Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài "Xây dựng ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng cho công trình" được thực hiện dưới dạng Đồ án CDIO thuộc Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Duy Tân, do ThS. Lương Thị Thu Phương hướng dẫn. Dự án được triển khai bởi nhóm sinh viên chuyên ngành Công nghệ phần mềm gồm: Trần Anh Huy (Trưởng nhóm), Huỳnh Đức Huy, Lương Văn Tâm, Trần Văn Nhật và Trần Lê Nhất; trong đó nhóm thực hiện đề xuất sản phẩm chính thức gồm 3 thành viên: Trần Anh Huy, Huỳnh Đức Huy và Trần Lê Nhất.

Về bối cảnh thực tiễn, tác giả chỉ ra rằng cùng với sự bùng nổ của công nghệ thông tin và Internet, xu hướng mua sắm trực tuyến đang phát triển mạnh mẽ và dần thay thế các phương thức truyền thống. Trong ngành công nghiệp xây dựng, việc mua bán, tham khảo vật tư và vật liệu đã có sự chuyển dịch rõ rệt: các nền tảng trực tuyến giúp người dùng dễ dàng tham khảo mẫu mã, lựa chọn sản phẩm phù hợp với dự án (như gạch lát, tấm ốp men) và tiết kiệm thời gian cũng như chi phí đi lại. Việc số hóa quy trình cung ứng cho phép người mua chủ động lựa chọn sản phẩm mọi lúc, mọi nơi theo sở thích và khả năng tài chính.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định gồm:

  1. Đề xuất và sàng lọc ý tưởng sản phẩm theo quy trình CDIO nhằm xác định giải pháp phù hợp với nhu cầu thị trường xây dựng.
  2. Xác định các tác nhân và mô hình hóa chi tiết các yêu cầu chức năng, yêu cầu phi chức năng cho hệ thống quản lý vật liệu xây dựng.
  3. Thiết lập hệ thống use case, xây dựng kịch bản đặc tả luồng sự kiện cùng các biểu đồ phân tích (biểu đồ hoạt động, biểu đồ tuần tự) phục vụ giai đoạn phát triển phần mềm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình quản lý, cung ứng và luân chuyển vật liệu xây dựng phục vụ các công trình xây dựng; sự tương tác giữa nhà quản lý, nhân viên kho, giám sát công trình và nhà cung cấp.
  • Phạm vi không gian: Ứng dụng triển khai cho các công ty xây dựng, công trình thi công, hệ thống kho bãi và các nhà cung cấp vật liệu xây dựng liên kết.
  • Phạm vi thời gian: Toàn bộ dự án được ghi nhận thực hiện từ ngày 25/08/2024 đến ngày 13/10/2024 (với phạm vi tiếp cận nội dung ban đầu từ 25/08/2024 đến 06/10/2024).
  • Phạm vi nội dung: Tập trung vào 4 phân hệ quản lý chính:
    1. Quản lý kho vật liệu.
    2. Quản lý mua sắm vật liệu.
    3. Quản lý chất lượng vật liệu.
    4. Quản lý chi phí vật liệu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng khung phương pháp luận kỹ thuật và phân tích thiết kế phần mềm định hướng chuẩn đào tạo kỹ thuật:

