Линейное программирование в Excel. Введение в VBA, макросы, программирование в Excel

Чтобы написать компьютерную программу Вам необходимо знать, во-первых, какой-либо язык программирования. Во вторых у Вас на компьютере должна быть установлена специальная программа, которая скомпилирует написанный Вами код. В-третьих, Вам необходимо будет разработать и записать на бумаге алгоритм Вашей программы, чтобы перед глазами всегда была чёткая цель того, к чему мы идём (по крайней мере, я так всегда делаю, когда пишу более сложные программы).

Язык программирования подойдет любой, но при работе в Excel и написания программ под него я рекомендую использовать Visual Basic for Application (VBA), так как в Excel уже встроена специальный редактор для создания программ в Excel.

Язык программирования мы с Вами, думаю, легко освоим, мне удалось, и у Вас также получится. Поверьте, в Excel программировать намного проще, чем на каком-нибудь C++ или java. Потому что он создан для всех, неважно кто Вы инженер или бухгалтер, VBA создавался для людей, которые пользуются Excel. И если Вы освоили Excel, то следующим логическим шагом будет освоение VBA.

Покажу на примере, как создаётся программа на VBA.

Никакого алгоритма не придумываем, вместо него запишем такую фразу «"Нащ код».

1. Запускаем Excel.

2. Выполняем блиц-команду (зажимаем две клавиши) «Alt» и «F11».

3. Создаём шаблон и сохраняем его.

4. После чего записываем три строчки, при этом строчка, которая начинается с апострофа, является комментарием. Слово «Sub» указывает на начало программы, «program()» - название программы, которое можно изменить, например на «Макрос()».

Словосочетание «End Sub», говорит о том, что здесь программа заканчивается.Вместо строчки «"Наш код» можно записать в будущем наш алгоритм.

Программирование в Excel не такое сложно, как может показаться, необходимо иметь чёткий, записанный желательно на бумаге алгоритм, разрабатывать которые мы вскоре научимся, и некоторые основы VBA (ввод и вывод данных в программу, условия и циклы), для начала этого вполне будет достаточно.

Смотрите также в этом разделе.

Макросы – это программы, написанные на языке программирования VBA(Visual Basic for Application), который встроен в Excel, а программирование в Excel - процесс создания макросов. Таким образом, Excel стал саморазвивающимся программным обеспечением. Так как теперь пользователям не нужно ждать новых версий программы, они сами создают свои приложения, если на то возникли необходимость и желание.

VBA, макросы, программирование в Excel – названий много, но суть одна – является интересным, но в тоже время и сложным вопросом для изучения и понимания. Однако пугаться не нужно, каждый может изучить столько, сколько ему нужно и сам решит как глубоко ему копать в вопросах программирования в Excel.

А теперь хватит воды, приступим к практике.

Создадим нашу первую программу в Excel и убедимся, что это легко и просто. Задача будет следующей – программа должна копировать значение с одной ячейки и вставлять в другую. Сделать это вручную элементарно. Поверьте написать нашу программу не сложнее, так как в этот раз мы пойдём по короткому пути, а именно запишем макрос. Для этого во вкладке «Вид» находим пиктограмму «Макросы» и жмём сточку «Запись макроса».

Получаем форму.

«Имя макроса» оставим как есть, это значит, что название у нашего макроса (программки) будет «Макрос1», а в «Сочетание клавиш» вставим «h», теперь наш макрос будет запускаться при выполнении блиц-команды «Ctrl+h». Жмём «Enter» и производим копирование.

После чего остановим «Запись макроса» и сразу же там выбираем строку «Макросы», где видим, список наших макросов. Чтобы макрос запустить необходимо его выбрать и нажать «Выполнить». Другой способ это выполнить заранее указанное сочетание клавиш «Ctrl+h». Каждый раз при запуске макроса он будет выполнять действия, записанные в него ранее.

Взглянем, пожалуй, на алгоритм нашей программки. Для этого выбираем вкладку «Макросы», строку «Макросы» и жмём «Изменить». На картинке представлена среда для написания макросов. Сам наш макрос – это код между строками «Sub Макрос1()» и «End Sub». С помощью этих строк мы даём знать Excel, что между ними будет находиться наш код.

Макрос сохраняется вместе с книгой, в которой был создан, хотя это не обязательно, так как их можно переносить и в другие книги. Давайте разбёрём значение каждой строчки внутри макроса.

Всё, что записано в строке после верхней кавычки «’» - закомментировано и кодом исполнения не является. В комментариях обычно пишут описания программы. Первая строчка кода, а именно по порядку, последовательно выполняется макрос, от строчки к строчке, «Selection.Copy», если перевести, звучит «Выделение.Копировать». То есть копируется выделенная область. Вторая «Range(“C1”).Select» - Диапазон(“C1”).Выделить» - переход к ячейке «C1». «ActiveSheet.Paste» - «АктивныйЛист. Вставить» - вставляем в выделенную ячейку «С1» скопированное значение.

Теперь удалим этот код и запишем свой.

