Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh chuyển đổi số quốc gia và cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ tư, ngành thuế Việt Nam đóng vai trò huyết mạch trong việc bảo đảm nguồn thu ngân sách và kiến tạo môi trường kinh doanh minh bạch. Với hệ thống 63 Cục thuế tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, việc quản lý và xử lý hàng triệu hồ sơ thủ tục hành chính mỗi năm đặt ra thách thức vô cùng to lớn về hiệu suất vận hành. Tại Cục thuế tỉnh Bình Dương, một trong những địa phương dẫn đầu cả nước về tốc độ phát triển công nghiệp với hơn 45.000 doanh nghiệp đang hoạt động, áp lực tiếp nhận và xử lý hồ sơ hành chính thuế luôn ở mức rất cao. Trước đây, công tác thống kê và đánh giá tiến độ giải quyết hồ sơ tại đơn vị chủ yếu sử dụng các công cụ thủ công, dẫn đến độ trễ thông tin lớn và thiếu khả năng dự báo sớm các nguy cơ hồ sơ quá hạn.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Hệ thống thông tin của tác giả Trần Nguyễn Bảo Khanh, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Quốc Huy tại Trường Đại học Thủ Dầu Một, tập trung giải quyết bài toán cấp thiết: ứng dụng kỹ thuật khai phá dữ liệu và học máy để phân tích, trực quan hóa và dự báo kết quả giải quyết thủ tục hành chính thuế tại Cục thuế tỉnh Bình Dương.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao quát toàn bộ dữ liệu thực tế trong giai đoạn 3 năm liên tục từ 2016 đến 2018 (tương ứng 36 tháng thu thập số liệu định kỳ) trên 18 thủ tục hành chính thuộc 9 nhóm nghiệp vụ thuế trọng điểm. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện rõ nét qua việc xây dựng 378 biểu đồ trực quan hóa số liệu, xác định các tương quan then chốt chi phối tiến độ xử lý hồ sơ và lựa chọn mô hình học máy tối ưu, giúp nâng cao tỷ lệ giải quyết hồ sơ đúng hạn trên 95% và hỗ trợ ban lãnh đạo ngành thuế hoạch định chính sách quản trị dựa trên bằng chứng dữ liệu thực tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên quy trình phát hiện tri thức trong cơ sở dữ liệu (Knowledge Discovery in Databases - KDD) chuẩn mực với 4 giai đoạn logic: xác định bài toán nghiệp vụ, thu thập và tiền xử lý dữ liệu thô, thực hiện khai phá dữ liệu bằng các giải thuật máy học, và đánh giá chuyển giao tri thức vào thực tiễn quản lý. Bên cạnh đó, đề tài kết hợp lý thuyết dự báo định lượng theo chuỗi thời gian ngắn hạn và các mô hình học máy có giám sát (Supervised Learning) phục vụ bài toán hồi quy và phân loại.

Hệ thống lý thuyết cốt lõi bao gồm các khái niệm chuyên ngành:

  • Dịch vụ thủ tục hành chính thuế: Hàng hóa dịch vụ công vô hình phục vụ công quyền, bị điều tiết chặt chẽ bởi hệ thống pháp luật thuế nhưng yêu cầu tính công khai, minh bạch và nhanh chóng.
  • Hệ số tương quan Pearson và Spearman: Các độ đo thống kê tham số và phi tham số nhằm đánh giá mức độ tương quan tuyến tính và tương quan thứ bậc giữa các thuộc tính hồ sơ.
  • Bốn mô hình học máy tiêu biểu: Hồi quy tuyến tính (Linear Regression - LR), Thuật toán K láng giềng gần nhất (K-Nearest Neighbors - KNN), Cây quyết định (Decision Trees - DTs) và Rừng ngẫu nhiên (Random Forests - RF) nhằm tìm kiếm giải thuật dự báo có sai số thấp nhất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập trực tiếp từ các báo cáo định kỳ hàng tháng của 5 phòng ban nghiệp vụ tại Cục thuế tỉnh Bình Dương, bao gồm: Phòng Kê khai và Kế toán thuế, Phòng Quản lý nợ, Phòng Thanh tra - Kiểm tra, Phòng Hộ kinh doanh cá nhân và Bộ phận Một cửa. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ chuỗi dữ liệu 36 tháng liên tục (từ tháng 1 năm 2016 đến tháng 12 năm 2018) trên 18 thủ tục thuế phát sinh thực tế.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp lấy mẫu toàn bộ có chủ đích nhằm đảm bảo tính bao quát, phản ánh đầy đủ tính quy luật, tính chu kỳ mùa vụ của các kỳ quyết toán thuế quý và năm. Dữ liệu thô sau khi thu thập được trích lọc và chuẩn hóa thành 6 trường thuộc tính đặc trưng cốt lõi: Tồn đầu kỳ (TDK), Mới phát sinh (MPS), Bổ sung (BS), Giải quyết đúng hạn (GQDH), Giải quyết quá hạn (GQQH) và Tồn cuối kỳ (TCK).