  • Khung phương pháp CDIO (Conceive - Design - Implement - Operate): Tài liệu tập trung triển khai hai giai đoạn đầu là Hình thành ý tưởng (Conceive) và Thiết kế hệ thống (Design). Ở giai đoạn Conceive, nhóm áp dụng phương pháp làm việc cá nhân kết hợp đánh giá chéo để chấm điểm, sàng lọc từ 5 đề xuất ý tưởng ban đầu nhằm chọn ra một đề tài khả thi nhất.
  • Phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng (Object-Oriented Analysis and Design - OOAD): Tác giả sử dụng ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (UML) để đặc tả hành vi và cấu trúc hệ thống, bao gồm biểu đồ use case tổng quát, bảng đặc tả use case chi tiết, biểu đồ hoạt động (Activity Diagram) và biểu đồ tuần tự (Sequence Diagram).
  • Nền tảng công nghệ và cơ sở dữ liệu: Các thành viên trong nhóm xác định nền tảng kiến thức chuyên ngành phục vụ phát triển ứng dụng bao gồm: Phân tích thiết kế hệ thống, Phân tích thiết kế hướng đối tượng, Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS). Công nghệ lập trình và lưu trữ cụ thể được thành viên đề xuất trong tài liệu gồm có môi trường Android Studio, ngôn ngữ Java (lập trình hướng đối tượng - OOP) và hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu nghiên cứu xuất phát từ kết quả khảo sát nhu cầu nghiệp vụ quản lý vật liệu xây dựng tại công trình, các thông số ước tính thị trường (số lượng khách hàng hưởng lợi, số lượng người sẵn sàng chi trả, thời gian hoàn vốn và tuổi thọ sản phẩm) do các thành viên nhóm tổng hợp và thống nhất.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế hướng tới việc tự động hóa và đồng bộ luồng thông tin quản lý vật liệu giữa các bên liên quan tại công trình.

Các tác nhân trong hệ thống

Văn bản phân chia quyền hạn của hệ thống thành 4 tác nhân chính:

Tác nhân Mô tả vai trò
Quản trị viên Người thực hiện các chức năng quản lý, điều hành toàn bộ hệ thống và phân quyền tài khoản.
Nhân viên kho Người trực tiếp quản lý các hoạt động nhập, xuất và theo dõi lượng vật liệu lưu chuyển tại kho.
Giám sát công trình Người quản lý, theo dõi tình hình sử dụng vật liệu tại công trình xây dựng và gửi các yêu cầu cấp phát.
Nhà cung cấp Đơn vị cung cấp vật liệu cho công trình, tiếp nhận đơn đặt hàng và cập nhật tình trạng giao nhận.

Yêu cầu phi chức năng

Hệ thống đặt ra 6 chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ vận hành:

  1. Giao diện thân thiện, dễ sử dụng cho các nhóm đối tượng người dùng khác nhau.
  2. Kết nối ổn định, đảm bảo khả năng cập nhật dữ liệu kịp thời giữa kho và công trường.
  3. Thời gian xử lý nhanh, đáp ứng ngưỡng phản hồi dưới 5 giây (< 5 giây).
  4. Khả năng đáp ứng nhu cầu truy cập đồng thời của nhiều người dùng tại cùng thời điểm.
  5. Bảo mật an toàn dữ liệu người dùng và thông tin giá cả, số lượng vật liệu.
  6. Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống dễ dàng khi phát sinh thêm công trình hoặc chi nhánh kho mới.

Phân rã yêu cầu chức năng và mô hình Use Case

Hệ thống được thiết kế với danh mục 16 use case bao quát các phân hệ:

