[論文レビュー] Assessing Excel VBA Suitability for Monte Carlo Simulation

Alexei Botchkarev|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2015

Spreadsheets and End-User Computing参考文献 65被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、モンテカルロシミュレーションに適したプラットフォームとして、Microsoft Excel 2010および2013のVBAを評価し、外部の高品質な疑似乱数生成器を組み合わせることで実用的であることが判明した。Excelの組み込み統計関数は注意深く検証を要するが、スプレッドシート、VBA、および外部PRNGの組み合わせは、MCシミュレーションプロジェクトの堅牢なフレームワークを提供する。

ABSTRACT

Monte Carlo (MC) simulation includes a wide range of stochastic techniques used to quantitatively evaluate the behavior of complex systems or processes. Microsoft Excel spreadsheets with Visual Basic for Applications (VBA) software is, arguably, the most commonly employed general purpose tool for MC simulation. Despite the popularity of the Excel in many industries and educational institutions, it has been repeatedly criticized for its flaws and often described as questionable, if not completely unsuitable, for statistical problems. The purpose of this study is to assess suitability of the Excel (specifically its 2010 and 2013 versions) with VBA programming as a tool for MC simulation. The results of the study indicate that Microsoft Excel (versions 2010 and 2013) is a strong Monte Carlo simulation application offering a solid framework of core simulation components including spreadsheets for data input and output, VBA development environment and summary statistics functions. This framework should be complemented with an external high-quality pseudo-random number generator added as a VBA module. A large and diverse category of Excel incidental simulation components that includes statistical distributions, linear and non-linear regression and other statistical, engineering and business functions require execution of due diligence to determine their suitability for a specific MC project.

研究の動機と目的

• Microsoft Excel 2010および2013のVBAがモンテカルロシミュレーションタスクに適しているかどうかを評価すること。
• Excelのネイティブコンponentsが確率的シミュレーションをサポートする上で有する強みと限界を特定すること。
• Excel VBAが複雑なシミュレーションプロジェクトの信頼できるプラットフォームとして機能できるかどうかを検証すること。
• Excelの組み込み統計関数および確率分布の信頼性を評価すること。
• 外部ツールを活用してExcelのシミュレーション能力を強化するための実用的アドバイスを提供すること。

提案手法

• シミュレーションワークロードにおけるExcel 2010および2013のVBA環境の実地評価を実施した。
• データ入出力（スプレッドシート経由）、VBAプログラミング、要約統計関数といったコアシミュレーションコンポーネントのテストを行った。
• Excelの組み込み疑似乱数生成の品質を評価し、その限界を特定した。
• 高品質な外部疑似乱数生成器（PRNG）をVBAモジュールとして統合し、確率的サンプリングの質を向上させた。
• Excelの統計的分布、回帰関数、工学的／業務関数の正確性と信頼性を評価した。
• 特定のMCアプリケーションに適したかどうかを判断するために、偶発的シミュレーションコンポーネントについても適切な検証を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Microsoft Excel 2010および2013のVBAがモンテカルロシミュレーションのプラットフォームとしてどれほど適しているか。
• RQ2 Excelの組み込み疑似乱数生成器は、確率的シミュレーションタスクにおいてどれほど信頼できるか。
• RQ3 Excelの統計的および数学的関数のうち、モンテカルロシミュレーションにおいて適切に機能するものはどれか。
• RQ4 Excel VBAを堅牢なシミュレーション環境にするために必要な外部の強化措置は何か。
• RQ5 ユーザーがExcelのネイティブ関数に依存する場合、シミュレーション結果の正確性をどのように保証できるか。

主な発見

• Microsoft Excel 2010および2013のVBAは、データ処理、プログラミング、要約統計の分野において、モンテカルロシミュレーションの強固な基盤を提供する。
• Excelの組み込み疑似乱数生成器は、高精度なシミュレーションには不十分であり、外部の高品質な疑似乱数生成器に置き換えるべきである。
• Excelの多くの統計的分布および関数は、潜在的な誤差のため、シミュレーションプロジェクトでの使用前に注意深く検証を要する。
• Excelの線形および非線形回帰関数には信頼性の問題があり、個別のケースごとに評価する必要がある。
• スプレッドシートインターフェース、VBA環境、および外部PRNGモジュールの組み合わせは、実用的で効率的なシミュレーションプラットフォームを形成する。
• Excelの偶発的シミュレーションコンポーネントを使用するにあたっては、その信頼性が用途によって著しく異なるため、適切な検証が不可欠である。