Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành dược phẩm phát triển nhanh chóng và chịu ảnh hưởng sâu sắc từ đại dịch COVID-19 năm 2021, việc dự báo doanh thu trở thành một thách thức lớn do sự biến động phức tạp của thị trường, sự thay đổi trong nhu cầu, cạnh tranh khốc liệt và biến đổi trong chuỗi cung ứng toàn cầu. Theo ước tính, các phương pháp dự báo truyền thống không còn đáp ứng được yêu cầu xử lý lượng dữ liệu lớn, đa dạng và biến động cao trong ngành này. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu và ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để xây dựng một module dự báo doanh thu tích hợp vào hệ thống ERP Microsoft Dynamics AX 2012, nhằm nâng cao độ chính xác dự báo doanh thu trong 12 tuần tới với sai số MAPE dưới 30%, cải thiện công tác quản lý tài chính cho doanh nghiệp dược. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực tế từ một doanh nghiệp dược tại Việt Nam, tập trung vào việc khai thác dữ liệu doanh thu từ hệ thống AX 2012 và áp dụng các thuật toán học sâu hiện đại để phát triển mô hình dự báo. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao khả năng ra quyết định, tối ưu hóa hoạt động kinh doanh và thích ứng nhanh với biến động thị trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình dự báo chuỗi thời gian hiện đại, bao gồm:

  • Mô hình ARMA (AutoRegressive Moving Average): Mô hình thống kê kết hợp giữa tự hồi quy (AR) và trung bình trượt (MA), thích hợp cho dữ liệu có tính tuyến tính và ổn định. ARMA giúp giải thích biến động dữ liệu dựa trên các giá trị quá khứ và nhiễu ngẫu nhiên.

  • Thuật toán XGBoost: Thuật toán học máy dựa trên cây quyết định, sử dụng kỹ thuật Gradient Boosting và Regularization để tối ưu hóa dự báo, có khả năng xử lý dữ liệu lớn và phức tạp.

  • Mô hình DeepAR: Thuật toán học sâu sử dụng mạng nơ-ron hồi quy (RNN) với tế bào LSTM, mô hình hóa phân phối xác suất có điều kiện của chuỗi thời gian, phù hợp với dữ liệu có nhiều biến động phức tạp và nhiều chuỗi thời gian khác nhau.

  • Mô hình TFT (Temporal Fusion Transformer): Thuật toán học sâu dựa trên kiến trúc Transformer, kết hợp các cơ chế như Gating mechanisms, Variable selection networks, và Interpretable multi-head attention để xử lý dữ liệu chuỗi thời gian đa dạng và phức tạp, đồng thời cung cấp khả năng giải thích kết quả dự báo.

Các khái niệm chính bao gồm: chuỗi thời gian, dự báo doanh thu, sai số MAPE, mạng nơ-ron hồi quy, attention mechanism, và tích hợp hệ thống ERP.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm với các bước chính:

  • Thu thập dữ liệu: Dữ liệu doanh thu được khai thác trực tiếp từ hệ thống Microsoft Dynamics AX 2012 của doanh nghiệp dược tại Việt Nam, với cỡ mẫu dữ liệu doanh thu theo tuần từ năm 2015 đến 2022.

  • Khai phá dữ liệu: Tiền xử lý dữ liệu bao gồm loại bỏ ngoại lệ, xử lý giá trị âm, phân tích tương quan giữa các đặc trưng bằng biểu đồ heatmap Pearson.

  • Lựa chọn và huấn luyện mô hình: So sánh hiệu quả các mô hình ARMA, XGBoost, DeepAR, TFT và mô hình N-BEATS cải tiến trên tập dữ liệu huấn luyện và kiểm thử. Cỡ mẫu huấn luyện khoảng vài nghìn bản ghi, sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát để đảm bảo tính đại diện.

  • Đánh giá mô hình: Sử dụng các chỉ số đánh giá như MAPE, MAE, và MSE để đo lường sai số dự báo. Mỗi mô hình được huấn luyện và dự báo nhiều lần để đảm bảo tính ổn định và tin cậy của kết quả.

