Tổng quan nghiên cứu

Thị trường viễn thông Việt Nam đang bước vào giai đoạn cạnh tranh khốc liệt khi các nhà mạng không ngừng mở rộng dịch vụ Internet băng rộng và truyền hình kỹ thuật số. Tại VNPT Tây Ninh, cơ sở dữ liệu của hệ sinh thái phần mềm Điều hành sản xuất kinh doanh (ĐHSXKD) quản lý hơn 140.000 hồ sơ khách hàng hiện hữu. Tuy nhiên, quy trình tư vấn và lựa chọn gói cước viễn thông từ trước đến nay phần lớn vẫn thực hiện thủ công dựa trên kinh nghiệm cảm tính của nhân viên bán hàng. Phương pháp truyền thống này làm tiêu tốn khoảng 70% thời gian xử lý hồ sơ mỗi ngày, đồng thời tỷ lệ tư vấn gói cước chuẩn xác chỉ đạt mức ước tính dưới 65%, dẫn đến nguy cơ khách hàng không hài lòng và hủy dịch vụ.

Luận văn thạc sĩ tập trung giải quyết bài toán: Xác định các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hành vi chọn gói cước và xây dựng mô hình học máy tự động hóa quy trình khuyến nghị gói dịch vụ tối ưu cho khách hàng tại VNPT Tây Ninh. Phạm vi nghiên cứu bao quát dữ liệu thuê bao Internet đang hoạt động tại địa bàn tỉnh Tây Ninh trong giai đoạn năm 2021 đến năm 2022.

Ý nghĩa khoa học của công trình thể hiện ở việc áp dụng thuật toán phân lớp Rừng ngẫu nhiên (Random Forest) kết hợp Cây quyết định CART nhằm phân tích mối tương quan phức tạp giữa các thuộc tính nhân khẩu học và nhu cầu kỹ thuật. Về mặt thực tiễn, mô hình giúp giảm thời gian tư vấn xuống dưới 1 giây cho mỗi giao dịch, đảm bảo ngưỡng độ chính xác tổng thể (Accuracy Score) của các cây quyết định trong rừng đạt trên 80% (tương đương giá trị ngưỡng đánh giá lớn hơn 0,8), mang lại công cụ hỗ trợ ra quyết định kinh doanh hiệu quả cho doanh nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết học máy có giám sát (Supervised Learning), tập trung giải quyết bài toán phân lớp dữ liệu đa danh mục. Hai thuật toán cốt lõi được ứng dụng bao gồm:

Thứ nhất, giải thuật Cây quyết định (Decision Tree - CART) sử dụng chỉ số Gini (Gini Index) để đo lường mức độ đồng nhất và độ tinh khiết của dữ liệu tại từng điểm phân nhánh. Khi một nút phân chia có độ đồng nhất tuyệt đối, hệ số Gini đạt giá trị bằng 0 và đạt giá trị cực đại bằng 1 khi dữ liệu có độ nhiễu loạn cao. Cùng với đó, độ đo Entropy và lượng thông tin thu thêm (Information Gain) cũng được hệ thống hóa nhằm so sánh hiệu quả tách nhánh.

Thứ hai, thuật toán Rừng ngẫu nhiên (Random Forest) do Breiman đề xuất năm 2001, kế thừa kỹ thuật Bootstrapping và Bagging. Thuật toán tiến hành lấy mẫu ngẫu nhiên có hoàn lại với tỷ lệ xấp xỉ 66,7% (khoảng hai phần ba) tập dữ liệu huấn luyện để xây dựng các cây quyết định độc lập, trong khi 33,3% (khoảng một phần ba) dữ liệu còn lại được giữ lại làm mẫu ngoài túi (Out-Of-Bag) để ước tính sai số. Quyết định phân lớp cuối cùng được tổng hợp dựa trên cơ chế bỏ phiếu theo số đông (Majority Voting).

Các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm: Ma trận hỗn loạn (Confusion Matrix) gồm 4 đại lượng True Positive, False Positive, True Negative, False Negative; Độ chuẩn xác (Precision); Độ bao phủ (Recall); và Điểm F1 (F1-Score).

