صفحة 185 - كتاب علم البيانات - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 التحسين (Optimization)

المفاهيم الأساسية

التحسين (Optimization): محاولة إيجاد الطريقة المثلى أو الأكثر كفاءة لاستخدام الموارد المحدودة لتحقيق هدف معين (مثل زيادة الربح، تقليل التكلفة، تقليل الوقت).

أداة إكسل سولفر (Excel Solver): أداة برمجية تُستخدم لمحاكاة وتحسين نماذج الهندسة والأعمال المختلفة. تنتمي إلى أدوات تحليل "ماذا-إذا" (What-If analysis tools) وتُستخدم للوصول إلى أفضل الحلول لنموذج يحتوي على مدخلات متعددة.

خريطة المفاهيم

```markmap

4. نمذجة البيانات التنبؤية والتوقع

التوقع (Forecasting)

خطوات عملية التوقع

#### خطوة 7: إنشاء مخططات للتحليل

##### إنشاء مخطط عمودي مكدس (Stacked Column Chart)

###### الغرض

• مقارنة قيمة معينة مع المجموع الكلي.
• إظهار مساهمة قيمة معينة في التغييرات عبر الوقت.

###### خطوات الإنشاء في برنامج الجداول الإلكترونية

تحديد الأعمدة A و B و D.

من علامة تبويب إدراج (Insert)، الضغط على المخططات الموصى بها (Recommended Charts).

اختيار مخطط عمودي مكدس بنسبة 100% (Stacked Column %).

الضغط على موافق (OK).

###### شكل 4.23

• يوضح إنشاء مخطط عمودي مكدس.

##### ملاحظات هامة على اختيار المخططات

###### قابلية التخصيص

• يمكن تغيير حدود أو وحدات المحور الرأسي لتمثيل المعلومات بشكل أكثر وضوحًا (كما في الشكل 4.24).

###### عدم مناسبة التوصيات الآلية دائمًا

• قد لا تكون المخططات التي يُوصى بها البرنامج (مثل المخطط القمّي أو المبعثر) مناسبة لكل حالة.
• استخدام مخطط غير مناسب يجعل البيانات صعبة القراءة والفهم (كما في الأشكال 4.25 و 4.26).

###### مراعاة الجمهور المستهدف

• يجب مراعاة حاجات وقدرات الجمهور المستهدف للمخطط.
• بعض أنواع المخططات مناسبة للعلماء والباحثين وخبراء التسويق.
• المسؤولون التنفيذيون ومديرو الشركات قد يحتاجون إلى أنواع محددة من المخططات.

مفاهيم أساسية من التمرينات

#### نطاق الثقة

• يمنح معلومات عن نسبة الشك وعدم التيقن.
• حدود الثقة (الدنيا والعليا) تحدد النطاق المقبول لقيم البيانات.

#### اختيار المخططات

• يعتمد على المعلومات التي سيتم تمثيلها.
• يُفضل اختيار المخططات التي يوصي بها إكسل لمناسبتها لنوع البيانات.
• يُفضل استخدام المخطط البياني الخطي على العمودي في تمثيل التوقع.

#### خطوات التوقع

• تحديد الخطوات بوضوح قبل التنفيذ هو من أهم متطلبات التوقع الجيد.
• من الضروري اتباع الخطوات الست للتوقع بالترتيب.

تطبيقات عملية

#### تمرين 2: مقارنة المخططات

• قارن بين نوعي المخططين اللذين يقدمهما إجراء التوقع.
• اشرح لماذا يُعد المخطط الخطي هو الأنسب حسب رأيك.

#### تمرين 3: تطبيق عملي على بيانات السياحة

• قم بزيارة صفحة بيانات السياحة السعودية على منصة البيانات المفتوحة (https://open.data.gov.sa).
• قم بتحميل بيانات الرحلات السياحية للعامين 2017 و 2018.
• طبق إجراء التوقع للعام 2023.
• وضح المخططات البيانية التي ستختارها لعرض النتائج، واشرح سبب اختيارك.

#### تمرين 4: تحليل ومقارنة نتائج التوقع

• حلل نتائج التوقع لبيانات الرحلات السياحية (للعامين 2017 و 2018) من التمرين الثالث.
• أنشئ أوراق العمل المطلوبة في إكسل وقارن بين النتائج.
• حدد الجزء المهم في المخططات التوضيحية عند المقارنة بينها.

#### تمرين 5: اختيار أنسب أنواع المخططات

• مستعينًا بأوراق عمل التمرين الرابع، مثّل البيانات باستخدام أنواع مختلفة من المخططات في إكسل.
• حدد أنسب أنواع المخططات لتمثيل هذه المعلومات.

التحسين (Optimization)

التعامل مع مشاكل التحسين

#### أمثلة على أهداف التحسين

• زيادة الربح.
• تقليل التكلفة.
• تقليل الوقت اللازم لتنفيذ مشروع.
• اختصار وقت أو مسافة السفر.
• استقطاب المزيد من الرحلات السياحية.
• تحديد الميزانية المناسبة لحملة تسويقية.
• تصميم الجدول المثالي لعمل الموظفين.
• خفض تكلفة التوصيل.

أداة إكسل سولفر (Excel Solver)

#### الغرض

• محاكاة وتحسين نماذج الهندسة والأعمال.
• الوصول إلى أفضل الحلول لنموذج يحتوي على مدخلات متعددة.

#### آلية العمل

• تحديد قيمة لخلية واحدة (الخلية الهدف) عن طريق تغيير قيم خلايا أخرى (خلايا المتغير).

#### الاستخدامات

• مثالية لحل مشاكل البرمجة الخطية (التحسين الخطي).
• التعامل مع مشاكل التحسين باستخدام جداول البيانات لإدراج متغيرات القرار وقيود النموذج ودالة الهدف.

#### المميزات

• تساهم في حل مشاكل التحسين بطريقة مبسطة وملائمة للمستخدمين بغض النظر عن قدراتهم الحسابية.
• يمكن إجراء تغييرات على معاملاتها أو الإجراء المنفذ وإعادة تقييم النتائج.