STT Tên Use Case Ý nghĩa và nhiệm vụ xử lý Tác nhân chính thực hiện
1 Quản lý danh mục vật liệu Quản lý thông tin chi tiết: tên, mô tả, đơn vị tính, thuộc tính vật liệu Quản trị viên, Nhà cung cấp
2 Quản lý nhà cung cấp Theo dõi tên, địa chỉ, thông tin liên hệ và điều kiện hợp tác Quản trị viên
3 Quản lý nhập/xuất vật liệu Theo dõi, ghi nhận các giao dịch nhập và xuất vật liệu từ kho Quản trị viên, Nhân viên kho
4 Quản lý tài khoản người dùng Quản lý phân quyền truy cập và thông tin người dùng trong hệ thống Quản trị viên
5 Thống kê báo cáo Tạo và phân tích các báo cáo tổng quan về hoạt động quản lý Quản trị viên
6 Quản lý nhập/xuất tại kho Kiểm soát chi tiết hoạt động nhập/xuất thực tế diễn ra trong kho Nhân viên kho
7 Quản lý tồn kho Theo dõi mức tồn trữ thực tế, hạn chế tình trạng thiếu hụt hoặc dư thừa Nhân viên kho
8 Lập kế hoạch nhập/xuất kho Dự đoán nhu cầu công trình và lập lịch trình nhập/xuất vật tư Nhân viên kho
9 Liên hệ nhà cung cấp Duy trì kênh liên lạc để xử lý yêu cầu, điều khoản và giải quyết sự cố Nhân viên kho
10 Yêu cầu vật liệu Tạo và chuyển tiếp phiếu đề xuất cấp phát vật liệu về kho Giám sát công trình
11 Quản lý danh mục công trình Quản lý tiến độ dự án và nhu cầu định mức vật liệu từng công trình Giám sát công trình
12 Lập báo cáo vật liệu Tổng hợp dữ liệu sử dụng và phản ánh tình trạng vật liệu tại chỗ Giám sát công trình
13 Quản lý đơn hàng Tiếp nhận, kiểm tra và xử lý đơn đặt hàng vật tư Nhà cung cấp
14 Quản lý thanh toán Theo dõi giao dịch tài chính, thanh toán công nợ và khoản phải thu Nhà cung cấp
15 Quản lý tình trạng giao hàng Giám sát tiến độ vận chuyển hàng từ đơn vị cung ứng đến nơi tiếp nhận Nhà cung cấp

Đặc tả kỹ thuật các kịch bản Use Case trọng tâm

Văn bản trình bày chi tiết các luồng sự kiện tương tác giữa tác nhân và hệ thống cho 9 use case nền tảng:

  • UC01 - Quản lý danh mục vật liệu (Quản trị viên): Người dùng chọn chức năng -> Hệ thống hiển thị form -> Người dùng nhập thông tin vật liệu -> Hệ thống kiểm tra dữ liệu -> Người dùng xác nhận lưu -> Hệ thống lưu dữ liệu vào cơ sở dữ liệu (CSDL).
  • UC02 - Quản lý nhà cung cấp (Quản trị viên): Điều kiện trước là quản trị viên đã đăng nhập hệ thống -> Chọn chức năng quản lý -> Hệ thống hiển thị form quản lý -> Nhập thông tin đơn vị cung cấp -> Hệ thống kiểm tra tính hợp lệ -> Xác nhận lưu -> Hệ thống cập nhật CSDL.
  • UC03 - Quản lý nhập/xuất vật liệu (Quản trị viên, Nhân viên kho): Chọn chức năng -> Hệ thống xuất danh sách nhập/xuất -> Nhập thông tin chi tiết phiếu xuất/nhập -> Hệ thống cập nhật CSDL và hoàn tất lưu trữ.
  • UC04 - Quản lý tài khoản người dùng (Quản trị viên): Quản trị viên truy cập danh sách tài khoản -> Thực hiện thêm mới, hiệu chỉnh hoặc xóa thông tin tài khoản người dùng -> Hệ thống kiểm tra và lưu thay đổi vào CSDL.
  • UC05 - Thống kê báo cáo (Quản trị viên): Điều kiện trước là có sẵn dữ liệu báo cáo tổng hợp -> Quản trị viên kích hoạt chức năng lập báo cáo -> Hệ thống mở giao diện -> Lựa chọn tiêu chí và phạm vi dữ liệu -> Hệ thống kết xuất báo cáo và lưu trữ.
  • UC06 - Quản lý tồn kho (Nhân viên kho): Nhân viên truy cập phân hệ tồn kho -> Hệ thống trả về trạng thái kho hàng -> Cập nhật số lượng và tình trạng thực tế -> Hệ thống lưu vào CSDL.
  • UC07 - Lập kế hoạch nhập/xuất kho (Nhân viên kho): Kích hoạt chức năng lập kế hoạch -> Hệ thống hiển thị giao diện mẫu -> Nhập các chỉ số kế hoạch dự kiến -> Hệ thống ghi nhận kế hoạch vào CSDL.
  • UC08 - Liên hệ nhà cung cấp (Nhân viên kho): Chọn chức năng liên hệ -> Hệ thống hiển thị danh sách các nhà cung ứng -> Nhập và gửi nội dung thông tin liên hệ -> Hệ thống ghi vết lịch sử liên hệ vào CSDL.
  • UC09 - Yêu cầu vật liệu (Giám sát công trình): Giám sát chọn lập yêu cầu -> Hệ thống hiển thị biểu mẫu yêu cầu -> Điền danh mục và khối lượng vật liệu cần thiết -> Hệ thống xác thực và lưu phiếu yêu cầu vào CSDL.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Ý tưởng sản phẩm (Conceive)

