Вопрос 3: Инструменты анализа вариантов в табличном процессоре Microsoft Excel
Инструменты анализа вариантов предназначены для поиска приемлемого решения, все они используют механизм подстановки различных значений в одни и те же ячейки.
К инструментам анализа вариантов относят:
- таблицы подстановки;
- подбор параметра;
- поиск решения;
- сценарии.
Таблица подстановки – это мощное средство расчета текущего и будущих значений элементов массива данных.
Таблицы подстановки – способ быстрого вычисления нескольких версий вычислений в рамках одной операции, а также способ просмотра и сравнения результатов всех различных вариантов на одном листе. Используя таблицы подстановки, можно просматривать и сопоставлять полученные результаты. Таблицы подстановки весьма удобны для прогнозирования. Основное достоинство таблиц подстановки состоит в том, что пользователю достаточно ввести формулу только один раз, а затем указать переменные из какого диапазона использовать для подстановки в данную формулу.
Различают таблицы подстановки с одной переменной (одномерные таблицы подстановки) и с двумя переменными.
Одномерные таблицы позволяют показать, как влияют на величину зависимой переменной различные значения независимой переменной.
Таблица подстановки с одной переменной формируется с соблюдением следующих требований:
- вводимые значения должны располагаться либо в столбце (ориентация по столбцу), либо в строке (ориентация по строке);
- формулы, используемые в таблицах подстановки должны ссылаться на ячейку ввода;
- если значения расположены в столбце, формула вводится в ячейку, расположенную на одну строку выше и на одну ячейку правее первого значения, любые другие формулы вводятся правее первой формулы,
- если значения расположены в строке, формула вводится в ячейку, расположенную на один столбец левее и на одну строку ниже первого значения, любые другие формулы вводятся ниже в том же столбце.
Для создания таблицы подстановки после ввода всех значений и формул нужно:
- выделить диапазон ячеек, содержащий формулы и значения подстановки;
- выполнить команду Данные4Таблица подстановки;
- ввести ссылку на ячейку ввода в поле Подставлять значения по столбцам или Подставлять значения по строкам.
Рисунок 67: Диалоговое окно Таблица подстановки
Таблицы подстановки с двумя переменными демонстрируют одновременное влияние двух независимых переменных на зависимую переменную.
Основой таблицы подстановки с двумя переменными является ячейка, в которую вводится формула, ссылающаяся на две ячейки ввода. Эта же ячейка является начальной ячейкой, от которой строится таблица подстановки. Таблица подстановки с двумя переменными строится следующим образом:
- в столбец ниже начальной ячейки вводятся значения первой переменной;
- в строке правее начальной ячейки вводятся значения второй переменной;
- выделяется диапазон, содержащий начальную ячейку и наборы значений обеих переменных;
- выполняется команда Данные4Таблица подстановки;
- в поле Подставлять значения по столбцам вводится ссылка на ячейку ввода для значений аргументов в строке;
- в поле Подставлять значения по строкам вводится ссылка на ячейку ввода для аргументов подстановки в столбце.
Подбор параметра можно использовать в том случае, когда необходимо получить определенное значение функции, изменяя значение одного из аргументов.
Инструмент подбор параметра используется тогда, когда желаемый результат вычисления формулы известен, но неизвестны исходные значения, которые требуется ввести для получения этого результата. Например, какую сумму требуется начислить сотруднику, чтобы сумма к выдаче составила 500,00 руб. При подборе параметра значение влияющей ячейки (параметра) изменяется до тех пор, пока формула не возвратит в зависимую ячейку заданное значение. Инструмент подбор параметра используется в том случае, когда функция зависит только от одной переменной. Если функция зависит от нескольких переменных, следует использовать инструмент поиск решения.
Подбор параметра можно представить как непрерывную подстановку значений в ячейку до тех пор, пока будет получено решение задачи. Такой процесс называется итерация, и продолжается до тех пор, пока Excel не выполнит 100 попыток или не найдет решения с относительной погрешностью 0,001. Эти параметры можно изменить, выполнив команду Сервис4Параметры и задав значения на вкладке Вычисления.
Чтобы рассчитать значение аргумента, обеспечивающее требуемое значение функции, нужно выполнить следующие действия:
- на рабочем листе активизировать целевую ячейку; то есть ячейку с формулой, в которой должно быть получено требуемое значение;
- выполнить команду Сервис4Подбор параметра;
- в поле Значение ввести расчетную величину;
- в поле Изменяя значение в ячейке указать адрес изменяемой ячейки;
- нажать ОК.
Рисунок 68: Диалоговое окно Подбор параметра
Следует особо отметить, что в поле Изменяя значение в ячейке можно указать адрес только такой ячейки, которая содержит число, а не формулу.
В тех случаях, когда решаемая задача содержит несколько переменных величин, можно воспользоваться инструментом поиск решения. В процедуре поиска решения используются методы линейного программирования.
Линейное программирование – это математическая дисциплина, изучающая методы нахождения экстремальных значений функций нескольких переменных, удовлетворяющих конечному числу линейных неравенств или уравнений.
Функция, для которой определяется экстремальное значение, называется целевой. Системы неравенств и уравнений, которым должны удовлетворять переменные целевой функции, называются системами ограничений. Оптимальным называется допустимое значение переменных, при котором целевая функция достигает экстремального значения.