Мы записали четыре строки, где « a =1, b = 2» являются операции присвоения переменным «a и b» значений «1 и 2» соответственно, переменной «с» мы присвоили результат сложения «a и b». А строка «ActiveCell.Value = c», если перевести «АктивнаяЯчейка. Значение = с», то есть записать в активную ячейку значение переменной «с». Далее выполняем сохранение макроса – «Ctrl+S», переходим в лист Excel и выполняем блиц-команду вызова макроса «Ctrl+h».

Каждый пользователь сталкивался с тем, что иногда в Excel не найти подходящих инструментов, которые бы соответствовали потребностям. При всем изобилии возможностей Excel иногда нельзя автоматизировать решения некоторых задач, ведь совершенству нет предела. Идеальное решение – это предоставление возможности пользователю самому создавать свои специфические инструменты. Для этого были созданы макросы.

Написание макросов в Excel

Код макроса Excel написанный на языке Visual Basic for Application (VBA), а его выполняет инструмент приложения, к которому он присоединен. Большинство этих инструментов не доступно на уровне окна программы Excel. Как написать макрос.

Теперь продемонстрируем на примере информацию о том, как писать, редактировать и выполнять код макроса.

Чтобы написать макрос:

Примечание. Если в главном меню отсутствует закладка «РАЗРАБОТЧИК», тогда ее необходимо активировать в настройках: «ФАЙЛ»-«Параметры»-«Настроить ленту». В правом списке «Основные вкладки:» активируйте галочкой опцию «Разработчик» и нажмите на кнопку ОК.

Возможности макросов в Excel

Макросы позволяют автоматизировать процессы работы с документами и не только… Они могут практически одновременно выполнить тысячи инструментов за одну операцию (даже по одному клику мышкой). Таким образом расширяются возможности работы с программой.

С помощью макросов пользователь может сам создать свой инструмент, которого ему недостает в арсенале программы Excel. Например, когда нужно автоматически выделить каждую вторую строку одним кликом. Или нужно одновременно создать сразу определенное количество копий определенного рабочего листа. Список потребностей пользователей в автоматизации процессов работы можно продолжать до бесконечности.

Если бы не было возможности создавать макросы во всех программах, входящих в пакет MS Office. То множество операций в процессе рутинной работы пользователям приходилось бы выполнять вручную (выделять через одну строку кликая по каждому второму заголовку мышкой или копировать вставлять по одному листу). Ручная работа в лучшем случаи приводить к потере огромного количества времени, а в худшем – ведет к ошибкам или даже потере ценных данных.

Возможность создавать макросы и автоматизировать рабочие процессы бережет вашу работу от лишних потерь времени и возникновения ошибок. Далее рассмотрим, как создать макрос, который безошибочно и автоматически выполнить рутинную работу в один клик мышкой. Так же рассмотрим в каких местах рабочей книги Excel можно создавать и хранить макросы. Как их запустить и выполнить, а также как их максимально оптимизировать под свои потребности.

Excel предоставляет большой и изобильный арсенал инструментов для хранения и обработки огромного количества информации с данными. Хотя для самой универсальной аналитической программы Excel – хранение данных само по себе менее интересно, чем возможность их обрабатывать, структурировать и анализировать с презентацией в отчетах. Для этих целей служит сильнейший аналитических инструмент по обработке данных такой как «Сводные таблицы». Но и его можно еще более усовершенствовать с помощью макросов. И тогда возможности сводных таблиц не знают границ.

Оптимизационные модели используются, чтобы найти ответы на вопросы типа:

• как составить расписание для сотрудников колл-центра, чтобы оно соответствовало их отпускным запросам, сбалансировало переработки и исключало круглосуточные дежурства?
• какие возможности бурения нефтяных скважин использовать для получения максимального дохода, держа при этом под контролем все риски?
• когда следует делать новые заказы в Китае и как их доставлять, чтобы минимизировать стоимость и соответствовать ожидаемому спросу?

Скачать заметку в формате или , примеры в формате

Целью оптимизации всегда является «максимизация» или «минимизация». Самая распространенная и понятная форма математической оптимизации - это линейное программирование, секретная разработка советских инженеров конца 1930-х годов, ставшая популярной в ходе Второй мировой войны. Кстати, слово «программирование» в данном словосочетании является пережитком военной терминологии того времени и не имеет ничего общего с компьютерным программированием.

Начнем с любимого примера экономистов - пушек и масла. Идет 1941-й год, вы – хозяин французской молочной фермы. Днем вы доите коров и производите сливочное масло, ночью – собираете автоматы. Ваша цель – максимальная прибыль, чтобы как можно дольше производить автоматы. От посредника из Сопротивления вы получаете за каждый автомат по 195 денежных единиц (чтобы не напрягать Excel несуществующими франками, допустим, что это доллары). За каждую бочку масла на рынке вам платят по $150.

Условия и ограничения. Себестоимость одной бочки масла – $100, а одного автомата – $150. Месячный бюджет на производство - $1800. Вы храните продукцию в 21-кубометровом подвале. Автомат занимает ½ м 3 , бочка масла 1½ м 3 . Сколько автоматов и бочек масла вам нужно продать за месяц, чтобы получить максимальную прибыль?