Phương pháp nghiên cứu

Dữ liệu sơ cấp được trích xuất trực tiếp từ hệ thống ĐHSXKD của VNPT Tây Ninh với hơn 140.000 bản ghi thuê bao. Sau các bước tiền xử lý lọc bỏ nhiễu, chuẩn hóa dữ liệu khuyết tật (điền giá trị 0 cho trường rỗng) và mã hóa định danh (Label Encoder) cho các trường phân loại, tập dữ liệu thực nghiệm chuẩn gồm 1.000 mẫu đại diện được hình thành với 8 trường dữ liệu cốt lõi: địa bàn đăng ký, độ tuổi, loại khách hàng, tên nhóm khách hàng, nhu cầu IP tĩnh, băng thông tốc độ (Mbps), năm đăng ký và gói cước hiện dùng.

Quy trình chọn mẫu phân chia dữ liệu thực nghiệm theo tỷ lệ 80:20 chuẩn mực, trong đó 800 mẫu (80%) được dùng làm tập huấn luyện (Training Set) để kiến tạo các cây quyết định, và 200 mẫu (20%) được tách riêng làm tập kiểm thử (Test Set) độc lập nhằm kiểm tra sai số phân lớp. Lý do lựa chọn thuật toán Rừng ngẫu nhiên thay vì các mô hình lọc cộng tác truyền thống là nhờ khả năng xử lý xuất sắc các quan hệ phi tuyến tính, hạn chế tối đa hiện tượng quá khớp (overfitting) và tự động xếp hạng tầm quan trọng của thuộc tính. Toàn bộ quy trình mô hình hóa và kiểm thử được lập trình trên ngôn ngữ Python với thư viện Scikit-learn, hoàn thiện trong mốc thời gian quý 3 năm 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình huấn luyện và kiểm thử mô hình Rừng ngẫu nhiên trên tập dữ liệu viễn thông Tây Ninh đã đem lại các phát hiện cốt lõi:

Thứ nhất, mức độ ảnh hưởng của các đặc trưng đến hành vi đăng ký gói cước có sự phân hóa rõ rệt. Biểu đồ xếp hạng tầm quan trọng thuộc tính chỉ ra rằng Băng thông tốc độ mong muốn và Độ tuổi khách hàng là hai yếu tố chi phối mạnh mẽ nhất, đóng góp ước tính trên 60% vào độ chính xác của các điểm phân nhánh trong cây quyết định.

Thứ hai, nhóm thuộc tính Loại khách hàng thể hiện tương quan sâu sắc với loại hình dịch vụ. Dữ liệu phân tích sau khi mã hóa (Cá nhân/hộ gia đình mã hóa là 1, Công ty tư nhân là 2, Hành chính sự nghiệp là 3) cho thấy 100% nhóm khách hàng doanh nghiệp và cơ quan sự nghiệp đều yêu cầu tích hợp địa chỉ IP tĩnh kèm băng thông cao, trong khi nhóm hộ gia đình có xu hướng lựa chọn các gói tích hợp truyền hình kỹ thuật số như Home TV 1, Home TV 2, Home TV 3.

Thứ ba, mô hình Rừng ngẫu nhiên với cấu hình siêu tham số tối ưu (độ sâu tối đa cây max_depth = 10, tiêu chuẩn phân tách Gini, mẫu phân tách tối thiểu min_samples_split = 2) đã duy trì độ chính xác của từng cây quyết định được chọn lọc vào rừng với chỉ số Accuracy Score luôn vượt ngưỡng 80% (tức trên 0,8), vượt trội hơn 15% đến 20% so với phương pháp tư vấn thủ công.

Thảo luận kết quả

Hiệu năng vượt trội của mô hình xuất phát từ cơ chế kết hợp hàng loạt cây quyết định nhị phân độc lập. Thay vì dựa vào một cây duy nhất dễ bị nhiễu bởi các mẫu dữ liệu ngoại lai, Rừng ngẫu nhiên đã triệt tiêu phương sai sai số cục bộ nhờ kỹ thuật tổng hợp biểu quyết đa số.

Trong thực nghiệm, kết quả phân loại 6 nhóm gói cước chủ lực (gồm Home 1, Home 2, Home 3, Home TV 1, Home TV 2, Home TV 3) được biểu diễn trực quan thông qua Bảng ma trận hỗn loạn. Bảng dữ liệu này minh chứng sự trùng khớp vượt trội giữa gói cước dự đoán bởi mô hình và gói cước thực tế mà các chuyên viên bán hàng giàu kinh nghiệm lựa chọn. Bên cạnh đó, các đồ thị phân nhánh cây quyết định trực quan ở độ sâu 3 tầng giúp diễn giải rõ ràng lộ trình rẽ nhánh từ nút gốc đến nút lá.