Phần này phản ánh quá trình hình thành ý tưởng và đánh giá tính khả thi theo phương pháp CDIO. Từng thành viên trong nhóm 5 người đã đệ trình một ý tưởng độc lập kèm bảng tự đánh giá:

  1. Trần Anh Huy: Ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng cho công trình (định hướng thương mại điện tử kết hợp quản lý cung ứng vật liệu).
  2. Huỳnh Đức Huy: Ứng dụng theo dõi và phân tích dữ liệu sức khỏe cộng đồng (thu thập chỉ số nhịp tim, huyết áp, cảnh báo sớm).
  3. Trần Lê Nhất: Ứng dụng quản lý dự án trực tuyến (lập kế hoạch phân công nhiệm vụ, biểu đồ tiến độ đám mây).
  4. Trần Văn Nhật: Ứng dụng hỗ trợ du lịch bằng AI và khám phá địa điểm mới (gợi ý lịch trình tự động theo thói quen và thời tiết).
  5. Lương Văn Tâm: Ứng dụng quản lý lịch biểu dùng chung để thực hiện công việc đội nhóm (chia sẻ lịch công tác và tài liệu).

Sau quá trình thảo luận và đánh giá tập thể đối với ý tưởng "Xây dựng ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng cho công trình", các thành viên đưa ra các chỉ số ước tính kinh tế - kỹ thuật:

Tiêu chí đánh giá ý tưởng Trần Anh Huy Huỳnh Đức Huy Lương Văn Tâm Trần Văn Nhật Trần Lê Nhất
Đối tượng thụ hưởng chính Người dùng cuối, Công ty xây dựng Người dùng cuối, Công ty xây dựng Người dùng cuối, Công ty xây dựng Người dùng cuối, Công ty xây dựng Người dùng cuối, Công ty xây dựng
Số người thụ hưởng ước tính 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000
Số người sẵn sàng trả tiền 1.000 300 500 500 500
Khả năng nhà đầu tư rót vốn Trung bình Trung bình Trung bình Khá Trung bình
Vòng đời tồn tại trên thị trường 2 năm 5 năm 2 năm 10 năm 2 năm
Độ khó phát triển sản phẩm Trung bình Khá Trung bình Khá Trung bình
Thời gian phát triển dự kiến 1 năm 1 năm 6 tháng 1 năm 1 năm

Kết quả, nhóm thống nhất lựa chọn phát triển ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng cho công trình với định hướng hỗ trợ khách hàng tiếp cận vật tư phong phú, quản lý chặt chẽ kho bãi, chất lượng và chi phí.

Phần 2: Phân tích thiết kế hệ thống

Chương này tập trung hoàn toàn vào kỹ thuật phần mềm:

  • Thiết lập định nghĩa chi tiết cho 4 tác nhân nghiệp vụ (Quản trị viên, Nhân viên kho, Giám sát công trình, Nhà cung cấp).
  • Phân nhóm rõ ràng các yêu cầu chức năng gắn liền với từng tác nhân cụ thể.
  • Xây dựng 6 tiêu chuẩn phi chức năng bảo đảm hiệu năng hệ thống.
  • Xây dựng bảng ma trận 16 use case bao quát các nghiệp vụ.
  • Thiết lập kịch bản văn bản chi tiết cho 9 use case cốt lõi (từ UC01 đến UC09), kèm theo vị trí tích hợp các biểu đồ hoạt động và biểu đồ tuần tự để định hình luồng tương tác giữa giao diện, hệ thống xử lý và CSDL.

