Excel軟件在物流運籌學教學中應用探究

李雪虎

摘要：物流運籌學的前身屬于管理學的一個分支——管理科學，而它是高校物流管理專業的主干課程。物流運籌學是一門具有實際意義的課程，是運用系統優化的方法，通過建立數學模型來求解，通過合理的分析與運算，最后得出合理的決策，以達到高效率的配置人力、物力、財力等資源的目的。Excel在其計算中發揮著巨大的作用。文章通過實際的案例來導入，以期能幫助物流專業教師提供以Excel為工具解決物流運籌學的思路與方法，進而達到提高教學效率、實現教學效果的目的。

關鍵詞：Excel軟件；物流運籌學；線性規劃

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

物流學是20世紀50年代新發展起來的一門學科。它是一門實踐性很強的綜合性學科，全面融合了經濟科學、技術科學和管理科學的內容，揭示了采購、運輸、存儲、裝卸搬運、包裝、流通加工、信息處理、客戶管理等物流各要素的內在聯系。

現在普遍認為，運籌學是近代應用數學的一個分支，主要是將生產、管理等事件中出現的一些帶有普遍性的運籌問題加以提煉，然后利用數學方法進行解決。前者提供模型，后者提供理論和方法。運籌學的思想在古代就已經產生了。敵我雙方交戰，要克敵制勝就要在了解雙方情況的基礎上，做出最優的對付對手的方法。

運籌學是在生產計劃、庫存管理、運輸問題、設備更新、中心選址等活動中廣泛運用數學方法解決其中所涉及的經濟問題的一門學科。運籌學和物流學作為一門正式的學科都始于第二次世界大戰期間，從一開始，兩者就緊密的聯系在了一起，相互滲透，相互交叉發展。與物流學科聯系最為緊密的理論有系統論、運籌學、經濟管理等。運籌學作為物流學科的理論基礎之一，其作用就是提供實現物流系統優化的技術和工具，是系統理論在物流中應用的具體表現。第二次世界大戰期間，各國都轉向快速恢復工業和發展經濟，而運籌學此時正轉向經濟活動的研究，因此極大地引起了研究者的興趣，并由此進入了各個行業和部門，獲得了長足的發展和廣泛的應用，最終形成了一套較為完整的理論，如規劃論、排隊論、庫存論等。但戰后的物流并沒有像運籌學那樣引起人們的關注，直至20世紀60年代，隨著科學技術的發展、管理科學的進步、生產方式和組織方式等的改變，物流才得以為管理界所關注。因此，相比運籌學的發展，物流學科的發展相對滯后。不過，運籌學在物流領域中的應用卻隨著物流學科的不斷成熟而日益廣泛，并形成一個獨立的學科——物流運籌學。

物流運籌學主要是研究經濟活動和軍事活動能用數量來表達的有關運用、籌劃與管理等方面的問題，根據問題的提出，通過數學的分析與運算，做出綜合的合理安排，以便經濟、有效地使用人力、物力、財力等資源。物流運籌學研究的主要問題涉及運輸與配送管理、車輛管理、物料的倉儲管理、需求管理、物流成本管理、電子商務環境下的物流管理及應用等。

1引入Excel軟件的必要性

從目前的發展趨勢來看，現代信息技術的發展為物流管理繁榮發展提供了堅實的基礎和數據支撐，根據物流管理問題產生的背景來看，存在運輸問題、指派問題、排隊問題，庫存論等，而這些問題的產生都需要去根據實際的情況建立模型來進行求解，一般來說，以上模型的建立都是從線性規劃模型中演變出來的，都是以線性規劃模型為中心來進行派生，而使用Excel的規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強大的表格計算功能，能在工作表中直觀的體現出公式，并且提供一些特殊的函數和公式，使物流管理者根據實際的情況進行選擇，并且還具有自動重復計算的功能。當物流模型建立后，只需修改單元格中的數值，工作表中所有鍵入了與此單元格有關的公式就會被重新計算，并在相應單元格中顯示出新的計算結果，這就使得決策者可以在模型中一邊對代表特定參數單元格中的數值進行修改，一邊觀察各種變量的數值變化情況，十分直觀。并使管理決策者了解并掌握復雜的運籌學模型，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定義企業問題和收集相關數據

針對物流企業存在的實際問題，物流管理決策者有必要在一線的物流人員的指導下完成相關物流問題的收集，而且必須花費大量的時間來進行數據的收集、處理與匯總，并對一些數據進行遴選和再加工，使其符合客觀的經濟發展情況和企業發展的實際需要。

2.2構建模型（一般為數學模型）來展示問題

將理論問題轉化為實際問題，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，如表達一些函數公式等以及圖形、表格、結構圖等模型，根據實際的問題建立數學模型是解決一些常見的物流管理問題的基礎。物流模型的建立應符合實際的需要，切忌為了建模而建模，最后得出的模型要有理論依據，并能運用到實際當中。