Để kiểm định độ tin cậy và phòng tránh hiện tượng học vẹt (overfitting), tác giả đã phân chia tập dữ liệu thành các cấu hình mẫu thực nghiệm 36 mẫu, 32 mẫu và 28 mẫu để tiến hành kiểm tra chéo (cross-validation). Lý do lựa chọn 4 giải thuật LR, KNN, DTs và RF trên môi trường Python 3.5 là nhằm so sánh toàn diện giữa mô hình tuyến tính đơn giản, mô hình dựa trên khoảng cách không gian và các mô hình phân nhánh phi tuyến tính, từ đó xác định cấu trúc thuật toán thích hợp nhất với dữ liệu hành chính công.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, kết quả phân tích và trực quan hóa qua 378 biểu đồ chuyên sâu cho thấy sự tăng trưởng và phân hóa rõ rệt giữa các quy trình thủ tục hành chính thuế. Các thủ tục có tần suất phát sinh lớn nhất là Hồ sơ đăng ký thuế và Hồ sơ khai thuế điện tử với tỷ lệ giải quyết đúng hạn đạt mức rất cao, trên 92.5%. Ngược lại, các nhóm thủ tục có độ phức tạp nghiệp vụ cao như Hồ sơ hoàn thuế Giá trị gia tăng kiểm tra trước - hoàn sau và Hồ sơ khiếu nại, tố cáo về thuế có tỷ lệ trễ hạn chiếm khoảng 14.8% đến 21.2% tổng số hồ sơ tiếp nhận.

Thứ hai, phân tích tương quan thống kê đã lượng hóa chính xác mức độ tác động của 6 biến đặc trưng đến Tỷ lệ giải quyết hồ sơ. Kết quả đo lường bằng hệ số tương quan cho thấy:

  • Biến Giải quyết hồ sơ quá hạn có tương quan nghịch mạnh nhất ở mức hệ số -0.90.
  • Biến Tồn cuối kỳ có tương quan nghịch với hệ số -0.15.
  • Biến Tồn đầu kỳ có tương quan nghịch với hệ số -0.06.
  • Biến Hồ sơ mới phát sinh có tương quan thuận đạt mức 0.46.
  • Biến Hồ sơ giải quyết đúng hạn có tương quan thuận đạt mức 0.27.

Thứ ba, kết quả thử nghiệm trên các bộ dữ liệu 36 mẫu, 32 mẫu và 28 mẫu khẳng định mô hình Cây quyết định (Decision Trees) đạt độ chính xác cao nhất và điểm số F1-score vượt trội hơn hẳn so với Random Forests, K-Nearest Neighbors và Linear Regression.

Thứ tư, mô hình Decision Trees đã tự động trích xuất các tập luật quyết định dạng IF-THEN rõ ràng, giúp phát hiện sớm quy luật quá tải hồ sơ tại các thời điểm tháng 3 và tháng 4 hàng năm (giai đoạn cao điểm quyết toán thuế thu nhập doanh nghiệp và thu nhập cá nhân).

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của mô hình Cây quyết định so với mô hình Hồi quy tuyến tính xuất phát từ đặc tính phi tuyến tính của quy trình xử lý thủ tục hành chính. Khi lượng hồ sơ phát sinh mới vượt quá ngưỡng công suất của công chức tiếp nhận, thời gian xử lý không tăng theo tỷ lệ tuyến tính đơn thuần mà xảy ra hiện tượng tắc nghẽn cục bộ. Trong khi thuật toán Hồi quy tuyến tính rất nhạy cảm với dữ liệu nhiễu và K-Nearest Neighbors bị ảnh hưởng bởi độ phức tạp tính toán không gian khoảng cách, Cây quyết định phân tách dữ liệu theo các siêu phẳng trực giao, giúp xử lý triệt để các bước nhảy đột biến về số lượng hồ sơ.

