Excel軟件在物流運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中應(yīng)用探究

李雪虎

摘要：物流運(yùn)籌學(xué)的前身屬于管理學(xué)的一個分支——管理科學(xué)，而它是高校物流管理專業(yè)的主干課程。物流運(yùn)籌學(xué)是一門具有實際意義的課程，是運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化的方法，通過建立數(shù)學(xué)模型來求解，通過合理的分析與運(yùn)算，最后得出合理的決策，以達(dá)到高效率的配置人力、物力、財力等資源的目的。Excel在其計算中發(fā)揮著巨大的作用。文章通過實際的案例來導(dǎo)入，以期能幫助物流專業(yè)教師提供以Excel為工具解決物流運(yùn)籌學(xué)的思路與方法，進(jìn)而達(dá)到提高教學(xué)效率、實現(xiàn)教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：Excel軟件；物流運(yùn)籌學(xué)；線性規(guī)劃

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

物流學(xué)是20世紀(jì)50年代新發(fā)展起來的一門學(xué)科。它是一門實踐性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科，全面融合了經(jīng)濟(jì)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)的內(nèi)容，揭示了采購、運(yùn)輸、存儲、裝卸搬運(yùn)、包裝、流通加工、信息處理、客戶管理等物流各要素的內(nèi)在聯(lián)系。

現(xiàn)在普遍認(rèn)為，運(yùn)籌學(xué)是近代應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個分支，主要是將生產(chǎn)、管理等事件中出現(xiàn)的一些帶有普遍性的運(yùn)籌問題加以提煉，然后利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行解決。前者提供模型，后者提供理論和方法。運(yùn)籌學(xué)的思想在古代就已經(jīng)產(chǎn)生了。敵我雙方交戰(zhàn)，要克敵制勝就要在了解雙方情況的基礎(chǔ)上，做出最優(yōu)的對付對手的方法。

運(yùn)籌學(xué)是在生產(chǎn)計劃、庫存管理、運(yùn)輸問題、設(shè)備更新、中心選址等活動中廣泛運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決其中所涉及的經(jīng)濟(jì)問題的一門學(xué)科。運(yùn)籌學(xué)和物流學(xué)作為一門正式的學(xué)科都始于第二次世界大戰(zhàn)期間，從一開始，兩者就緊密的聯(lián)系在了一起，相互滲透，相互交叉發(fā)展。與物流學(xué)科聯(lián)系最為緊密的理論有系統(tǒng)論、運(yùn)籌學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理等。運(yùn)籌學(xué)作為物流學(xué)科的理論基礎(chǔ)之一，其作用就是提供實現(xiàn)物流系統(tǒng)優(yōu)化的技術(shù)和工具，是系統(tǒng)理論在物流中應(yīng)用的具體表現(xiàn)。第二次世界大戰(zhàn)期間，各國都轉(zhuǎn)向快速恢復(fù)工業(yè)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)，而運(yùn)籌學(xué)此時正轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)活動的研究，因此極大地引起了研究者的興趣，并由此進(jìn)入了各個行業(yè)和部門，獲得了長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，最終形成了一套較為完整的理論，如規(guī)劃論、排隊論、庫存論等。但戰(zhàn)后的物流并沒有像運(yùn)籌學(xué)那樣引起人們的關(guān)注，直至20世紀(jì)60年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、管理科學(xué)的進(jìn)步、生產(chǎn)方式和組織方式等的改變，物流才得以為管理界所關(guān)注。因此，相比運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展，物流學(xué)科的發(fā)展相對滯后。不過，運(yùn)籌學(xué)在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用卻隨著物流學(xué)科的不斷成熟而日益廣泛，并形成一個獨立的學(xué)科——物流運(yùn)籌學(xué)。

物流運(yùn)籌學(xué)主要是研究經(jīng)濟(jì)活動和軍事活動能用數(shù)量來表達(dá)的有關(guān)運(yùn)用、籌劃與管理等方面的問題，根據(jù)問題的提出，通過數(shù)學(xué)的分析與運(yùn)算，做出綜合的合理安排，以便經(jīng)濟(jì)、有效地使用人力、物力、財力等資源。物流運(yùn)籌學(xué)研究的主要問題涉及運(yùn)輸與配送管理、車輛管理、物料的倉儲管理、需求管理、物流成本管理、電子商務(wù)環(huán)境下的物流管理及應(yīng)用等。