```

نقاط مهمة

• مشاكل التحسين تواجه في مجالات متعددة مثل الأعمال التجارية، الاقتصاد، الرياضيات، الهندسة، والعلوم.
• أداة إكسل سولفر هي أداة برمجية تنتمي إلى أدوات تحليل "ماذا-إذا" في إكسل.
• تُستخدم الأداة بشكل أساسي لحل مشاكل البرمجة الخطية (التحسين الخطي).
• تسمح الأداة للمستخدم بتعريف متغيرات القرار وقيود النموذج ودالة الهدف داخل جدول بيانات.
• يمكن تعديل معاملات سولفر وإعادة تشغيلها للحصول على نتائج أفضل إذا لم تكن النتائج الأولية مرضية.

الدرس الثالث

التحسين (Optimization)

التعامل مع مشاكل التحسين

Dealing with Optimization Problems

يواجه الإنسان المشاكل المتعلقة بالتحسين في كثير من جوانب الحياة ومجالاتها كالأعمال التجارية، والاقتصاد، والرياضيات، والهندسة، والعلوم. تكمن المشكلة الأساسية في محاولة إيجاد الطريقة المثلى أو الأكثر كفاءة لاستخدام الموارد المحدودة لتحقيق هدف معين والذي قد يكون زيادة الربح، أو تقليل التكلفة، أو تقليل الوقت اللازم لتنفيذ مشروع ما، أو اختصار الوقت أو المسافة للسفر إلى وجهة معينة. يُعدّ استقطاب المزيد من الرحلات السياحية إلى بلد ما أحد أهداف التحسين، كما يمكن النظر إلى بعض الأمثلة الأخرى حول التحسين، كتحديد الميزانية المناسبة لحملة تسويقية، أو تصميم الجدول المثالي لعمل الموظفين، أو خفض تكلفة التوصيل.

ما أداة إكسل سولفر؟

What is Excel Solver?

تُعدّ أداة إكسل سولفر (Excel Solver) أداة برمجية تُستخدم لمحاكاة وتحسين نماذج الهندسة والأعمال المختلفة. تنتمي هذه الأداة إلى مجموعة خاصة من أدوات إكسل يُشار إليها باسم أدوات تحليل ماذا-إذا (What-If analysis tools) وتُستخدم للوصول إلى أفضل الحلول لنموذج يحتوي على مدخلات متعددة.

تُعدّ الحاجة إلى تحديد قيمة لخلية واحدة (تسمى الخلية الهدف) عن طريق تغيير قيم خلايا أخرى معينة (تسمى خلايا المتغير) وذلك باستخدام أحد أدوات الاستخدامات الشائعة لأداة إكسل سولفر، حيث تُعدّ هذه الأداة مثالية لحل مشاكل البرمجة الخطية (المعروفة أيضاً باسم مشاكل التحسين الخطي)، ولذلك يُطلق عليها أحياناً اسم البرمجة الخطية لسولفر (Linear Programming Solver).