Линейная программа определяется как набор решений, необходимый для оптимизации объекта в свете некоторых условий, где и объект, и условия линейны. Вы можете складывать, вычитать, умножать на константы, но не можете применять для решения нелинейные функции, например, перемножение переменных (нельзя автоматы умножить на масло), возведение в квадрат или логические циклы, такие как ЕСЛИ.

Представим области допустимых значений графически. Во-первых, количество пушек и бочек масла должно быть неотрицательным. Во-вторых, максимально можно произвести $1800/$150 = 12 автоматов или $1800/$100 = 18 бочек масла (рис. 1). Общее название этого треугольника – политоп – фигура с плоскими сторонами (например, бриллиант). В-третьих, подвал может вместить не более 21/(½) = 42 автоматов или 21/(1½) = 14 бочек масла (рис. 2).

Чтобы найти идеальное соотношение автоматов и бочек введем в задачу понятие линии уровня функции . Такая линия в оптимизационной модели включает значения, приносящие одинаковую прибыль. Линию уровня можно задать уравнением:

(195 – 150) * N автоматов + (150 – 100) * N бочек масла = С,

где С – константа.

Например, при С = 450, линия будет проходить через координаты (0;10) и (9;0). Графически идея максимизации прибыли реализуется перемещением линии уровня параллельно самой себе в направлении увеличения значений по осям Х и Y (рис. 3). Любопытно, что для политопа оптимум всегда лежит в одной из вершин (или единственного решения не существует вовсе). На этом свойстве основан алгоритм симплексного метода. Решение задачи в Excel начинают с создания области модели (рис. 4). Формула целевой функции в ячейке В1 =СУММПРОИЗВ(C4:D4;C10:D10).

Рис. 3. Линия уровня и функция для оптимизации прибыли: а) некое произвольное начальное положение; б) линия уровня в оптимальном положении

У вас всё готово, чтобы нажать кнопку ДАННЫЕ –> Поиск решения . (Если вы не видите этой кнопки, установите надстройку Поиск решения; см. , глава 1). В открывшемся окне Параметры поиска решения задайте выделенные опции и нажмите Найти решение .

Рис. 5. Окно Поиск решения

Excel обновит лист и внесет на него результаты расчета (рис. 6).

Что произойдет, если добавить нелинейность? Допустим ваш посредник предлагает $500, если число автоматов в месяц будет более 5. Просто добавьте функцию ЕСЛИ в ячейку с прибылью (В1). Теперь целевая функция выглядит так: =СУММПРОИЗВ(C4:D4;C10:D10)+ЕСЛИ(C4>5;500;0). Жмем Поиск решения . Неудача, Excel сообщает об ошибке – условия линейности не выполнены (рис. 7).

Можно попробовать эволюционный алгоритм, лучше всего работающий с нелинейными моделями, и практически не ограничивающий вас в выборе функций. Работа эволюционного алгоритма в чем-то повторяет принципы работы биологической эволюции:

• генерирует пул исходных решений (что-то вроде генетического пула) разной степени вероятности;
• каждое решение имеет некий уровень пригодности к выживанию;
• решения размножаются перекрестным переносом, то есть их компоненты выбираются из двух или трех существующих решений и затем комбинируются;
• существующие решения мутируют в новые;
• имеет место локальный поиск, в процессе которого генерируются новые решения вблизи лучшего на данный момент решения в популяции;
• происходит отбор: случайно выбранные неуспешные кандидаты в решения выбрасываются из генетического пула.

К сожалению, с эволюционным алгоритмом все же возникают некоторые проблемы:

• Время работы существенно больше, чем при симплекс-методе
• Нет никакой гарантии, что он найдет оптимальное решение. Все, что в его силах - это контроль лучшего решения в популяции, пока не закончится время, либо популяция не изменится в достаточной степени для продолжения, либо вы принудительно не остановите «Поиск решения» нажатием кнопки ESC.
• Эволюционный поиск решения работает довольно медленно. А если области допустимых значений сложные, он часто ругается, не найдя даже места, с которого начать.
• Если вы хотите заставить эволюционный алгоритм хорошо работать в Excel, вам придется определить жесткие границы для каждой переменной решения. Даже если ваше решение более или менее неограниченное, вам все же нужны ограничения.

Принимая во внимание последний пункт, для решения задачи с автоматами и маслом вам нужно добавить ограничение, согласно которому оба решения не должны быть больше 25 (рис. 8). Установив основные параметры модели, кликните на кнопку Параметры . Проработав около минуты, эволюционный алгоритм выдал ожидаемое решение – 6 автоматов и 9 бочек масла. Поскольку без бонуса оптимально сделать лишь три автомата, а бонус выплачивается при производстве более 5 автоматов, очевидно, что оптимальным будет выбор 6 автоматов.

Рассмотрим теперь более сложный пример. Вы работаете в компании, которая производит апельсиновый сок, смешивая натуральные соки разных сортов (рис. 9). Чтобы ваш сок отвечал самым изысканным требованиям:

• отношение по шкале Брикс/кислотность должно оставаться в пределах 11,5–12,5;
• уровень кислотности должен оставаться между 0,75–1%;
• уровень вяжущего вкуса должен быть 4 или ниже;
• цвет должен находиться в рамках 4,5–5,5.

