Tổng quan nghiên cứu

Thị trường viễn thông băng rộng cố định tại Việt Nam đang bước vào giai đoạn bão hòa với sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhà cung cấp dịch vụ lớn. Thực tế tại VNPT Tây Ninh trong quý IV/2022 cho thấy tỷ lệ thuê bao FiberVNN rời mạng trên số thuê bao phát triển mới ở mức đáng báo động: tháng 10/2022 đạt 35% (480 khách hàng rời mạng trên 1.359 thuê bao mới), tháng 11/2022 tăng lên 45% (655 rời mạng trên 1.449 thuê bao mới) và tháng 12/2022 duy trì ở mức 42% (669 rời mạng trên 1.592 thuê bao mới). Con số này vượt xa ngưỡng an toàn cho phép là dưới 20%. Trong khi chi phí phát triển một thuê bao mới tối thiểu khoảng 1.450.000 VNĐ (bao gồm 100.000 VNĐ phí lắp đặt, 150.000 VNĐ hoa hồng, 400.000 VNĐ dây cáp mạng và 800.000 VNĐ thiết bị modem), chi phí duy trì một khách hàng hiện hữu thông qua các chính sách ưu đãi cước chỉ chiếm khoảng 540.000 VNĐ (tương đương miễn giảm 180.000 VNĐ/tháng trong 3 tháng).

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là khắc phục phương thức quản lý thuê bao thụ động vốn gây lãng phí ngân sách hoặc can thiệp sai đối tượng. Đề án đặt ra mục tiêu cụ thể là xây dựng hệ thống khai phá dữ liệu và ứng dụng máy học nhằm phân loại, phát hiện sớm các thuê bao cáp quang FiberVNN có nguy cơ rời mạng tại địa bàn tỉnh Tây Ninh trong giai đoạn 2022 - 2023. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa kinh tế trực tiếp khi hỗ trợ doanh nghiệp kéo giảm tỷ lệ rời mạng về dưới 20%, bảo vệ doanh thu định kỳ và tối ưu hóa đến 60% chi phí chăm sóc khách hàng hàng năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng kỹ thuật khai phá dữ liệu (Data Mining) chuẩn hóa qua quy trình 6 giai đoạn: làm sạch dữ liệu, tích hợp dữ liệu, lựa chọn thuộc tính, chuyển đổi dữ liệu, khai phá dữ liệu và đánh giá mẫu. Về mặt máy học (Machine Learning), đề án tập trung vào phân loại nhị phân (Binary Classification) thuộc nhóm học có giám sát (Supervised Learning).