1引入Excel軟件的必要性

從目前的發(fā)展趨勢來看，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為物流管理繁榮發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐，根據(jù)物流管理問題產(chǎn)生的背景來看，存在運(yùn)輸問題、指派問題、排隊問題，庫存論等，而這些問題的產(chǎn)生都需要去根據(jù)實際的情況建立模型來進(jìn)行求解，一般來說，以上模型的建立都是從線性規(guī)劃模型中演變出來的，都是以線性規(guī)劃模型為中心來進(jìn)行派生，而使用Excel的規(guī)劃求解的選項恰恰解決了這個問題，通過模型的建立，可以充分利用Excel強(qiáng)大的表格計算功能，能在工作表中直觀的體現(xiàn)出公式，并且提供一些特殊的函數(shù)和公式，使物流管理者根據(jù)實際的情況進(jìn)行選擇，并且還具有自動重復(fù)計算的功能。當(dāng)物流模型建立后，只需修改單元格中的數(shù)值，工作表中所有鍵入了與此單元格有關(guān)的公式就會被重新計算，并在相應(yīng)單元格中顯示出新的計算結(jié)果，這就使得決策者可以在模型中一邊對代表特定參數(shù)單元格中的數(shù)值進(jìn)行修改，一邊觀察各種變量的數(shù)值變化情況，十分直觀。并使管理決策者了解并掌握復(fù)雜的運(yùn)籌學(xué)模型，從而為解決實際的物流問題帶來了極大的便利。

2物流管理問題建模的一般步驟

2.1定義企業(yè)問題和收集相關(guān)數(shù)據(jù)

針對物流企業(yè)存在的實際問題，物流管理決策者有必要在一線的物流人員的指導(dǎo)下完成相關(guān)物流問題的收集，而且必須花費大量的時間來進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、處理與匯總，并對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行遴選和再加工，使其符合客觀的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和企業(yè)發(fā)展的實際需要。

2.2構(gòu)建模型（一般為數(shù)學(xué)模型）來展示問題

將理論問題轉(zhuǎn)化為實際問題，用模型或者抽象化的表述，是物流管理問題解決方案的必要組成部分，如表達(dá)一些函數(shù)公式等以及圖形、表格、結(jié)構(gòu)圖等模型，根據(jù)實際的問題建立數(shù)學(xué)模型是解決一些常見的物流管理問題的基礎(chǔ)。物流模型的建立應(yīng)符合實際的需要，切忌為了建模而建模，最后得出的模型要有理論依據(jù)，并能運(yùn)用到實際當(dāng)中。

2.3根據(jù)設(shè)計好的物流管理問題開發(fā)出合適的計算機(jī)程序

設(shè)計科學(xué)合理的物流模型的優(yōu)勢在于它使得通過數(shù)學(xué)方法尋找問題的解決方案成為可能。這些過程往往用計算機(jī)來進(jìn)行完成。因為計算過于繁復(fù)，在某些情況下，物流決策者需要編寫計算機(jī)程序，這要求管理者具有很強(qiáng)的計算機(jī)編程能力；而在有些情況下，我們可以借助Excel的插件（Solver）來進(jìn)行模型的求解，使其復(fù)雜的管理問題簡單化和明晰化，使管理者能夠很好地看出其中的最優(yōu)決策和最優(yōu)方法，從而明白易懂。

2.4測試模型，并在必要時進(jìn)行修正

在物流模型的求解過程中，管理決策者需要對其模型進(jìn)行仔細(xì)的檢驗和測試以保證它對實際問題進(jìn)行了準(zhǔn)確而充分的表述。所有相關(guān)的因素和相互關(guān)系是否被精確地編制到模型中，模型是否符合實際的需要等等，也就是考察模型是否具有實際意義，對模型進(jìn)行二次加工有的時候也是十分必要的一個環(huán)節(jié)，修正模型，使其能夠根據(jù)客觀的實際需要變化而變化，才能稱得上一個好模型。

2.5利用模型分析問題并提出管理建議

當(dāng)進(jìn)行完模型的求解后，應(yīng)該根據(jù)企業(yè)的實際情況進(jìn)行分析，根據(jù)計算的數(shù)據(jù)值進(jìn)行匯總，并得出數(shù)據(jù)所代表的實際意義，結(jié)合客觀的實際來做出最優(yōu)決策，將相關(guān)建議與測試反饋給企業(yè)的高層管理者。

3基于Excel求解物流運(yùn)籌學(xué)問題探究

3.1問題的提出

目前，運(yùn)籌學(xué)在物流管理領(lǐng)域中應(yīng)用也是十分普遍的，并且解決了許多實際問題，取得了很好的效果。以下是總結(jié)的一些運(yùn)籌學(xué)在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用較多的3個方面。

（1）數(shù)學(xué)規(guī)劃論

數(shù)學(xué)規(guī)劃包括線性規(guī)劃，非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃。具體來說，線性規(guī)劃可以解決物資調(diào)運(yùn)、配送和人員的分配等問題；整數(shù)規(guī)劃可以求解完成工作所需要的人數(shù)、機(jī)器設(shè)備臺數(shù)和選址等問題；動態(tài)規(guī)劃可以解決最優(yōu)路徑的問題、資源分配、物流調(diào)度等問題。

（2）存貯論

存貯論又稱作庫存論，主要是研究物資庫存策略的理論，即確定合理的庫存量、補(bǔ)貨頻率和一次補(bǔ)貨量。常見的庫存控制模型包括確定型的和隨機(jī)型的儲存模型，其中確定型的又包括不允許缺貨、一次性補(bǔ)貨、連續(xù)補(bǔ)貨、一次性補(bǔ)貨；允許缺貨、連續(xù)補(bǔ)貨；隨機(jī)型的存儲模型又分為離散型等模型。