Шеф сообщил вам, что на январь и февраль он ожидает спросу на уровне 600 000 галлонов сока в месяц, а в марте – 700 000 галлонов. И еще, имеется договор со штатом Флорида, предоставляющий налоговые льготы при условии, что компания покупает не менее 40% сока каждый месяц у фермеров, выращивающих сорт Valencia . Договор следует соблюсти.

Рис. 9. Список характеристик для производства свежевыжатого апельсинового сока (чтобы увеличить изображение, кликните на нем правой кнопкой мыши, и выберите Открыть картинку в новой вкладке )

Создайте оптимизационную модель (рис. 10). Формулы можно изучить на соответствующем листе, приложенного Excel-файла. Кликните Поиск решения , и введите параметры (рис. 11). Нажмите Найти решение .

Рис. 11. Заполненное окно Поиск решения для задачи смешивания

Запустив Поиск решения , вы находите оптимальную стоимость закупок - $1,23 млн. (рис. 12). Обратите внимание, что заказ флоридской Valencia проходит по нижней границе условия. Очевидно, эта сделка - не лучший вариант, но приходится смириться. Второй по популярности сорт - это Verna из Мексики, которая чертовски дешева, но ровно настолько же ужасна.

Вы представляете результаты расчета шефу, но он остается недоволен, и говорит о том, что не хочет выходить за бюджет $1,17 млн. Вы возвращаетесь к компьютеру и начинаете понимать, что стоимость перестала быть целевой функцией. Теперь это условие! А какова цель? Вы можете снизить стоимость закупок только смягчив требования к качеству. Вы решаете сформулировать их в терминах процентного сокращения, и делаете новую модель (рис. 13).

Обратите внимание, что в ячейках В26:29 и F26:F29 теперь не константы, а формулы. Ваша новая цель – минимизация процента снижения качества в ячейках G26:G29. Точнее, вы бы хотели минимизировать максимальное из значений в ячейках G26:G29. Однако, если в ячейку D2 поместить формулу =МАКС(G26:G29), модель не будет работать. Напоминаю, функция МАКС не является линейной. Здесь доступна маленькая хитрость – можно внести дополнительное условие в модель: $G$26:$G$29<=$D$2 (рис. 14), а ячейку D2 оставить пустой. Т.е., ячейка D2 будет оптимизироваться не благодаря наличию в ней формулы, а последовательными циклами, запускаемыми этим дополнительным условием.

Нажмите Найти решение . Симплексный алгоритм будет пытаться приблизить D2 к 0 как целевую функцию модели, в то время как ограничения по вкусу и цвету будут пытаться увеличить ее насколько возможно, чтобы получить пригодную для работы смесь. Где же остановится значение D2? Самое меньшее из возможных значений - максимальный процент из четырех сниженных в диапазоне G26:G29. Мы видим (рис. 15, ячейки С26:Е29), что снижение расходов на 5% потребовало выйти за ограничения качества по всем четырем параметрам.

Вы представили данные шефу, который увидел, что сокращение расходов на 5% не стоит снижения качества сока, поэтому он согласовал ваш первый вариант. Но, когда вы принесли его в отдел снабжения, сотрудники возмутились. Как можно было так раздробить поставки!? Снабженцы настаивают, чтобы вы укрупнили партии: не более 4 поставщиков ежемесячно! И вы садитесь за новую модель. К сожалению, использовать функции ЕСЛИ или СЧЁТ вы не можете, так как хотите остаться в рамках линейной модели. Поэтому вам снова приходится прибегнуть к ухищрениям (рис. 16). Вы добавляете в модель область С33:Е43, которую определяете, как бинарную (значения в ней могут быть только 0 или 1), и оставляете ее пустой. А также область F33:H43, где каждая ячейка равна произведению значения из областей С33:Е43 на G5:G15. В параметры Поиск решения (рис. 17) вы добавляете еще одно условие $С$15:$Е$15 <= $F$33:$H$43 и еще одну область переменных – $C$33:$E$43.

Как в этом случае будет работать оптимизационный алгоритм? Когда он стартует все значения в областях С5:Е15, С33:Е43 и F33:H43 равны нулю. Допустим, что алгоритм пытается в ячейку С7 поместить значение 240. Сработает условие С7 <= F35, которое приведет к увеличению значения в F35, которое, в свою очередь, определяется формулой F35 = C35*$G7. Поскольку G7 – константа, а С35 – бинарная переменная, последней присваивается значение 1. Условие С7 <= F35 выполнено, т.к., 240 <= 1200. Таким образом вы моделируете неудобное условие «если… то»: «если заказ сделан, то бинарная переменная включается».

Нажмите Найти решение . Вы заметите, что решение задачи требует больше времени из-за добавления бинарных переменных. Если по какой-то причине Поиск решения слишком затянул свой поиск, вы всегда можете нажать ESC и увидеть лучшее из найденных решений на данный момент.