Trong nghiên cứu, dữ liệu được trực quan hóa mạch lạc thông qua hai hình thức biểu diễn chủ đạo:

  • Biểu đồ cột chồng (Stacked Bar Chart): Thể hiện tỷ trọng giữa hồ sơ đúng hạn, quá hạn và hồ sơ tồn đọng theo từng mốc thời gian 36 tháng của 18 thủ tục, giúp người quản lý nhìn thấy ngay tỷ lệ hoàn thành nhiệm vụ.
  • Bản đồ nhiệt tương quan (Correlation Heatmap): Trình bày ma trận hệ số Pearson và Spearman giữa 6 biến đặc trưng, minh họa trực quan xu hướng tương tác giữa các thuộc tính.

So sánh với các nghiên cứu dự báo quản lý công trước đây vốn chỉ sử dụng phương pháp ngoại suy xu thế truyền thống, việc ứng dụng khai phá dữ liệu học máy trong luận văn này đã nâng cao độ chính xác của dự báo kết quả giải quyết thủ tục hành chính thêm khoảng 12% đến 18%, mở ra hướng đi hiện đại cho chuyển đổi số ngành thuế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm tối ưu hóa công tác giải quyết thủ tục hành chính thuế:

  1. Triển khai phần mềm ứng dụng Web tích hợp mô hình Cây quyết định: Phòng Công nghệ thông tin chủ trì xây dựng và tích hợp công cụ phân tích tự động vào hệ thống quản lý nội bộ của Cục thuế tỉnh Bình Dương. Target metric: Phát hiện và cảnh báo sớm nguy cơ trễ hạn trước 10 đến 15 ngày, giảm tỷ lệ hồ sơ quá hạn toàn ngành xuống dưới mức 1.5% trong vòng 12 tháng triển khai.

  2. Tái cấu trúc và chuẩn hóa quy trình nghiệp vụ phức tạp: Phòng Kê khai - Kế toán thuế phối hợp cùng Phòng Thanh tra - Kiểm tra rà soát, cắt giảm các bước trung gian trong quy trình xử lý hồ sơ hoàn thuế Giá trị gia tăng và giải quyết khiếu nại. Target metric: Rút ngắn ít nhất 25% thời gian thẩm định luân chuyển hồ sơ nội bộ, hoàn thành trong quý 2 năm tiếp theo.

  3. Thiết lập hệ thống chỉ số đánh giá hiệu suất (KPI) động: Ban Lãnh đạo Cục thuế cùng Phòng Tổ chức cán bộ đưa 6 chỉ số đặc trưng (TDK, MPS, BS, GQDH, GQQH, TCK) vào tiêu chí thi đua hàng tháng của từng phòng ban và chi cục trực thuộc. Target metric: Nâng mức độ hài lòng của người nộp thuế đạt trên 96% theo đánh giá độc lập trong giai đoạn 2021-2023.

  4. Nâng cao năng lực phân tích dữ liệu cho đội ngũ cán bộ thuế: Trung tâm đào tạo và các phòng nghiệp vụ tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu 6 tháng một lần về kỹ năng khai thác báo cáo trực quan và ứng dụng công nghệ số. Target metric: Đảm bảo 100% cán bộ, công chức làm việc tại bộ phận Một cửa sử dụng thành thạo giao diện trực quan hóa dữ liệu trong vòng 6 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Lãnh đạo và cán bộ quản lý tại các cơ quan thuế: Nắm bắt khung phương pháp luận khoa học và hệ thống 378 biểu đồ trực quan để điều hành, phân bổ biên chế công chức linh hoạt giữa các bộ phận tiếp nhận hồ sơ trong các đợt cao điểm quyết toán thuế.

  2. Chuyên viên công nghệ thông tin và chuyển đổi số ngành công quyền: Sử dụng toàn bộ kiến trúc mô hình học máy, quy trình tiền xử lý 6 biến đặc trưng và giải thuật Python để phát triển thành các phân hệ dự báo tác nghiệp tự động tại cơ quan, đơn vị.

  3. Học viên cao học, nghiên cứu sinh chuyên ngành Hệ thống thông tin và Khoa học dữ liệu: Tiếp cận một công trình nghiên cứu ứng dụng thực nghiệm mẫu mực, từ khâu định nghĩa bài toán KDD, xử lý tập dữ liệu thực tế 36 tháng đến việc so sánh, đánh giá 4 giải thuật học máy có giám sát.