2.3根據設計好的物流管理問題開發出合適的計算機程序

設計科學合理的物流模型的優勢在于它使得通過數學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來進行完成。因為計算過于繁復，在某些情況下，物流決策者需要編寫計算機程序，這要求管理者具有很強的計算機編程能力；而在有些情況下，我們可以借助Excel的插件（Solver）來進行模型的求解，使其復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決策和最優方法，從而明白易懂。

2.4測試模型，并在必要時進行修正

在物流模型的求解過程中，管理決策者需要對其模型進行仔細的檢驗和測試以保證它對實際問題進行了準確而充分的表述。所有相關的因素和相互關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，對模型進行二次加工有的時候也是十分必要的一個環節，修正模型，使其能夠根據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

當進行完模型的求解后，應該根據企業的實際情況進行分析，根據計算的數據值進行匯總，并得出數據所代表的實際意義，結合客觀的實際來做出最優決策，將相關建議與測試反饋給企業的高層管理者。

3基于Excel求解物流運籌學問題探究

3.1問題的提出

目前，運籌學在物流管理領域中應用也是十分普遍的，并且解決了許多實際問題，取得了很好的效果。以下是總結的一些運籌學在物流領域中的應用較多的3個方面。

（1）數學規劃論

數學規劃包括線性規劃，非線性規劃、整數規劃、目標規劃和動態規劃。具體來說，線性規劃可以解決物資調運、配送和人員的分配等問題；整數規劃可以求解完成工作所需要的人數、機器設備臺數和選址等問題；動態規劃可以解決最優路徑的問題、資源分配、物流調度等問題。

（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、補貨頻率和一次補貨量。常見的庫存控制模型包括確定型的和隨機型的儲存模型，其中確定型的又包括不允許缺貨、一次性補貨、連續補貨、一次性補貨；允許缺貨、連續補貨；隨機型的存儲模型又分為離散型等模型。

（3）圖（網絡）論

自從20世紀50年代以后，圖論廣泛的應用于解決工程系統和管理問題，人們將復雜的問題用圖與網絡進行描述簡化后再求解，最明顯的應用就是運輸問題、物流節點間的物資調運和車輛調度時運輸路線的選擇問題、配送中心的送貨問題、逆向物流中產品的回收問題等。通過圖論中的最小生成樹、最短路、最大流、最小費用等知識，可以求得運輸所需時間最少或者運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，在這里僅研究有關運輸問題和網絡規劃等方面來進行舉例。

（1）運輸問題

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

Q公司是一家生產食品罐頭的公司，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，根據以下的數據，建立模型，設計出最優的運輸計劃，以使總成本最小。

采用Excel 軟件進行計算的步驟：

第一步：定義問題與單元格，首先確定為運輸問題，然后定義單元格。

第二步：輸入模型部分（包括決策變量、目標函數、約束條件）。

1）確定每個決策變量所對應的單元格的位置。

2）選擇某一單元格內輸入目標函數的公式。

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：求最優解。

1）安裝“規劃求解”工具。在“當前加載宏”的復選框中選中“規劃求解”， 單擊“確定”按鈕后返回， Excel“工具”菜單中就出現“規劃求解”選項。

2）選擇“工具”菜單。

3）選擇“規劃求解”選項。

4）在“規劃求解參數”中設置參數，選擇“最小值”，再輸入“約束條件”。

5）“選項”中選擇“線性規劃”和“假定非負”，單擊“求解”。

6）選擇“保存”。

由圖1中計算結果可知，最優的配送方案應該是：從1工廠配送20個單位和55個單位的產品分別給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個單位的產品分別給C和D倉庫。該方案所需總運輸成本最小， 最小值為152 535美元。

（2）網絡最優化問題

網絡在各種實際問題中以各種各樣的形式存在。交通、電子和通訊網絡深入到日常生活的方方面面，網絡規劃也廣泛的應用于物流管理領域、運輸問題，物流節點的貨物的調運以及逆向物流的回收，合理運輸線路的確定以及合理的運輸量的確定。網絡優化包括最小決策樹、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產品，這些產品需要運到兩個倉庫里。下面是一些具體的信息，并根據以下信息設計出合理的配送計劃，使得總成本最小。

在計算網絡問題時，要堅持一種思想，那就是計算每個節點產生的凈流量（流出量減去流入量）。

由圖2中計算結果可知，最優產品配送方案應該是：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在物流運籌學的教學中發揮著巨大的作用，通過建立數學的模型，運用規劃求解的選項，添加約束條件和必要的條件，最后得出最優的解決方案。但其基本的思想只有一個，那就是線性規劃的最優化思想，它是解決所有物流運籌學問題的主線。但必須看到該軟件的局限性，那就是當模型存在有多個最優解時，Excel只能選擇其中的一個結果。

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