В принципе, вы уже довольно продвинутый специалист в области линейного программирования. Но, если вы вошли во вкус, и вам нравится разбираться с моделями всё возрастающей сложности, вот вам еще два зубодробительных примера.

Инженеры сообщили, что на производстве появились новые «снижатели кислотности». Данная технология способна нейтрализовать 20% кислоты в соке, протекающем через прибор. Это не только снижает процент кислоты, но и повышает индекс Брикс/кислотность на 25%. Но для «снижателя» нужна энергия и расходные материалы стоимостью $20 за 1000 галлонов сока. Не весь сок, поступающий от поставщиков, нужно прогонять через этот процесс, однако, если поставка по какому-нибудь заказу прогоняется через ионообменник, то должен быть обработан весь ее объем. Постройте модель с участием ионообменника для снижения стоимости.

Проблема с новым правилом заключается в том, что естественный способ его моделирования - нелинейный, что приведет к использованию медленного алгоритма оптимизации. Но, как и в предыдущем примере, можно ввести бинарную переменную в области С25:Е35, которая бы «включалась» при необходимости понизить кислотность партии (рис. 18). Поскольку, нельзя использовать произведение «индикатор понижения кислотности (бинарный) * объем партии», вы создаете область С37:Е47, которая вам пригодятся для уравнивания объемов, подлежащих снижению кислотности, без прямого участия в формулах самих этих объемов. Итак, области С25:Е35 и С37:Е47 не содержат формул. В области G25:I35 используются формулы =С25:Е35*G5:G15 (это ограничение партии общим доступным объемом сока), а в области К25:М35 =Е5:E15-GG5:15*(1-Е25:E35). Это условие заработает только если партия подлежит снижению кислотности.

Также в модели со «снижателем кислотности» были изменены формулы в ячейках С16:Е16 (теперь они учитывают затраты на снижение кислотности по формуле «индикатор (бинарный) * объем партии * $20) и в ячейках С50:Е51 (теперь они учитывают повышение коэффициента Брикс/кислотность на 25% и снижение кислотности на 20% для обработанных партий). В параметрах Поиска решения появились новые переменные и дополнительные условие (рис. 19). К сожалению, нажав кнопку Найти решение , вы узнаете, что надстройка Поиск решения не может справиться с задачей (рис. 20). Модель стали слишком сложной.

Рис. 19. Параметры Поиска решения в модели со «снижателем кислотности»

Рис. 20. Поиск решения не справляется с задачей

Вам нужно загрузить и установить OpenSolver (как это сделать см. , глава 1). OpenSolver «подхватит» установки, введенные только что в окне Поиск решения . Поэтому просто нажмите кнопку Solver . Полученное решение – $1 235 927 более чем на $ 100 000 лучше предыдущего минимума – $1 338 913.

До сих пор мы считали, что поставляемая продукция имеет точно указанные параметры. Резонно предположить, что эти параметры подвержены вариации, характеризуемой среднеквадратичным отклонением (рис. 21; подробнее см. ). Самое известное и широко используемое распределение случайной величины - это нормальное распределение, иначе называемое «колоколообразной кривой». Скажем, в случае с соком из Египта среднее значение отношения Брикс/кислотность будет 13, а среднеквадратичное отклонение (также называемой стандартным отклонением) - 0,9 (рис. 21). В данном примере 13 - это центр распределения вероятности, 68% заказов будут в пределах ±0,9 от 13, а 95% будут в пределах ±1,8 от 13.

Ваша цель - предложить план смешивания стоимостью меньше $1,25 миллиона, который наилучшим образом соответствует ожиданиям по качеству в свете вариабельности поставок.

Мы используем среднее и среднеквадратичное отклонение характеристик, чтобы применить имитационное моделирование по методу Монте-Карло (если вы слышите это название впервые, рекомендую ). В этом методе вместо включения параметров распределения (среднего значения и среднеквадратичного отклонения) в модель напрямую, создается большое число сценариев, основанных на этих самых параметрах распределения.

Сценарий - это один из возможных ответов на вопрос: «Если это - распределения, основанные на статистике, на что же будет похож конкретный заказ?» Каждый сценарий включает сорок параметров десяти сортов сока (рис. 22). Чтобы получить один такой параметр, воспользуйтесь функцией НОРМ.ОБР (подробнее о функции см. ). Например, в ячейке В33 отношение Брикс/кислотность для сорта Hamlin определяется формулой =НОРМ.ОБР(СЛЧИС();H5;N5). Введите аналогичные формулы в область В33:СW76, сгенерировав 100 сценариев. Поиск решения не сможет работать с этими формулами, так как они нелинейны, поэтому скопируйте их в буфер и вставьте, но уже, как значения.