Phần 3: Thực hiện

Theo cấu trúc mục lục được công bố ở đầu tài liệu, Phần 3 bắt đầu từ trang 48, đảm nhiệm việc trình bày chi tiết các bước hiện thực hóa phần mềm, xây dựng cơ sở dữ liệu và triển khai mã nguồn trên các công nghệ đã xác định (Android Studio, Java, MySQL).

Phần 4: Kết luận

Theo cấu trúc mục lục tại trang 59 của tài liệu, nội dung phần này bao gồm tổng kết toàn diện mức độ hoàn thành của đồ án CDIO so với mục tiêu đề ra ban đầu, đánh giá khả năng phối hợp nhóm và đưa ra các bài học kinh nghiệm trong quá trình phân tích thiết kế.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể được ghi nhận trực tiếp trong tài liệu:

  • Chuẩn hóa quy trình Conceive theo mô hình CDIO: Thực hiện thành công việc đối sánh định lượng 5 ý tưởng công nghệ phần mềm khác nhau thông qua bảng ma trận đánh giá năng lực chuyên môn, tính khả thi thị trường (với các thang đo 5.000 người dùng tiềm năng, tỷ lệ chuyển đổi trả phí từ 300 đến 1.000 người) và độ phức tạp kỹ thuật.
  • Xây dựng bộ tài liệu đặc tả yêu cầu phần mềm: Hoàn thiện danh mục phân quyền chi tiết cho 4 nhóm người dùng, xác lập 6 yêu cầu phi chức năng (với tiêu chí thời gian phản hồi định lượng < 5 giây), và phân rã 16 use case nghiệp vụ giải quyết trọn vẹn 4 trụ cột quản lý: kho bãi, mua sắm, chất lượng và chi phí vật tư.
  • Thiết kế chi tiết luồng xử lý hệ thống: Thiết lập kịch bản vận hành từng bước cho 9 use case cơ bản (UC01 đến UC09), xác định rõ ràng sự phân tách giữa hành vi người dùng (tác nhân) và phản hồi hệ thống/CSDL, tạo tiền đề trực tiếp cho việc lập trình giao diện và xây dựng bảng dữ liệu quan hệ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung được trình bày trong tài liệu, các hạn chế và hướng phát triển được xác định:

  • Hạn chế:
    • Văn bản trích đoạn tập trung chủ yếu vào giai đoạn Conceive (Ý tưởng) và Design (Phân tích thiết kế), chưa tích hợp đầy đủ mã nguồn lập trình, cấu trúc bảng CSDL chi tiết hay kết quả kiểm thử tải thực tế từ Phần 3.
    • Các chỉ số về dung lượng thị trường (5.000 người thụ hưởng, 300 - 1.000 người mua) và thời gian tồn tại (2 - 10 năm) dừng lại ở mức ước tính chủ quan của sinh viên trong nhóm, chưa đi kèm số liệu khảo sát thị trường độc lập.
    • Một số use case trong danh mục tổng quát bị lặp lại tên (use case số 1 và số 13 đều ghi "Quản lí danh mục vật liệu").
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục hoàn thiện chi tiết biểu đồ hoạt động và biểu đồ tuần tự cho các use case còn lại từ UC10 đến UC16 (quản lý công trình, báo cáo vật liệu, đơn hàng, thanh toán, trạng thái giao hàng).
    • Triển khai xây dựng ứng dụng di động trên nền tảng Android Studio bằng Java và kết nối với cơ sở dữ liệu MySQL như kế hoạch công nghệ đã đề xuất.
    • Tích hợp kiểm thử hiệu năng thực tế để xác thực yêu cầu thời gian xử lý đạt dưới 5 giây khi có nhiều người dùng truy cập đồng thời.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ thông tin và Công nghệ phần mềm: Cung cấp mẫu trình bày chuẩn mực cho một Đồ án CDIO giai đoạn 1 và 2; minh họa rõ nét cách chuyển dịch từ ý tưởng cá nhân sang phân tích yêu cầu phần mềm, lập bảng use case và viết kịch bản đặc tả.
  • Người nghiên cứu và phát triển phần mềm quản lý xây dựng: Tài liệu là cơ sở tham khảo tốt về mặt phân rã nghiệp vụ quản lý vật tư công trình, giúp các lập trình viên nắm bắt nhanh mối quan hệ tương tác giữa 4 tác nhân: Ban quản trị, Thủ kho, Kỹ sư giám sát công trường và Đơn vị cung ứng vật liệu.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Cấu trúc ma trận đánh giá ý tưởng CDIO tại Phần 1 và hệ thống 9 kịch bản đặc tả use case tại Phần 2.

