使用 Excel 中的 Solver 解決問題的完整指南

使用 Excel 中的 Solver 解決問題的完整指南

Microsoft Excel 配備了多種功能,可簡化執行計算和求解方程式的流程,從而提高工作效率。這些功能之一是求解器工具,它與目標搜尋功能相似。

Solver 通常用於「假設」分析,允許使用者在多個約束下確定特定單元格的值。它可用於確定數字的特定值、最小閾值或最大限制。雖然求解器可能無法解決所有問題,但它對於最佳化場景來說是寶貴的資源,在最佳化場景中,找到最佳決策至關重要。

該工具透過調整電子表格中稱為決策變數的特定單元格的值來識別另一個單元格(稱為目標單元格)的最大值或最小值。求解器適用於各種程式類型,包括線性和非線性程式設計、整數規劃和目標搜尋任務。

Solver 的典型應用包括最大限度地減少運輸費用、制定最佳工作計劃、為廣告計劃制定最佳預算或最大化投資回報等。

在 Excel 中啟動求解器

要開始使用 Solver,您首先需要啟用此加載項,因為預設情況下它不會像目標搜尋功能那樣啟動。幸運的是,這個過程非常簡單。

  • 首先選擇螢幕頂部的“檔案”選單,然後按一下“選項”。
  • 接下來,按一下「選項」視窗左側的「加載項」。
  • 現在,從底部的“管理”下拉式選單中選擇“Excel 加載項”,然後按一下“執行”。
  • 在隨後的對話方塊中,選取「求解器外掛程式」旁邊的方塊以啟用它,然後按一下「確定」。
  • 現在,當您按一下 Excel 中的「資料」標籤時,您應該會看到求解器可用。

求解器的關鍵組件

在求解器能夠確定任何問題的最佳值之前,必須建立三個主要組成部分:

  • 目標儲存格:此儲存格包含代表問題的目標或目標的公式,無論是最小化、最大化或達到特定值。
  • 變數單元格:這些單元格包含求解器將調整的變數以滿足目標。 Solver 中最多可指定 200 個變數單元。
  • 限制:約束是求解器必須在其中運作才能獲得所需結果的參數。它們定義了在確定所需值時必須滿足的條件。

應用解算器

將 Solver 新增至 Excel 後,您就可以繼續使用它。在此範例中,我們將利用 Solver 根據已知的資源值(例如每個托盤所需的資源以及不同托盤類型的可用性)來計算托盤製造業務的利潤。

  • 單元格 B3 到 E3 列出了公司必須生產的各種類型的托盤。正下方的行表示每種類型要製造的托盤數量,初始化為零。後續行詳細說明了與每種托盤類型相關的利潤。我們的目標是確定每種類型要製造多少托盤,總利潤顯示在儲存格 F5 中。這裡的限制是可用資源,決定了公司可以生產多少托盤。
  • 首先,點擊右上角的“求解器”,這將彈出“求解器”對話框。輸入目標儲存格的名稱或儲存格引用,確保它包含公式。在此場景中,單元 F5 用作目標函數,它產生所有托盤類型組合的總利潤,同時考慮了可用資源和要生產的托盤。
  • 在「透過變更可變儲存格」欄位中,透過拖曳滑鼠或直接鍵入儲存格名稱來選擇範圍 B4:E4。這些單元格代表每種類型的托盤數量,目前設定為零。求解器將在執行期間調整這些值。
  • 接下來,點擊“新增”按鈕引入約束。 Solver 將根據膠水、壓製材料、松木片和橡木片等材料的可用性來計算公司可以製造多少托盤。您將觀察「已使用」列中的值(目前為零),在執行求解器時會發生變化。
  • 在「儲存格參考」中鍵入 F8:F11(對應於「已使用」列),在「約束」欄位中為「可用」列鍵入 G8:G11。確保關係設定<=為默認,指示「已使用」列中的值應小於或等於「可用」列中的值。
  • 輸入所有變數和約束後,在“新增約束”對話方塊中再次按一下“新增”,然後將其關閉。您還會注意到,「求解器參數」對話方塊中預設啟用「使無約束變數非負」選項,確保即使未設定特定約束,所有變數也保持非負數。
  • 完成「求解器參數」對話方塊中的輸入後,按一下「求解」按鈕並等待 Excel 提供結果。
  • 產生結果後,將出現「求解器結果」對話框,顯示儲存格 B4 至 E4 中的新值。請記住,求解器會更改您的資料;如果您想恢復為原始值,可以選擇「還原原始值」選項。決定是否保留解決方案或恢復為原始資料後,請確保選取右側的“答案”,然後按一下“確定”退出對話方塊。
  • 如果您選擇保留新的解決方案,它將在關閉求解器對話方塊時反映在您的電子表格中。該公司的生產將包括 23 個 Tahoe 托盤、15 個 Pacific 托盤、39 個 Savannah 托盤,並且不生產 Aspen 托盤,這些托盤將在托盤行 B4 到 D4 中標明。此外,總利潤單元格將從零更新為 58,800 美元。

重要考慮因素

  • 與 Excel 的 Goal Seek 功能一樣,Solver 要求您預先建立必要的公式才能使其正常運作。
  • 您可以透過選擇「求解器參數」對話方塊中的「選項」按鈕來影響問題求解方法,您可以在其中指定「所有方法」、「GRG 非線性」和「進化」的值。
  • 此外,Solver 允許您儲存和載入模型以供以後使用。載入現有模型時,請確保輸入與目前問題相關的整個儲存格範圍的參考。
  • 建議在使用 Solver 時使用數據副本,因為它一旦執行就會修改原始數據,並且在更改後可能無法恢復該數據。

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