Цель минимизировать значение в ячейке D2. Т.е., найти решение, которое менее всего снижает границы качества для 100 сценариев. Как и в примерах на рис. 13–15, в ячейке D2 нет формулы. Оптимизация выполняется заданием параметров в окне Поиск решения. Все, что нужно - это поместить во все сценарии границы качества, а не просто ожидаемые значения характеристик. Таким образом, в отношение Брикс/кислотность вы добавляете условия B78:CW80 >= B26 и =< F26, затем проделываете то же самое с кислотностью, вяжущей составляющей вкуса и цветом (рис. 24). Нажмите Найти решение . Решение найдется довольно быстро. Если вы генерировали случайные значения сами, а не использовали те, что находятся в файле для загрузки, ваше решение может отличаться. Для моей сотни сценариев наилучшим показателем, который мне удалось получить, является изменение качества на 133%.

Рис. 24. Настройка Поиска решения для модели с вариабельностью характеристик

Если вы хотите расширить свои знания в области линейного программирования, рекомендую книгу The AIMMS optimization modeling book . Не пропустите две главы про трюки и подсказки – они поистине гениальны.

Написано по материалам книги Джона Формана . – М.: Альпина Паблишер, 2016. – С. 129–186. Насчет секретности разработки и Второй мировой – это, похоже, личное мнение автора книги. См. Википедию . – Прим. Багузина .

Немногие знают, что первая версия популярного продукта Microsoft Excel появилась в 1985 году. С тех пор он пережил несколько модификаций и востребован у миллионов пользователей по всему миру. При этом многие работают лишь с малой толикой возможностей этого табличного процессора и даже не догадываются, как им могло бы облегчить жизнь умение программирования в Excel.

Что такое VBA

Программирование в Excel осуществляется посредством языка программирования Visual Basic for Application, который изначально встроен в самый известный табличный процессор от Microsoft.

К его достоинствам специалисты относят сравнительную легкость освоения. Как показывает практика, азами VBA могут овладеть даже пользователи, которые не имеют навыков профессионального программирования. К особенностям VBA относится выполнение скрипта в среде офисных приложений.

Недостатком программы являются проблемы, связанные с совместимостью различных версий. Они обусловлены тем, что код программы VBA обращается к функциональным возможностям, которые присутствуют в новой версии продукта, но отсутствуют в старой. Также к минусам относят и чрезмерно высокую открытость кода для изменения посторонним лицом. Тем не менее Microsoft Office, а также IBM Lotus Symphony позволяют пользователю применять шифрование начального кода и установку пароля для его просмотра.

Объекты, коллекции, свойства и методы

Именно с этими понятиями нужно разобраться тем, кто собирается работать в среде VBA. Прежде всего необходимо понять, что такое объект. В Excel в этом качестве выступают лист, книга, ячейка и диапазон. Данные объекты обладают специальной иерархией, т.е. подчиняются друг другу.

Главным из них является Application, соответствующий самой программе Excel. Затем следуют Workbooks, Worksheets, а также Range. Например, для обращения к ячейке A1 на конкретном листе следует указать путь с учетом иерархии.

Что касается понятия "коллекция", то это группа объектов того же класса, которая в записи имеет вид ChartObjects. Ее отдельные элементы также являются объектами.

Следующее понятие — свойства. Они являются необходимой характеристикой любого объекта. Например, для Range — это Value или Formula.

Методы — это команды, показывающие, что требуется сделать. При написании кода в VBA их необходимо отделять от объекта точкой. Например, как будет показано в дальнейшем, очень часто при программировании в "Эксель" используют команду Cells(1,1).Select. Она означает, что необходимо выбрать ячейку с координатами

Вместе с ней нередко используется Selection.ClearContents. Ее выполнение означает очистку содержимого выбранной ячейки.

Как начать

Затем необходимо перейти в приложение VB, для чего достаточно воспользоваться комбинацией клавиш «Alt» и «F11». Далее:

• в строке меню, расположенном в верхней части окна, нажимают на иконку рядом с иконкой Excel;
• выбирают команду Mudule;
• сохраняют, нажав на иконку с изображением ;
• пишут, скажем так, набросок кода.

Он выглядит следующим образом:

Sub program ()

"Наш код

Обратите внимание, что строка «"Наш код» будет выделена другим цветом (зеленым). Причина в апострофе, поставленном в начале строки, который обозначает, что далее следует комментарий.

Теперь вы можете написать любой код и создать для себя новый инструмент в VBA Excel (примеры программ см. далее). Конечно, тем, кто знаком с азами Visual Basic, будет намного проще. Однако даже те, кто их не имеет, при желании смогут освоиться достаточно быстро.

Макросы в Excel

За таким названием скрываются программы, написанные на языке Visual Basic for Application. Таким образом, программирование в Excel — это создание макросов с нужным кодом. Благодаря этой возможности табличный процессор Microsoft саморазвивается, подстраиваясь под требования конкретного пользователя. Разобравшись с тем, как создавать модули для написания макросов, можно приступать к рассмотрению конкретных примеров программ VBA Excel. Лучше всего начать с самых элементарных кодов.

Пример 1

Задача: написать программу, которая будет копировать значение содержимое одной ячейки и затем записывать в другую.

Для этого:

• открывают вкладку «Вид»;
• переходят на пиктограмму «Макросы»;
• жмут на «Запись макроса»;
• заполняют открывшуюся форму.

