Excel软件在物流运筹学教学中应用探究

李雪虎

摘要：物流运筹学的前身属于管理学的一个分支——管理科学，而它是高校物流管理专业的主干课程。物流运筹学是一门具有实际意义的课程，是运用系统优化的方法，通过建立数学模型来求解，通过合理的分析与运算，最后得出合理的决策，以达到高效率的配置人力、物力、财力等资源的目的。Excel在其计算中发挥着巨大的作用。文章通过实际的案例来导入，以期能帮助物流专业教师提供以Excel为工具解决物流运筹学的思路与方法，进而达到提高教学效率、实现教学效果的目的。

关键词：Excel软件；物流运筹学；线性规划

中图分类号：G642文献标识码：A

物流学是20世纪50年代新发展起来的一门学科。它是一门实践性很强的综合性学科，全面融合了经济科学、技术科学和管理科学的内容，揭示了采购、运输、存储、装卸搬运、包装、流通加工、信息处理、客户管理等物流各要素的内在联系。

现在普遍认为，运筹学是近代应用数学的一个分支，主要是将生产、管理等事件中出现的一些带有普遍性的运筹问题加以提炼，然后利用数学方法进行解决。前者提供模型，后者提供理论和方法。运筹学的思想在古代就已经产生了。敌我双方交战，要克敌制胜就要在了解双方情况的基础上，做出最优的对付对手的方法。

运筹学是在生产计划、库存管理、运输问题、设备更新、中心选址等活动中广泛运用数学方法解决其中所涉及的经济问题的一门学科。运筹学和物流学作为一门正式的学科都始于第二次世界大战期间，从一开始，两者就紧密的联系在了一起，相互渗透，相互交叉发展。与物流学科联系最为紧密的理论有系统论、运筹学、经济管理等。运筹学作为物流学科的理论基础之一，其作用就是提供实现物流系统优化的技术和工具，是系统理论在物流中应用的具体表现。第二次世界大战期间，各国都转向快速恢复工业和发展经济，而运筹学此时正转向经济活动的研究，因此极大地引起了研究者的兴趣，并由此进入了各个行业和部门，获得了长足的发展和广泛的应用，最终形成了一套较为完整的理论，如规划论、排队论、库存论等。但战后的物流并没有像运筹学那样引起人们的关注，直至20世纪60年代，随着科学技术的发展、管理科学的进步、生产方式和组织方式等的改变，物流才得以为管理界所关注。因此，相比运筹学的发展，物流学科的发展相对滞后。不过，运筹学在物流领域中的应用却随着物流学科的不断成熟而日益广泛，并形成一个独立的学科——物流运筹学。

物流运筹学主要是研究经济活动和军事活动能用数量来表达的有关运用、筹划与管理等方面的问题，根据问题的提出，通过数学的分析与运算，做出综合的合理安排，以便经济、有效地使用人力、物力、财力等资源。物流运筹学研究的主要问题涉及运输与配送管理、车辆管理、物料的仓储管理、需求管理、物流成本管理、电子商务环境下的物流管理及应用等。

1引入Excel软件的必要性

从目前的发展趋势来看，现代信息技术的发展为物流管理繁荣发展提供了坚实的基础和数据支撑，根据物流管理问题产生的背景来看，存在运输问题、指派问题、排队问题，库存论等，而这些问题的产生都需要去根据实际的情况建立模型来进行求解，一般来说，以上模型的建立都是从线性规划模型中演变出来的，都是以线性规划模型为中心来进行派生，而使用Excel的规划求解的选项恰恰解决了这个问题，通过模型的建立，可以充分利用Excel强大的表格计算功能，能在工作表中直观的体现出公式，并且提供一些特殊的函数和公式，使物流管理者根据实际的情况进行选择，并且还具有自动重复计算的功能。当物流模型建立后，只需修改单元格中的数值，工作表中所有键入了与此单元格有关的公式就会被重新计算，并在相应单元格中显示出新的计算结果，这就使得决策者可以在模型中一边对代表特定参数单元格中的数值进行修改，一边观察各种变量的数值变化情况，十分直观。并使管理决策者了解并掌握复杂的运筹学模型，从而为解决实际的物流问题带来了极大的便利。

2物流管理问题建模的一般步骤

2.1定义企业问题和收集相关数据

针对物流企业存在的实际问题，物流管理决策者有必要在一线的物流人员的指导下完成相关物流问题的收集，而且必须花费大量的时间来进行数据的收集、处理与汇总，并对一些数据进行遴选和再加工，使其符合客观的经济发展情况和企业发展的实际需要。

2.2构建模型（一般为数学模型）来展示问题

将理论问题转化为实际问题，用模型或者抽象化的表述，是物流管理问题解决方案的必要组成部分，如表达一些函数公式等以及图形、表格、结构图等模型，根据实际的问题建立数学模型是解决一些常见的物流管理问题的基础。物流模型的建立应符合实际的需要，切忌为了建模而建模，最后得出的模型要有理论依据，并能运用到实际当中。

2.3根据设计好的物流管理问题开发出合适的计算机程序

设计科学合理的物流模型的优势在于它使得通过数学方法寻找问题的解决方案成为可能。这些过程往往用计算机来进行完成。因为计算过于繁复，在某些情况下，物流决策者需要编写计算机程序，这要求管理者具有很强的计算机编程能力；而在有些情况下，我们可以借助Excel的插件（Solver）来进行模型的求解，使其复杂的管理问题简单化和明晰化，使管理者能够很好地看出其中的最优决策和最优方法，从而明白易懂。