  4. Các cơ quan hành chính nhà nước thực hiện cung cấp dịch vụ công trực tuyến: Ứng dụng mô hình khai phá dữ liệu để cải thiện chỉ số Cải cách hành chính (PAR Index) và nâng cao chỉ số Năng lực cạnh tranh cấp tỉnh (PCI).

Câu hỏi thường gặp

Tại sao Cục thuế tỉnh Bình Dương được lựa chọn làm địa bàn nghiên cứu thực nghiệm? Bình Dương là trung tâm công nghiệp sôi động với hàng chục ngàn doanh nghiệp hoạt động, tạo ra khối lượng hồ sơ thuế khổng lồ và biến động liên tục. Bộ dữ liệu thu thập trong 36 tháng (2016-2018) tại đây mang tính đại diện cao, phản ánh chân thực các áp lực giải quyết thủ tục hành chính thuế tại các đô thị phát triển nhanh.

Vì sao mô hình Cây quyết định (Decision Trees) lại đạt kết quả tốt hơn mô hình Hồi quy tuyến tính? Thực nghiệm trên các tập dữ liệu 36 mẫu, 32 mẫu và 28 mẫu chỉ ra rằng quan hệ giữa số lượng hồ sơ phát sinh và tiến độ giải quyết có tính chất phi tuyến phức tạp. Cây quyết định giải quyết xuất sắc các điểm nghẽn đột biến và trích xuất các quy tắc IF-THEN minh bạch, dễ hiểu đối với cán bộ quản lý.

Sáu biến đặc trưng cốt lõi trong mô hình dự báo gồm những yếu tố nào? Sáu biến đặc trưng được trích xuất gồm: Hồ sơ tồn đầu kỳ, Mới phát sinh, Bổ sung, Giải quyết đúng hạn, Giải quyết quá hạn và Tồn cuối kỳ. Trong đó, kiểm định thống kê cho thấy biến Giải quyết quá hạn có hệ số tương quan nghịch mạnh nhất lên tới -0.90 đối với tỷ lệ hoàn thành hồ sơ.

Nghiên cứu đã thực hiện trực quan hóa dữ liệu bằng những phương tiện gì? Đề tài đã xây dựng tổng cộng 378 biểu đồ trực quan hóa dữ liệu cho 18 thủ tục thuộc 9 nhóm thuế trong 3 năm qua 7 mức đánh giá. Hệ thống sử dụng các thư viện Matplotlib và Seaborn trên nền tảng Python để tự động kết xuất các biểu đồ biến động thời gian và ma trận tương quan.

Mô hình dự báo trong luận văn có khả năng ứng dụng thực tế tại các địa phương khác không? Mô hình hoàn toàn có thể nhân rộng tại 62 Cục thuế tỉnh thành còn lại trên toàn quốc. Do mô hình được thiết kế dựa trên cấu trúc báo cáo định kỳ chuẩn của ngành thuế Việt Nam và triển khai trên mã nguồn mở Python, chi phí áp dụng thực tế rất thấp và dễ dàng tích hợp.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về quy trình khai phá dữ liệu KDD và ứng dụng các kỹ thuật học máy có giám sát trong lĩnh vực dịch vụ hành chính công ngành thuế.
  • Xây dựng thành công bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn hóa gồm 36 tháng liên tục (2016-2018), bao quát 18 thủ tục hành chính thuế thuộc 9 nhóm nghiệp vụ chính tại Cục thuế tỉnh Bình Dương.
  • Thiết lập hệ thống 378 biểu đồ trực quan hóa số liệu và xác định chính xác biến Giải quyết quá hạn có tương quan nghịch mạnh nhất ở mức hệ số -0.90 bằng các độ đo Pearson và Spearman.
  • Chứng minh thực nghiệm thuật toán Cây quyết định (Decision Trees) đạt độ chính xác và chỉ số F1-score tối ưu nhất trong 4 mô hình học máy được khảo sát, vượt trội hơn LR, KNN và RF.
  • Đóng gói giải pháp thành ứng dụng Web trực quan hóa, tạo tiền đề để ngành thuế triển khai giải pháp quản trị thông minh theo lộ trình chuyển đổi số giai đoạn 2021-2025.

Để nâng cao chất lượng phục vụ người nộp thuế và hiện đại hóa công tác quản lý, các cơ quan thuế và đơn vị hành chính công nên sớm tiếp cận, thử nghiệm và tích hợp mô hình khai phá dữ liệu này vào hệ thống điều hành tác nghiệp thực tế.