Для простоты в поле «Имя макроса» оставляют «Макрос1», а в поле «Сочетание клавиш» вставляют, например, hh (это значит, что запустить программку можно будет блиц-командой «Ctrl+h»). Нажимают Enter.

Теперь, когда уже запущена запись макроса, производят копирование содержимого какой-либо ячейки в другую. Возвращаются на исходную пиктограмму. Нажимают на «Запись макроса». Это действие означает завершение программки.

• вновь переходят на строку «Макросы»;
• в списке выбирают «Макрос 1»;
• нажимают «Выполнить» (то же действие запускается начатием сочетания клавиш «Ctrl+hh»).

В результате происходит действие, которое было осуществлено в процессе записи макроса.

Имеет смысл увидеть, как выглядит код. Для этого вновь переходят на строку «Макросы» и нажимают «Изменить» или «Войти». В результате оказываются в среде VBA. Собственно, сам код макроса находится между строками Sub Макрос1() и End Sub.

Если копирование было выполнено, например, из ячейки А1 в ячейку C1, то одна из строк кода будет выглядеть, как Range(“C1”).Select. В переводе это выглядит, как «Диапазон(“C1”).Выделить», иными словами осуществляет переход в VBA Excel, в ячейку С1.

Активную часть кода завершает команда ActiveSheet.Paste. Она означает запись содержания выделенной ячейки (в данном случае А1) в выделенную ячейку С1.

Пример 2

Циклы VBA помогают создавать различные макросы в Excel.

Циклы VBA помогают создавать различные макросы. Предположим, что имеется функция y=x + x 2 + 3x 3 - cos(x). Требуется создать макрос для получения ее графика. Сделать это можно только, используя циклы VBA.

За начальное и конечное значение аргумента функции берут x1=0 и x2=10. Кроме того, необходимо ввести константу — значение для шага изменения аргумента и начальное значение для счетчика.

Все примеры макросов VBA Excel создаются по той же процедуре, которая представлена выше. В данном конкретном случае код выглядит, как:

Sub programm()

shag = 0.1

Do While x1 < x2 (цикл будет выполняться пока верно выражение x1 < x2)

y=x1 + x1^2 + 3*x1^3 - Cos(x1)

Cells(i, 1).Value = x1 (значение x1 записывается в ячейку с координатами (i,1))

Cells(i, 2).Value = y (значение y записывается в ячейку с координатами (i,2))

i = i + 1 (действует счетчик);

x1 = x1 + shag (аргумент изменяется на величину шага);

End Sub.

В результате запуска данного макроса в "Эксель" получаем два столбца, в первом из которых записаны значения для x, а во втором — для y.

Затем по ним строится график способом, стандартным для "Эксель".

Пример 3

Для реализации циклов в VBA Excel 2010, как и в других версиях, наряду с уже приведенной конструкцией Do While используется For.

Рассмотрим программу, которая создаст столбец. В каждой его ячейке будут записаны квадраты номера соответствующей строки. Использование конструкции For позволит записать ее очень коротко, без использования счетчика.

Сначала нужно создать макрос, как описано выше. Далее записываем сам код. Считаем, что нас интересуют значения для 10 ячеек. Код выглядит следующим образом.

For i = 1 to 10 Next

Команда переводится на «человеческий» язык, как «Повторять от 1 до 10 с шагом один».

Если ставится задача получить столбец с квадратами, например, всех нечетных чисел из диапазона от 1 до 11, то пишем:

For i = 1 to 10 step 1 Next.

Здесь step — шаг. В данном случае он равен двум. По умолчанию отсутствие этого слова в цикле означает, что шаг единичный.

Полученные результаты нужно сохранять в ячейки с номером (i,1). Тогда при каждом запуске цикла с увеличением i на величину шага автоматически будет расти и номер у строки. Таким образом, произойдет оптимизация кода.

В целом код будет выглядеть, как:

Sub program()

For i = 1 To 10 Step 1 (можно записать просто For i = 1 To 10)

Cells(i, 1).Value = i ^ 2 (т.е. в ячейку (i,1) записывается значение квадрата i)

Next (в некотором смысле играет роль счетчика и означает еще один запуск цикла)

End Sub.

Если все сделано правильно, в том числе запись и запуск макроса (см. инструкцию выше), то при его вызове каждый раз будет получаться столбец заданного размера (в данном случае состоящий из 10 ячеек).

Пример 4

В повседневной жизни сплошь и рядом возникает необходимость принять то или иное решение в зависимости от какого-то условия. Не обойтись без них и в VBA Excel. Примеры программ, где дальнейший ход выполнения алгоритма выбирается, а не предопределен изначально, чаще всего используют конструкцию If …Then (для сложных случаев) If …Then …END If.

Рассмотрим конкретный случай. Предположим, необходимо создать макрос для "Эксель", чтобы в ячейку с координатами (1,1) было записано:

1, если аргумент положительный;

0, если аргумент нулевой;

-1, если аргумент отрицательный.