So sánh với các nghiên cứu lọc cộng tác dựa trên mô hình mạng Bayes hoặc lọc dựa trên bộ nhớ thường bị suy giảm hiệu quả khi dữ liệu thưa thớt, mô hình học máy Rừng ngẫu nhiên tại VNPT Tây Ninh xử lý mượt mà trên bộ dữ liệu đa chiều. Thời gian phản hồi dự đoán trên giao diện Web Flask chỉ mất dưới 0,5 giây, giúp giảm thiểu tỷ lệ khách hàng khiếu nại về chất lượng tư vấn dịch vụ xuống dưới mức 5%.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối đa hóa giá trị ứng dụng của mô hình vào hoạt động kinh doanh viễn thông, luận văn đưa ra 4 giải pháp trọng tâm:

Thứ nhất, tích hợp trực tiếp mô hình Rừng ngẫu nhiên qua giao diện lập trình ứng dụng (API) vào cổng thông tin bán hàng trực tuyến và ứng dụng tự phục vụ của khách hàng. Chủ thể thực hiện là Phòng Công nghệ Thông tin VNPT Tây Ninh, hoàn thành trong Quý I năm 2023, hướng tới mục tiêu giảm 80% thời gian xử lý thủ tục đăng ký thuê bao mới.

Thứ hai, chuẩn hóa và tự động hóa quy trình làm sạch dữ liệu khách hàng trên hệ thống ĐHSXKD. Phòng Khai thác Dữ liệu cần thiết lập quy tắc tự động xử lý các trường dữ liệu null và dữ liệu bất thường ngay tại khâu nhập liệu, triển khai trong 6 tháng đầu năm, nhằm hạ tỷ lệ bản ghi lỗi xuống dưới mức 1%.

Thứ ba, tổ chức các khóa tập huấn định kỳ hàng quý cho 100% nhân viên kinh doanh và tư vấn viên bán hàng về cách sử dụng ứng dụng web hỗ trợ ra quyết định. Chủ thể phụ trách là Phòng Bán hàng và Trung tâm Kinh doanh, đặt chỉ tiêu nâng cao tỷ lệ tư vấn gói cước chính xác ngay từ lần tiếp cận đầu tiên đạt trên 90%.

Thứ tư, mở rộng tập thuộc tính dự báo trong giai đoạn 2023 đến 2024 bằng cách bổ sung thêm các chỉ số hành vi như lưu lượng sử dụng dữ liệu thực tế hàng tháng và lịch sử thanh toán cước. Nhóm nghiên cứu phát triển sẽ tái huấn luyện mô hình nhằm nâng độ chính xác toàn diện lên trên 92%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, các nhà quản lý và giám đốc kinh doanh viễn thông: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để tái cơ cấu quy trình bán hàng, chuyển đổi từ mô hình phán đoán định tính sang chiến lược kinh doanh dựa trên dữ liệu, giúp tối ưu hóa doanh thu và gia tăng khoảng 25% tỷ lệ giữ chân khách hàng.

Thứ hai, kỹ sư khoa học dữ liệu và chuyên viên phân tích nghiệp vụ: Cung cấp khung triển khai chi tiết từ khâu trích xuất cơ sở dữ liệu lớn, tiền xử lý đặc trưng, tối ưu hóa siêu tham số của thuật toán Random Forest, đến việc đóng gói mô hình thành dịch vụ web hoàn chỉnh.

Thứ ba, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Hệ thống thông tin và Khoa học máy tính: Tài liệu là nguồn tham khảo mẫu mực về phương pháp nghiên cứu thực chứng, xử lý dữ liệu thực tế tại doanh nghiệp, giúp tiết kiệm ít nhất 50% thời gian xây dựng khung thực nghiệm cho các đề tài tương đương.

Thứ tư, đội ngũ giao dịch viên và tư vấn viên dịch vụ khách hàng: Giúp hiểu rõ cơ chế phân hóa nhu cầu của từng nhóm đối tượng khách hàng theo độ tuổi và địa bàn, từ đó nâng cao kỹ năng tư vấn và thuyết phục khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao nghiên cứu lại chọn thuật toán Rừng ngẫu nhiên thay vì Cây quyết định đơn lẻ? Thuật toán Cây quyết định đơn lẻ dễ gặp hiện tượng quá khớp và độ nhạy cao với dữ liệu nhiễu. Rừng ngẫu nhiên khắc phục nhược điểm này bằng cách tạo ra tập hợp nhiều cây qua kỹ thuật Bootstrapping, giúp độ chính xác trung bình nâng cao vượt ngưỡng 80% và đưa ra kết quả ổn định hơn khi phân lớp 6 nhóm gói cước.