Инструмент поиск решения используется для расчета оптимальных значений независимых переменных, обеспечивающих экстремальное значение зависимой переменной при соблюдении заданных ограничений. Процедура поиска решения позволяет найти оптимальное значение формулы содержащейся в целевой ячейке. Эта процедура работает с группой ячеек, прямо или косвенно связанных с формулой в целевой ячейке. Чтобы получить по формуле заданный результат, процедура поиска решения изменяет значения во влияющих ячейках. Чтобы сузить множество значений, используемых в модели, применяются ограничения. Эти ограничения могут ссылаться на другие влияющие ячейки. Процедуру поиска решения можно использовать для определения значения влияющей ячейки, которое соответствует минимальному или максимальному (т. е. экстремальному) значению зависимой ячейки.
Для использования функции необходимо дать команду Сервис4Поиск решения.
Рисунок 69: Диалоговое окно Поиск решения
После выполнения данной команды на экране появится диалоговое окно Поиск решения.
В нем представлены следующие элементы управления:
- Установить целевую ячейку – поле, в котором указывается адрес целевой ячейки.
- Равной – группа переключателей, позволяющих задать вид значения целевой ячейки (максимальное, минимальное или указанная константа).
- Изменяя ячейки – поле, в котором указываются адреса изменяемых ячеек, общее количество которых должно быть не более 200.
- Предположить – кнопка, позволяющая автоматически занести адреса изменяемых ячеек в поле Изменяя ячейки.
- Ограничения – поле, в котором выводится список заданных ограничений.
- Добавить, Изменить, Удалить – кнопки, предназначенные для создания и модификации списка ограничений.
- Параметры – выводит диалоговое окно Параметры поиска решения.
- Восстановить – очищает поля диалогового окна и восстанавливает значения, используемые по умолчанию.
Рисунок 70: Диалоговое окно Добавление ограничения
Для выполнения поиска решения необходимо нажать кнопку Выполнить. После этого на экране появится диалоговое окно Результаты поиска решения.
Это окно предназначено для вывода найденного решения и итогового сообщения. Кроме того, в нем можно задать дальнейшие действия: сохранить найденное решение, восстановить исходные значения, указать типы отчетов, которые должна сформировать программа.
Рисунок 71: Диалоговое окно Результаты поиска решения
Чтобы создать отчет, нужно щелкнуть соответствующее значение в списке Тип отчета. Вы можете выбрать один, два или все три отчета. Эти отчеты содержат следующие данные:
- Результаты – сведения о целевой ячейке, список влияющих ячеек модели, их исходные и конечные значения, формулы ограничения и дополнительные сведения о наложенных ограничениях;
- Устойчивость – данные о чувствительности решения к малым изменениям модели или ограничений;
- Пределы – значения, а также верхние и нижние границы целевой и влияющих ячеек.
При работе с инструментами Подбор параметра и Поиск решения отсутствует возможность сравнения результатов. При каждом изменении условии задачи предыдущее решение пропадает. Сохранить различные варианты позволяет инструмент Сценарии.
Сценарием называется именованный набор значений, используемый для прогнозирования поведения модели. Основным объектом сценария являются значения изменяемых ячеек. При выводе нового сценария изменяются значения этих ячеек, и происходит перерасчет формул листа. Каждый сценарий сохраняется под своим названием. Программа позволяет переходить от сценария к сценарию, выполнять сравнительный анализ, объединять сценарии, создавать итоговые отчеты.
Для добавления нового сценария необходимо:
- вызвать диалоговое окно Диспетчер сценариев, выполнив команду Сервис4 Сценарии;
- щелкнуть кнопку Добавить;
- в диалоговом окне Добавление сценария ввести название сценария, указать имена изменяемых ячеек (следует обратить внимание: лучше указывать не адреса, а именно имена ячеек).
Microsoft Excel сохраняет сценарии вместе с листом текущей книги и предоставляет возможность:
- создавать, добавлять и удалять сценарии,
- выводить на экран или изменять любые сценарии,
- объединять (собирать на один лист) сценарии, расположенные на различных листах,
- создавать итоговые отчеты.
Чтобы просмотреть сценарий необходимо:
- в диалоговом окне Диспетчер сценариев в списке Сценарии выделить нужный сценарий;
- щелкнуть кнопку Вывести. Excel выведет на лист новые значения изменяемых ячеек и произведет перерасчет листа.
Для изменения сценария необходимо:
- в диалоговом окне Диспетчер сценариев в списке Сценарии выделить нужный сценарий;
- щелкнуть кнопку Изменить и изменить названия сценария, адреса или значения изменяемых ячеек.
Рисунок 72: Диалоговое окно Диспетчер сценариев
Для удаления сценария необходимо:
- в диалоговом окне Диспетчер сценариев в списке Сценарии выделить нужный сценарий;
- щелкнуть кнопку Удалить.
Если сценарии расположены на различных листах или в различных книгах, но имеют идентичную структуру, их можно перенести на один лист, то есть объединить. При объединении все сценарии с выбранных листов копируются на активный лист.
Для объединения сценариев необходимо:
- открыть все книги, содержащие объединяемые сценарии;
- дать команду Сервис4Сценарии;
- нажать кнопку Объединить;
- в диалоговом окне Объединение сценариев указать книги и листы, сценарии которых подлежат объединению; нажать кнопку ОК.
Для создания итогового отчета необходимо:
- в диалоговом окне Диспетчер сценариев щелкнуть кнопку Отчет;
- в диалоговом окне Отчет по сценарию указать тип отчета: Структура или Сводная таблица;
|
- в поле Ячейки результата ввести ссылки на ячейки, значения которых изменяются в сценариях.
Отчет Структура представляет собой форматированную таблицу, выводимую по умолчанию на отдельном листе.
Отчет Сводные таблицы полностью соответствует сводным таблицам, полученным в результате использования инструмента упорядочения данных и создания сводок Сводные таблицы.