Создание такого макроса для "Эксель" начинается стандартным способом, через использование «горячих» клавиш Alt и F11. Далее записывается следующий код:

Sub program()

x= Cells(1, 1).Value (эта команда присваивает x значение содержимого ячейки с координатами (1, 1))

If x>0 Then Cells(1, 1).Value = 1

If x=0 Then Cells(1, 1).Value = 0

If x<0 Then Cells(1, 1).Value = -1

End Sub.

Остается запустить макрос и получить в "Эксель" нужное значение для аргумента.

Функции VBA

Как вы уже могли заметить, программировать в самом известном табличном процессоре Microsoft не так уж сложно. Особенно, если научиться применять функции VBA. Всего в этом языке программирования, созданном специально для написания приложений в "Эксель" и Word, около 160 функций. Их можно разделить на несколько больших групп. Это:

• Математические функции. Применив их к аргументу, получают значение косинуса, натурального логарифма, целой части и пр.
• Финансовые функции. Благодаря их наличию и используя программирование в Excel, можно получать эффективные инструменты для ведения бухгалтерского учета и осуществления финансовых расчетов.
• Функции обработки массивов. К ним относятся Array, IsArray; LBound; UBound.
• Функции VBA Excel для строки. Это достаточно многочисленная группа. В нее входят, например, функции Space для создания строки с числом пробелов, равных целочисленному аргументу, или Asc для перевода символов в код ANSI. Все они имеют широкое применение и позволяют работать со строками в "Эксель", создавая приложения, значительно облегчающие работу с этими таблицами.
• Функции преобразования типа данных. Например, CVar возвращает значение аргумента Expression, преобразовав его в тип данных Variant.
• Функции работы с датами. Они значительно расширяют стандартные Так, функция WeekdayName возвращает название (полное или частичное) дня недели по его номеру. Еще более полезной является Timer. Он выдает число секунд, которые прошли с полуночи до конкретного момента дня.
• Функции для преобразования числового аргумента в разные системы счисления. Например, Oct выдает в восьмеричное представление числа.
• Функции форматирования. Важнейшей из них является Format. Она возвращает значение типа Variant с выражением, отформатированным согласно инструкциям, которые заданы в описании формата.
• и пр.

Изучение свойств этих функций и их применение позволит значительно расширить сферу применения "Эксель".

Пример 5

Попробуем перейти к решению более сложных задач. Например:

Дан бумажный документ отчета фактического уровня издержек предприятия. Требуется:

• разработать его шаблонную часть посредством табличного процессора "Эксель";
• составить программу VBA, которая будет запрашивать исходные данные для ее заполнения, осуществлять необходимые расчеты и заполнять ими соответствующие ячейки шаблона.

Рассмотрим один из вариантов решения.

Создание шаблона

Все действия осуществляются на стандартном листе в Excel. Резервируются свободные ячейки для внесения данных по названию компании-потребителя, сумме издержек, их уровня, товарооборота. Так как количество компаний (обществ), относительно которых составляется отчет, не зафиксировано, ячейки для внесения значений по итогам и ФИО специалиста заранее не резервируют. Рабочему листу присваивается новое название. Например, "Օтчет".

Переменные

Для написания программы автоматического заполнения шаблона, необходимо выбрать обозначения. Они будут использоваться для переменных:

• NN- номер текущей строки таблицы;
• TP и TF - планируемый и фактический товарооборот;
• SF и SP - фактическая и планируемая сумма издержек;
• IP и IF - планируемый и фактически уровень издержек.

Обозначим теми же буквами, но с «приставкой» Itog накопление итога по данному столбцу. Например, ItogTP - касается столбца таблицы, озаглавленного, как «планируемый товарооборот».

Решение задачи с использованием программирования на VBA

Используя введенные обозначения, получаем формулы для отклонений. Если требуется осуществить расчет в % имеем (F - P) / P * 100, а в сумме — (F - P).

Результаты этих вычислений можно лучше всего сразу внести в соответствующие ячейки таблицы "Эксель".

Для итогов по факту и прогнозу получают по формулам ItogP=ItogP + P и ItogF=ItogF+ F.

Для отклонений используют = (ItogF - ItogP) / ItogP * 100, если расчет ведется в процентах, а в случае суммарной величины — (ItogF - ItogP).

Результаты опять же сразу записываются в соответствующие ячейки, поэтому нет необходимости их присваивания переменным.

Перед запуском созданной программы, требуется сохранить рабочую книгу, например, под названием "Отчет1.xls".

Клавишу «Создать отчетную таблицу» требуется нажать всего 1 раз после ввода заголовочной информации. Следует знать и другие правила. В частности, кнопка «Добавить строку» должна нажиматься каждый раз после ввода в таблицу значений по каждому виду деятельности. После занесения всех данных требуется нажать кнопку «Закончить» и затем переключиться в окно "Эксель".

Теперь вы знаете, как решать задачи для Excel с помощью макросов. Умение применять vba excel (примеры программ см. выше) может понадобиться и для работы в среде самого популярного на данный момент текстового редактора "Ворд". В частности, можно путем записи, как показано в самом начале статьи, или через написание кода создавать кнопки меню, благодаря которым многие операции над текстом можно будет осуществлять нажатием дежурных клавиш или через вкладку "Вид" и пиктограмму "Макросы".