（3）圖（網(wǎng)絡(luò)）論

自從20世紀(jì)50年代以后，圖論廣泛的應(yīng)用于解決工程系統(tǒng)和管理問題，人們將復(fù)雜的問題用圖與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述簡化后再求解，最明顯的應(yīng)用就是運(yùn)輸問題、物流節(jié)點間的物資調(diào)運(yùn)和車輛調(diào)度時運(yùn)輸路線的選擇問題、配送中心的送貨問題、逆向物流中產(chǎn)品的回收問題等。通過圖論中的最小生成樹、最短路、最大流、最小費用等知識，可以求得運(yùn)輸所需時間最少或者運(yùn)輸路線最短或費用最省的路線。

3.2案例分析與研究

鑒于篇幅所限，在這里僅研究有關(guān)運(yùn)輸問題和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等方面來進(jìn)行舉例。

（1）運(yùn)輸問題

運(yùn)輸問題屬于線性規(guī)劃的范疇，之所以被稱為運(yùn)輸問題，主要是因為它的許多應(yīng)用都涉及確定如何最優(yōu)的方案運(yùn)輸貨物，如何確定合理的運(yùn)輸線路來達(dá)到運(yùn)輸成本最小化。

Q公司是一家生產(chǎn)食品罐頭的公司，它收購新鮮蔬菜并在食品罐頭廠加工成罐頭，然后再把這些罐頭食品分銷到各地，根據(jù)以下的數(shù)據(jù)，建立模型，設(shè)計出最優(yōu)的運(yùn)輸計劃，以使總成本最小。

采用Excel 軟件進(jìn)行計算的步驟：

第一步：定義問題與單元格，首先確定為運(yùn)輸問題，然后定義單元格。

第二步：輸入模型部分（包括決策變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件）。

1）確定每個決策變量所對應(yīng)的單元格的位置。

2）選擇某一單元格內(nèi)輸入目標(biāo)函數(shù)的公式。

3）選一個單元格輸入公式，計算每個約束條件左邊的值。

4）選一個單元格輸入公式，計算每個約束條件右邊的值。

第三步：求最優(yōu)解。

1）安裝“規(guī)劃求解”工具。在“當(dāng)前加載宏”的復(fù)選框中選中“規(guī)劃求解”， 單擊“確定”按鈕后返回， Excel“工具”菜單中就出現(xiàn)“規(guī)劃求解”選項。

2）選擇“工具”菜單。

3）選擇“規(guī)劃求解”選項。

4）在“規(guī)劃求解參數(shù)”中設(shè)置參數(shù)，選擇“最小值”，再輸入“約束條件”。

5）“選項”中選擇“線性規(guī)劃”和“假定非負(fù)”，單擊“求解”。

6）選擇“保存”。

由圖1中計算結(jié)果可知，最優(yōu)的配送方案應(yīng)該是：從1工廠配送20個單位和55個單位的產(chǎn)品分別給B和D倉庫；從2工廠配送80個單位和45個單位的產(chǎn)品分別給A和B倉庫；從3工廠配送70個單位和30個單位的產(chǎn)品分別給C和D倉庫。該方案所需總運(yùn)輸成本最小， 最小值為152 535美元。

（2）網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化問題

網(wǎng)絡(luò)在各種實際問題中以各種各樣的形式存在。交通、電子和通訊網(wǎng)絡(luò)深入到日常生活的方方面面，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也廣泛的應(yīng)用于物流管理領(lǐng)域、運(yùn)輸問題，物流節(jié)點的貨物的調(diào)運(yùn)以及逆向物流的回收，合理運(yùn)輸線路的確定以及合理的運(yùn)輸量的確定。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括最小決策樹、最大流，最短路，最小費用最大流等問題。

X配送公司有兩個工廠生產(chǎn)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品需要運(yùn)到兩個倉庫里。下面是一些具體的信息，并根據(jù)以下信息設(shè)計出合理的配送計劃，使得總成本最小。

在計算網(wǎng)絡(luò)問題時，要堅持一種思想，那就是計算每個節(jié)點產(chǎn)生的凈流量（流出量減去流入量）。

由圖2中計算結(jié)果可知，最優(yōu)產(chǎn)品配送方案應(yīng)該是：從F1配送30單位和50單位的物資到W1和DC；從F2配送30單位和40單位的物資到DC和W2；配送中心DC配送30和50單位的物資到W1和W2，該方案所需總運(yùn)輸成本最小，最小值為110 000美元。

通過以上兩個物流管理方面的案例，我們可以看出Excel在物流運(yùn)籌學(xué)的教學(xué)中發(fā)揮著巨大的作用，通過建立數(shù)學(xué)的模型，運(yùn)用規(guī)劃求解的選項，添加約束條件和必要的條件，最后得出最優(yōu)的解決方案。但其基本的思想只有一個，那就是線性規(guī)劃的最優(yōu)化思想，它是解決所有物流運(yùn)籌學(xué)問題的主線。但必須看到該軟件的局限性，那就是當(dāng)模型存在有多個最優(yōu)解時，Excel只能選擇其中的一個結(jié)果。

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