Trọng tâm mô hình hóa là thuật toán học kết hợp (Ensemble Learning) dạng tăng cường thích ứng Two-Class Boosted Decision Tree (Cây quyết định tăng cường nhị phân). Thuật toán này hoạt động theo cơ chế lặp: mỗi cây quyết định đơn lẻ được xây dựng tuần tự để sửa chữa sai số của cây trước đó. Trọng số của các mẫu bị phân loại sai được tính toán theo tỷ số lỗi $\varepsilon$ (bằng tổng trọng số mẫu phân loại sai chia cho tổng trọng số tất cả các mẫu) và tự động tăng lên trong vòng lặp kế tiếp, biến tập hợp các bộ phân loại yếu thành một mô hình phân loại tổng thể có độ chính xác vượt trội. Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp các khái niệm chuyên ngành như tỷ lệ rời mạng (Churn Rate), giá trị vòng đời khách hàng (CLV), độ nhạy (Recall), độ chính xác (Precision) và diện tích dưới đường cong đặc trưng hoạt động máy thu (ROC-AUC).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu được trích xuất trực tiếp từ hệ thống Điều hành Sản xuất Kinh doanh tập trung của Tập đoàn VNPT với quy mô 152.719 bản ghi khách hàng sử dụng dịch vụ FiberVNN tại tỉnh Tây Ninh chốt số liệu đến ngày 30/11/2022. Phương pháp chọn mẫu là chọn toàn bộ tổng thể dữ liệu thực tế phát sinh (Population Census Sampling), sau đó dữ liệu được phân chia ngẫu nhiên theo tỷ lệ 80% cho tập huấn luyện (Training Set) và 20% cho tập kiểm thử (Testing Set).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích này là sự kết hợp tối ưu giữa phần mềm WEKA và nền tảng đám mây Microsoft Azure Machine Learning. WEKA được sử dụng trong giai đoạn tiền xử lý nhờ khả năng trực quan hóa phân phối dữ liệu, xử lý dữ liệu ngoại lai, chuyển đổi thuộc tính định danh (NumericToNominal) và phân vùng biến liên tục (Binning). Nền tảng Azure Machine Learning được chọn để triển khai mô hình vì cung cấp sẵn các thuật toán tối ưu hóa cao, hỗ trợ tinh chỉnh siêu tham số tự động và cho phép đóng gói mô hình thành dịch vụ Web Service REST API phục vụ tích hợp thời gian thực. Timeline nghiên cứu được triển khai từ tháng 11/2022 đến tháng 08/2023 qua các mốc trích xuất dữ liệu, tiền xử lý, huấn luyện mô hình và đánh giá thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã tinh lọc thành công bộ dữ liệu gồm 17 thuộc tính đầu vào đặc trưng phản ánh toàn diện hành vi tiêu dùng và 1 thuộc tính mục tiêu (THANHLY). Các phát hiện nổi bật qua mô hình thực nghiệm bao gồm:

  • Mức độ ảnh hưởng của sự cố kỹ thuật: Nhóm thuê bao có số lần báo hỏng từ 3 lần trở lên trong vòng 6 tháng gần nhất có xác suất rời mạng cao gấp 2,8 lần so với nhóm thuê bao có đường truyền ổn định.
  • Hành vi ngắt quãng dịch vụ: Thuộc tính không phát sinh lưu lượng liên tục 5 ngày trong 3 tháng gần nhất (KO_PSLL) và số lần tạm ngưng dịch vụ (SOLAN_TAMNGUNG) là hai chỉ báo sớm mạnh mẽ nhất, với 73% khách hàng rời mạng từng có dấu hiệu ngắt lưu lượng trước đó 60 ngày.
  • Tác động của hình thức đóng cước: Nhóm khách hàng thanh toán từng tháng có tỷ lệ rời mạng chiếm 82% tổng lượng khách hàng rời mạng, trong khi nhóm sử dụng gói cước đóng trước 6 đến 12 tháng có tỷ lệ gắn kết cao hơn 4,5 lần.
  • Hiệu năng thuật toán vượt trội: Thuật toán Two-Class Boosted Decision Tree đạt độ chính xác dự báo trên 92%, chỉ số AUC đạt 0,927 và F1-Score đạt 0,915, vượt trội hơn hẳn so với Two-Class SVM (đạt khoảng 86%) và Two-Class Logistic Regression (đạt khoảng 84%).

Thảo luận kết quả

Dữ liệu kết quả được trực quan hóa thông qua biểu đồ đường cong ROC-AUC, bảng ma trận nhầm lẫn (Confusion Matrix) và biểu đồ phân bổ tần suất thuộc tính trên giao diện WEKA. Ma trận nhầm lẫn chỉ ra rằng mô hình kiểm soát tỷ lệ sai dương (False Positive) ở mức dưới 8%, giúp doanh nghiệp tránh được việc chi trả lãng phí ngân sách chăm sóc cho những khách hàng vốn không có ý định rời mạng.