2.4测试模型，并在必要时进行修正

在物流模型的求解过程中，管理决策者需要对其模型进行仔细的检验和测试以保证它对实际问题进行了准确而充分的表述。所有相关的因素和相互关系是否被精确地编制到模型中，模型是否符合实际的需要等等，也就是考察模型是否具有实际意义，对模型进行二次加工有的时候也是十分必要的一个环节，修正模型，使其能够根据客观的实际需要变化而变化，才能称得上一个好模型。

2.5利用模型分析问题并提出管理建议

当进行完模型的求解后，应该根据企业的实际情况进行分析，根据计算的数据值进行汇总，并得出数据所代表的实际意义，结合客观的实际来做出最优决策，将相关建议与测试反馈给企业的高层管理者。

3基于Excel求解物流运筹学问题探究

3.1问题的提出

目前，运筹学在物流管理领域中应用也是十分普遍的，并且解决了许多实际问题，取得了很好的效果。以下是总结的一些运筹学在物流领域中的应用较多的3个方面。

（1）数学规划论

数学规划包括线性规划，非线性规划、整数规划、目标规划和动态规划。具体来说，线性规划可以解决物资调运、配送和人员的分配等问题；整数规划可以求解完成工作所需要的人数、机器设备台数和选址等问题；动态规划可以解决最优路径的问题、资源分配、物流调度等问题。

（2）存贮论

存贮论又称作库存论，主要是研究物资库存策略的理论，即确定合理的库存量、补货频率和一次补货量。常见的库存控制模型包括确定型的和随机型的储存模型，其中确定型的又包括不允许缺货、一次性补货、连续补货、一次性补货；允许缺货、连续补货；随机型的存储模型又分为离散型等模型。

（3）图（网络）论

自从20世纪50年代以后，图论广泛的应用于解决工程系统和管理问题，人们将复杂的问题用图与网络进行描述简化后再求解，最明显的应用就是运输问题、物流节点间的物资调运和车辆调度时运输路线的选择问题、配送中心的送货问题、逆向物流中产品的回收问题等。通过图论中的最小生成树、最短路、最大流、最小费用等知识，可以求得运输所需时间最少或者运输路线最短或费用最省的路线。

3.2案例分析与研究

鉴于篇幅所限，在这里仅研究有关运输问题和网络规划等方面来进行举例。

（1）运输问题

运输问题属于线性规划的范畴，之所以被称为运输问题，主要是因为它的许多应用都涉及确定如何最优的方案运输货物，如何确定合理的运输线路来达到运输成本最小化。

Q公司是一家生产食品罐头的公司，它收购新鲜蔬菜并在食品罐头厂加工成罐头，然后再把这些罐头食品分销到各地，根据以下的数据，建立模型，设计出最优的运输计划，以使总成本最小。

采用Excel 软件进行计算的步骤：

第一步：定义问题与单元格，首先确定为运输问题，然后定义单元格。

第二步：输入模型部分（包括决策变量、目标函数、约束条件）。

1）确定每个决策变量所对应的单元格的位置。

2）选择某一单元格内输入目标函数的公式。

3）选一个单元格输入公式，计算每个约束条件左边的值。

4）选一个单元格输入公式，计算每个约束条件右边的值。

第三步：求最优解。

1）安装“规划求解”工具。在“当前加载宏”的复选框中选中“规划求解”， 单击“确定”按钮后返回， Excel“工具”菜单中就出现“规划求解”选项。

2）选择“工具”菜单。

3）选择“规划求解”选项。

4）在“规划求解参数”中设置参数，选择“最小值”，再输入“约束条件”。

5）“选项”中选择“线性规划”和“假定非负”，单击“求解”。

6）选择“保存”。

由图1中计算结果可知，最优的配送方案应该是：从1工厂配送20个单位和55个单位的产品分别给B和D仓库；从2工厂配送80个单位和45个单位的产品分别给A和B仓库；从3工厂配送70个单位和30个单位的产品分别给C和D仓库。该方案所需总运输成本最小， 最小值为152 535美元。

（2）网络最优化问题

网络在各种实际问题中以各种各样的形式存在。交通、电子和通讯网络深入到日常生活的方方面面，网络规划也广泛的应用于物流管理领域、运输问题，物流节点的货物的调运以及逆向物流的回收，合理运输线路的确定以及合理的运输量的确定。网络优化包括最小决策树、最大流，最短路，最小费用最大流等问题。

X配送公司有两个工厂生产产品，这些产品需要运到两个仓库里。下面是一些具体的信息，并根据以下信息设计出合理的配送计划，使得总成本最小。

在计算网络问题时，要坚持一种思想，那就是计算每个节点产生的净流量（流出量减去流入量）。

由图2中计算结果可知，最优产品配送方案应该是：从F1配送30单位和50单位的物资到W1和DC；从F2配送30单位和40单位的物资到DC和W2；配送中心DC配送30和50单位的物资到W1和W2，该方案所需总运输成本最小，最小值为110 000美元。

通过以上两个物流管理方面的案例，我们可以看出Excel在物流运筹学的教学中发挥着巨大的作用，通过建立数学的模型，运用规划求解的选项，添加约束条件和必要的条件，最后得出最优的解决方案。但其基本的思想只有一个，那就是线性规划的最优化思想，它是解决所有物流运筹学问题的主线。但必须看到该软件的局限性，那就是当模型存在有多个最优解时，Excel只能选择其中的一个结果。

参考文献：

[1] 唐永洪. 基于物流运筹学的运输优化决策问题解决方案[J]. 物流技术，2008，27（9）：84—86.

[2] 李艳. 利用运筹学模型在物流企业中解决实际问题[J]. 淮南职业技术学院学报，2008，8（1）：95—98.

[3] 任志霞. 物流配送系统中的运筹学问题及方法研究[J]. 物流科技，2007（3）：10—12.

[4] 任建标. 数据、建模与决策[M]. 北京：中国财政经济出版社，2010.