Câu hỏi thường gặp

1. Những tác nhân nào tham gia trực tiếp vào ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng?
Hệ thống xác định 4 tác nhân: Quản trị viên (quản lý, điều hành hệ thống), Nhân viên kho (quản lý nhập/xuất tại kho), Giám sát công trình (quản lý vật liệu tại công trình xây dựng) và Nhà cung cấp (cung cấp vật liệu cho công trình).

2. Tiêu chuẩn về thời gian xử lý của hệ thống được quy định như thế nào?
Trong mục yêu cầu phi chức năng, hệ thống quy định thời gian xử lý nhanh với ngưỡng bắt buộc là dưới 5 giây (< 5 giây).

3. Nhóm sinh viên đã đề xuất những ý tưởng nào trước khi thống nhất chọn đề tài này?
Nhóm đã đề xuất 5 ý tưởng: Ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng cho công trình (Trần Anh Huy), Ứng dụng theo dõi và phân tích dữ liệu sức khỏe cộng đồng (Huỳnh Đức Huy), Ứng dụng quản lý dự án trực tuyến (Trần Lê Nhất), Ứng dụng hỗ trợ du lịch bằng AI (Trần Văn Nhật) và Ứng dụng quản lý lịch biểu dùng chung cho đội nhóm (Lương Văn Tâm).

4. Các công nghệ và kỹ thuật lập trình nào được các thành viên xác định để phát triển sản phẩm?
Các công nghệ và kiến thức cốt lõi được liệt kê trong văn bản bao gồm: Phân tích thiết kế hệ thống, Phân tích thiết kế hướng đối tượng, Hệ quản trị cơ sở dữ liệu, Android Studio, Java (OOP) và MySQL.

5. Phạm vi nội dung quản lý của ứng dụng gồm những mảng nào?
Phạm vi nội dung của ứng dụng tập trung vào 4 phân hệ chính: Quản lý kho vật liệu, Quản lý mua sắm vật liệu, Quản lý chất lượng vật liệu và Quản lý chi phí vật liệu.

Kết luận

Đồ án CDIO "Xây dựng ứng dụng quản lý vật liệu xây dựng cho công trình" của nhóm sinh viên Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Duy Tân đã hoàn thành việc mô hình hóa bài toán số hóa quy trình cung ứng vật tư xây dựng. Báo cáo phản ánh phương pháp tiếp cận có hệ thống từ khâu sàng lọc ý tưởng kỹ thuật theo quy trình CDIO đến thiết kế chi tiết yêu cầu chức năng, phi chức năng và đặc tả luồng tương tác use case. Đây là tài liệu kỹ thuật nền tảng, định hình đầy đủ kiến trúc nghiệp vụ để phục vụ cho các giai đoạn lập trình và triển khai ứng dụng thực tế.