Cơ chế tăng cường (Boosting) đã phát huy hiệu quả khi liên tục đánh trọng số cao cho các mẫu thuê bao nợ cước từ 2 tháng trở lên (NOCUOC_2THANG) hoặc có phản hồi "không hài lòng" trong các cuộc gọi khảo sát chất lượng (SOLAN_GOI_KIEM_KHL). Kết quả này hoàn toàn tương thích với các nghiên cứu quốc tế của Ming Zhao về 5 chỉ số viễn thông trọng yếu và công trình của Vafeiadis khi ứng dụng AdaBoost cải thiện độ chính xác phân loại lên 97%. Việc ứng dụng mô hình giúp nhà mạng chuyển đổi hoàn toàn từ trạng thái bị động tiếp nhận yêu cầu hủy mạng sang thế chủ động nhận diện nguy cơ trước từ 30 đến 90 ngày.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, 4 nhóm giải pháp cụ thể được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả giữ chân khách hàng tại VNPT Tây Ninh:

  1. Tích hợp mô hình dự báo vào hệ thống quản trị sản xuất kinh doanh thông qua giao diện Web Service REST API của Azure Machine Learning. Phòng Công nghệ thông tin chịu trách nhiệm vận hành để tự động quét dữ liệu và chấm điểm nguy cơ rời mạng cho 100% thuê bao trước ngày 05 hàng tháng, hoàn thành trong Quý IV/2023.
  2. Thiết lập quy trình phản ứng nhanh trong vòng 48 giờ đối với nhóm khách hàng có xác suất rời mạng từ 0,7 trở lên. Phòng Bán hàng và Chăm sóc khách hàng chủ trì triển khai chính sách ưu đãi tặng 1 đến 2 tháng cước hoặc giảm giá trực tiếp 20% khi gia hạn gói đóng trước, đặt mục tiêu giữ chân thành công 75% thuê bao nguy cơ trong năm 2024.
  3. Chuẩn hóa quy trình thu thập dữ liệu khách hàng tại các điểm giao dịch và tổng đài, loại bỏ triệt để tình trạng nhập sai mã đối tượng khách hàng (LOAIKH_ID) hay thiếu sót lịch sử báo hỏng. Khối Kinh doanh phối hợp Phòng Kỹ thuật giám sát nhằm nâng tỷ lệ dữ liệu sạch lên mức 99,5% ngay trong Quý I/2024.
  4. Nâng cấp chất lượng mạng lưới cục bộ tại các khu vực tập trung thuê bao có tần suất báo hỏng trên 2 lần/tháng. Trung tâm Điều hành Mạng triển khai bảo dưỡng định kỳ tuyến cáp quang và thay thế modem băng tần kép thế hệ mới, hướng tới mục tiêu giảm 40% sự cố đường truyền trong năm 2024.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Lãnh đạo và Quản lý doanh nghiệp viễn thông (VNPT, Viettel, FPT Telecom): Ứng dụng khung giải pháp quản trị tỷ lệ rời mạng, tối ưu hóa ngân sách khuyến mãi và bảo vệ thị phần dịch vụ băng rộng cố định.
  2. Kỹ sư Dữ liệu và Chuyên gia Trí tuệ nhân tạo (Data Scientists / Machine Learning Engineers): Khảo cứu phương pháp xử lý bộ dữ liệu viễn thông thực tế gồm 18 thuộc tính, kỹ thuật phân vùng biến liên tục trên WEKA và quy trình đóng gói mô hình trên Azure Machine Learning.
  3. Học viên cao học và Nghiên cứu sinh ngành Hệ thống thông tin, Khoa học dữ liệu: Tài liệu tham khảo phương pháp luận chuẩn mực về đề tài tốt nghiệp định hướng ứng dụng, cách thức vận hành mô hình học kết hợp Ensemble Learning và kỹ thuật đánh giá mô hình phân loại nhị phân.
  4. Chuyên viên Marketing và Quản trị quan hệ khách hàng (CRM): Xây dựng kịch bản tiếp cận khách hàng mục tiêu theo phân khúc nguy cơ, cá nhân hóa thông điệp chăm sóc và thiết kế các gói cước tích hợp đa dịch vụ giữ chân người dùng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Thuật toán Two-Class Boosted Decision Tree có ưu thế gì so với Cây quyết định đơn lẻ?
    Thuật toán kết hợp nhiều cây quyết định theo cơ chế tăng cường tuần tự, trong đó mỗi cây mới tập trung xử lý các mẫu bị phân loại sai của cây trước. Điều này giúp mô hình đạt độ chính xác trên 92%, hạn chế hiện tượng quá khớp (overfitting) và xử lý linh hoạt cả dữ liệu định danh lẫn liên tục.

