤,然然后后举举例例说说明。明。假定某方案区域内网点备选地址已确定,需假定某方案区域内网点备选地址已确定,需从这些备选地址中选取从这些备选地址中选取q q个设置网点。个设置网点。步骤步骤1 1,给出网点地址初始方案。,给出网点地址初始方案。通过定性分析,根据备选网点的中转能通过定性分析,根据备选网点的中转能力和物资需求的分布情况,恰当地选择力和物资需求的分布情况,恰当地选择q q个个点作为设置网点的初始方案。初始方案选择点作为设置网点的初始方案。初始方案选择得是否恰当,将直接影响整个计算过程的收得是否恰当,将直接影响整个计算过程的收敛速度。敛速度。步骤步骤2 2,确定各网点的供货
15、范围。,确定各网点的供货范围。用用解解运运输输问问题题的的方方法法确确定定暂暂定定物物流流网网点点的供货范围。的供货范围。设暂定物流网点为设暂定物流网点为D DK KK=1,2,K=1,2,q,q,其最大可能设置的规模为其最大可能设置的规模为d dK K。如果有。如果有n n个需个需求用户,各用户的需求量为求用户,各用户的需求量为b bj jj=j=1,21,2,n,n。以运输成本。以运输成本FF最低为目标,即可构成最低为目标,即可构成运输规划模型:运输规划模型:其中:其中:K=1,2,q j=1,2,n K=1,2,q j=1,2,n 4-1 解解此此运运输输问问题题即即可可求求得得各各暂暂
16、定定网网点点的的供供货范围子区域。货范围子区域。如果考虑网点的进货成本,式如果考虑网点的进货成本,式4 41 1则应为转运问题模型。解转运模型,除则应为转运问题模型。解转运模型,除了得到网点的供货范围外,条同时还确定了得到网点的供货范围外,条同时还确定了网点与资源点之间的供货关系。了网点与资源点之间的供货关系。为为表表达达的的方方便便,用用I IK KK=1,2,qK=1,2,q和和J JK K分分别别表表示示各各供供货货区区域域内内的的网网点点备备选选地地址址和和用户集合。用户集合。解决运输问题的结果可能出现一个一解决运输问题的结果可能出现一个一个用户同属于不同的子区域,这对整个问个用户同属
17、于不同的子区域,这对整个问题的解决并无影响,只需在不同子区域的题的解决并无影响,只需在不同子区域的用户集合中重复考虑即可。用户集合中重复考虑即可。步骤步骤3 3,寻求网点地址的新方案。,寻求网点地址的新方案。在各供货子区域内移动网点到其他备在各供货子区域内移动网点到其他备选地址上,并按以下费用函数计算子区域选地址上,并按以下费用函数计算子区域内的区域总费用,内的区域总费用,式中式中 为网点设置成本为网点设置成本 在此基础上找出各供货范围内使区域在此基础上找出各供货范围内使区域总费用最小的网点设置点,即满足总费用最小的网点设置点,即满足 的网点地址的网点地址D DK K,对所有,对所有q q个子
18、区域可得到新个子区域可得到新的网点位置设置方案的网点位置设置方案 。步骤步骤4 4,新旧方案比照,新旧方案比照 为为便便于于区区别别,引引进进迭迭代代次次数数的的上上角角标标n n,n n0 0为初始方案。为初始方案。对于对于 和和 新旧两个方案,分析新旧两个方案,分析不等式不等式 (42)如果如果 和和 完全相同,式完全相同,式4 42 2中必有等式成立说明已获得最终解,中必有等式成立说明已获得最终解,即是满意的网点布局地址。否则将新方即是满意的网点布局地址。否则将新方案代替旧方案,重复步骤案代替旧方案,重复步骤2 24 4,直至,直至 和和 完全相同为止。完全相同为止。例例:在某方案区域内
19、,物流网络结构如以在某方案区域内,物流网络结构如以下图所示,其中有下图所示,其中有1212个需求点,个需求点,“中的中的数字为各点需求量,弧线旁的数字为运价系数字为各点需求量,弧线旁的数字为运价系数。先需在数。先需在1212个需求点位置上选取个需求点位置上选取3 3个点作个点作为网点位置地址。假定网点的最大规模为为网点位置地址。假定网点的最大规模为1313,设定每个网点的固定成本为,设定每个网点的固定成本为1010。12345678910111222345435423254452469434631536图图 物流网络结构图物流网络结构图解解:由由题题意意知知,该该方方案案区区域域内内网网点点备
20、备选选地地址址为为1212个。个。【步骤【步骤1 1】根据调查分析,选定备选区域中的】根据调查分析,选定备选区域中的4 4,6 6,9 9组成初始方案,即组成初始方案,即 【步骤【步骤2 2】以】以4 4,6 6,9 9为发货点,各点发货量为发货点,各点发货量均为均为1313;以需求点为收货点,需求量为;以需求点为收货点,需求量为;收、发货点之间点的费用系数用最短路线收、发货点之间点的费用系数用最短路线法求得。构成运输规划模型如下表所示。法求得。构成运输规划模型如下表所示。汇费用系数源123456789101112资源量4763031011141316151213634910706491066
21、1396712131099100481313需求量542324354322表表 运运 输输 模模 型型 解解此此运运输输问问题题得得最最优优解解如如下下表表,即即为为初初始网点布局方案。始网点布局方案。由由下下表表得得结结果果知知道道,各各供供货货子子区区域域得得用用户集合为:户集合为:J J1 11,2,3,4,51,2,3,4,5 J J2 26,7,8,126,7,8,12 J J3 31,7,9,10,11 1,7,9,10,11【步步骤骤3 3】寻寻找找各各子子区区域域内内使使区区域域总总费费用用最最小小得网点位置。得网点位置。对对J J1 1子区域有:子区域有:表表 初初 始始 方
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