  2. Bộ dữ liệu nghiên cứu được thu thập từ nguồn nào và quy mô bao nhiêu? Dữ liệu được trích xuất trực tiếp từ hệ thống phần mềm Điều hành sản xuất kinh doanh (ĐHSXKD) của VNPT Tây Ninh với hơn 140.000 bản ghi thô. Sau giai đoạn tiền xử lý, một tập dữ liệu chuẩn hóa gồm 1.000 mẫu đại diện được sử dụng để huấn luyện (800 mẫu) và kiểm thử (200 mẫu).

  3. Phương pháp mã hóa nào được áp dụng cho các dữ liệu định tính trong đề tài? Nghiên cứu sử dụng phương pháp Label Encoder để chuyển đổi các trường dữ liệu chuỗi sang dạng số nguyên. Cụ thể, thuộc tính loại khách hàng được chuẩn hóa thành 3 nhóm rõ ràng gồm: Cá nhân hộ gia đình (giá trị 1), Công ty tư nhân (giá trị 2), và Hành chính sự nghiệp (giá trị 3).

  4. Tiêu chí nào được sử dụng để quyết định một cây quyết định có được đưa vào Rừng ngẫu nhiên hay không? Mỗi cây quyết định sau khi sinh ra từ mẫu huấn luyện ngẫu nhiên sẽ được đánh giá trên tập kiểm thử 200 mẫu. Cây chỉ được tích hợp vào Rừng ngẫu nhiên khi chỉ số Accuracy Score (hoặc F1-Score) đạt điều kiện lớn hơn ngưỡng 0,8 (nghĩa là độ chính xác phân loại đạt trên 80%).

  5. Ứng dụng web khuyến nghị gói cước được xây dựng dựa trên nền tảng công nghệ nào? Ứng dụng được lập trình bằng ngôn ngữ Python trên môi trường PyCharm, sử dụng vi khung (microframework) Flask để dựng máy chủ web và giao diện người dùng. Hệ thống cho phép nhập trực tiếp 5 thông số đầu vào và trả về kết quả gói cước phù hợp nhất trong thời gian dưới 0,5 giây.

Kết luận

Công trình nghiên cứu đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu học thuật và ứng dụng thực tiễn đề ra với các kết quả nổi bật:

  • Hệ thống hóa hoàn chỉnh cơ sở lý thuyết về học máy có giám sát, thuật toán Cây quyết định CART và Rừng ngẫu nhiên trong bài toán hỗ trợ ra quyết định kinh doanh viễn thông.
  • Trích xuất và xử lý thành công 8 trường thông tin then chốt từ hơn 140.000 hồ sơ khách hàng tại hệ thống ĐHSXKD của VNPT Tây Ninh.
  • Xây dựng mô hình Random Forest đạt độ chính xác Accuracy Score vượt mức 80% với ngưỡng kiểm định khắt khe trên tập dữ liệu kiểm thử độc lập.
  • Phát triển thành công ứng dụng Web trên nền tảng Python Flask, cung cấp công cụ tự động hóa tư vấn gói cước theo thời gian thực với độ trễ phản hồi dưới 0,5 giây.
  • Đóng góp giải pháp khoa học thực tiễn giúp nâng cao năng suất bán hàng, giảm 70% thời gian xử lý thủ công và nâng cao mức độ hài lòng của khách hàng viễn thông.

Đóng góp chính của luận văn là đã chuyển đổi thành công tri thức kinh nghiệm bán hàng thành một hệ thống thông minh, mở ra hướng đi bền vững cho các doanh nghiệp viễn thông trong kỷ nguyên số. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2023 đến năm 2024, nhóm nghiên cứu đề xuất mở rộng tích hợp học sâu và phân tích dữ liệu thời gian thực. Các đơn vị viễn thông và doanh nghiệp dịch vụ số hãy nhanh chóng ứng dụng khung giải thuật học máy này vào hệ thống quản trị quan hệ khách hàng nhằm gia tăng lợi thế cạnh tranh vượt bậc trên thị trường.