  2. Tại sao cần kết hợp cả hai công cụ WEKA và Microsoft Azure Machine Learning?
    WEKA hỗ trợ tiền xử lý dữ liệu trực quan, nhanh chóng nhận diện giá trị ngoại lai và thực hiện chia vùng biến số liên tục chính xác. Trong khi đó, Azure Machine Learning cung cấp tài nguyên điện toán đám mây mạnh mẽ để huấn luyện mô hình quy mô lớn và xuất bản Web Service phục vụ khai thác thực tế.

  3. Những thuộc tính nào ảnh hưởng lớn nhất đến nguy cơ rời mạng của khách hàng FiberVNN?
    Bốn biến số tác động mạnh nhất được mô hình xác định gồm: số lần thuê bao báo hỏng trong 6 tháng, dấu hiệu không phát sinh lưu lượng trong 5 ngày liên tiếp, số tháng nợ cước từ 2 tháng trở lên và trạng thái gói cước đóng trước chuẩn bị hết hạn.

  4. Mô hình nghiên cứu có thể mở rộng sang các dịch vụ viễn thông khác không?
    Hoàn toàn khả thi. Doanh nghiệp có thể tái sử dụng quy trình 6 bước và cấu trúc thuật toán này để dự báo rời mạng cho dịch vụ di động VinaPhone, dịch vụ truyền hình MyTV hoặc các gói dịch vụ số doanh nghiệp sau khi điều chỉnh các biến đặc trưng tương ứng.

  5. Doanh nghiệp cần chuẩn bị hạ tầng kỹ thuật như thế nào để vận hành mô hình này?
    Doanh nghiệp chỉ cần cơ sở dữ liệu khách hàng tập trung đồng bộ định kỳ, một tài khoản Microsoft Azure Machine Learning để duy trì API đầu cuối, cùng hệ thống máy trạm cấu hình cơ bản (từ chip xử lý Core i3, RAM 8GB) để truy vấn và vận hành hệ thống.

Kết luận

  • Đề án đã giải quyết bài toán cấp thiết về dự báo thuê bao cáp quang FiberVNN có nguy cơ rời mạng tại VNPT Tây Ninh trên tập dữ liệu thực nghiệm 152.719 khách hàng.
  • Khẳng định tính ưu việt của thuật toán Two-Class Boosted Decision Tree với độ chính xác trên 92% và chỉ số AUC đạt 0,927, vượt trội so với các thuật toán phân loại truyền thống.
  • Xây dựng thành công quy trình tiền xử lý 18 thuộc tính nghiệp vụ đặc trưng và thiết lập đường ống triển khai mô hình đám mây qua Azure Machine Learning Web Service.
  • Đóng góp giải pháp kinh tế quan trọng, giúp nhà mạng hạ tỷ lệ rời mạng từ mức 45% xuống dưới 20%, tiết kiệm 60% chi phí chăm sóc so với chi phí phát triển thuê bao mới.
  • Định hướng phát triển tiếp theo trong 6 tháng tới là mở rộng mô hình học sâu kết hợp Stacking đa tầng và tích hợp tự động vào ứng dụng di động của nhân viên chăm sóc khách hàng.

Quý độc giả, nhà quản lý và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể tham khảo chi tiết toàn văn đề án để ứng dụng hiệu quả giải pháp khai phá dữ liệu khách hàng vào thực tiễn doanh nghiệp.