تُعدّ أداة إكسل سولفر مثالية للتعامل مع مشاكل التحسين، حيث تمكنك من استخدام جداول البيانات لإدراج متغيرات القرار وقيود النموذج، ثم تنفيذ دالة الهدف التي تصفها. وفي حين يُعدّ استخدام النماذج الشبكية (Graphical Models) مثالياً لحل المشاكل الواقعية لتمثيل عدة متغيرات، ولذلك هناك حاجة لاستخدام تقنيات وحسابات معقدة للوصول إلى الحل الأمثل لتلك المشاكل. تساهم جداول البيانات وأداة سولفر في حل مشاكل التحسين بطريقة مبسطة وملائمة للمستخدمين بصرف النظر عن قدراتهم الحسابية.

من الضروري فهم إمكانية إجراء تغييرات على معاملات أداة سولفر أو على الإجراء الذي يتم تنفيذه في أي وقت، وبذلك يُمكن إعادة تقييم النتائج، ويمكن إعادة تقييم النتائج إذا كانت النتائج غير مرضية.

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

الدرس الثالث التحسين (Optimization) التعامل مع مشاكل التحسين Dealing with Optimization Problems يواجه الإنسان المشاكل المتعلقة بالتحسين في كثير من جوانب الحياة ومجالاتها كالأعمال التجارية، والاقتصاد، والرياضيات، والهندسة، والعلوم. تكمن المشكلة الأساسية في محاولة إيجاد الطريقة المثلى أو الأكثر كفاءة لاستخدام الموارد المحدودة لتحقيق هدف معين والذي قد يكون زيادة الربح، أو تقليل التكلفة، أو تقليل الوقت اللازم لتنفيذ مشروع ما، أو اختصار الوقت أو المسافة للسفر إلى وجهة معينة. يُعدّ استقطاب المزيد من الرحلات السياحية إلى بلد ما أحد أهداف التحسين، كما يمكن النظر إلى بعض الأمثلة الأخرى حول التحسين، كتحديد الميزانية المناسبة لحملة تسويقية، أو تصميم الجدول المثالي لعمل الموظفين، أو خفض تكلفة التوصيل. ما أداة إكسل سولفر؟ What is Excel Solver? تُعدّ أداة إكسل سولفر (Excel Solver) أداة برمجية تُستخدم لمحاكاة وتحسين نماذج الهندسة والأعمال المختلفة. تنتمي هذه الأداة إلى مجموعة خاصة من أدوات إكسل يُشار إليها باسم أدوات تحليل ماذا-إذا (What-If analysis tools) وتُستخدم للوصول إلى أفضل الحلول لنموذج يحتوي على مدخلات متعددة. تُعدّ الحاجة إلى تحديد قيمة لخلية واحدة (تسمى الخلية الهدف) عن طريق تغيير قيم خلايا أخرى معينة (تسمى خلايا المتغير) وذلك باستخدام أحد أدوات الاستخدامات الشائعة لأداة إكسل سولفر، حيث تُعدّ هذه الأداة مثالية لحل مشاكل البرمجة الخطية (المعروفة أيضاً باسم مشاكل التحسين الخطي)، ولذلك يُطلق عليها أحياناً اسم البرمجة الخطية لسولفر (Linear Programming Solver). تُعدّ أداة إكسل سولفر مثالية للتعامل مع مشاكل التحسين، حيث تمكنك من استخدام جداول البيانات لإدراج متغيرات القرار وقيود النموذج، ثم تنفيذ دالة الهدف التي تصفها. وفي حين يُعدّ استخدام النماذج الشبكية (Graphical Models) مثالياً لحل المشاكل الواقعية لتمثيل عدة متغيرات، ولذلك هناك حاجة لاستخدام تقنيات وحسابات معقدة للوصول إلى الحل الأمثل لتلك المشاكل. تساهم جداول البيانات وأداة سولفر في حل مشاكل التحسين بطريقة مبسطة وملائمة للمستخدمين بصرف النظر عن قدراتهم الحسابية. من الضروري فهم إمكانية إجراء تغييرات على معاملات أداة سولفر أو على الإجراء الذي يتم تنفيذه في أي وقت، وبذلك يُمكن إعادة تقييم النتائج، ويمكن إعادة تقييم النتائج إذا كانت النتائج غير مرضية. رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447