  • Tích hợp module: Thiết kế và phát triển module dự báo doanh thu tích hợp trực tiếp vào hệ thống AX 2012, sử dụng Web API để kết nối giữa mô hình AI và hệ thống ERP.

  • Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, từ thu thập dữ liệu, phát triển mô hình đến tích hợp và đánh giá thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả mô hình N-BEATS cải tiến: Mô hình N-BEATS cải tiến đạt sai số MAPE trung bình dưới 28% trên tập dữ liệu kiểm thử, giảm hơn 18% so với phương pháp dự báo truyền thống (MAPE 46.24%). Kết quả này được minh họa qua biểu đồ so sánh sai số dự báo giữa các mô hình.

  2. So sánh các mô hình học sâu: DeepAR và TFT cũng cho kết quả dự báo tốt với MAPE lần lượt khoảng 30% và 29%, tuy nhiên tốc độ huấn luyện của DeepAR chậm hơn do sử dụng mạng RNN. TFT cung cấp khả năng giải thích kết quả dự báo nhờ cơ chế attention.

  3. Hiệu quả tích hợp module dự báo vào AX 2012: Module dự báo doanh thu được tích hợp thành công vào hệ thống ERP, cho phép người dùng thực hiện dự báo trực tiếp trên giao diện AX 2012 với khả năng cập nhật dữ liệu và hiển thị kết quả tức thời.

  4. Tác động đến quản lý tài chính: Việc áp dụng mô hình dự báo AI giúp doanh nghiệp giảm thiểu sai số dự báo, từ đó cải thiện kế hoạch tài chính và quản lý tồn kho, nâng cao hiệu quả kinh doanh.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự cải thiện độ chính xác dự báo là việc áp dụng các mô hình học sâu có khả năng học các đặc trưng phi tuyến tính và xử lý dữ liệu chuỗi thời gian phức tạp, đồng thời khai thác các biến đồng biến và thông tin ngày nghỉ lễ, tết. So với các nghiên cứu trước đây chỉ sử dụng mô hình thống kê đơn thuần, kết quả này cho thấy sự vượt trội của AI trong dự báo doanh thu ngành dược. Biểu đồ heatmap tương quan và bảng so sánh sai số dự báo minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các phương pháp. Kết quả cũng phù hợp với các báo cáo ngành cho thấy xu hướng ứng dụng AI ngày càng phổ biến trong quản trị doanh nghiệp. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu là cung cấp một công cụ dự báo doanh thu chính xác, linh hoạt và dễ tích hợp, giúp doanh nghiệp nâng cao khả năng thích ứng với biến động thị trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai rộng rãi module dự báo AI trong doanh nghiệp dược: Khuyến nghị các doanh nghiệp sử dụng Microsoft Dynamics AX 2012 áp dụng module dự báo doanh thu dựa trên mô hình N-BEATS cải tiến để nâng cao độ chính xác dự báo, giảm sai số MAPE xuống dưới 30% trong vòng 6 tháng tới.

  2. Đào tạo nhân sự vận hành và bảo trì hệ thống: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho đội ngũ IT và quản lý tài chính về cách sử dụng module dự báo, cách cập nhật dữ liệu và phân tích kết quả dự báo, đảm bảo vận hành hiệu quả trong vòng 3 tháng đầu sau triển khai.

  3. Cập nhật và mở rộng dữ liệu đầu vào: Khuyến khích doanh nghiệp thu thập thêm các biến đồng biến như dữ liệu thị trường, sự kiện ngành, ngày lễ, tết để cải thiện chất lượng dữ liệu đầu vào, từ đó nâng cao hiệu quả dự báo trong vòng 12 tháng.

  4. Nâng cấp hệ thống ERP và tích hợp AI: Đề xuất doanh nghiệp đầu tư nâng cấp hệ thống ERP lên các phiên bản mới hơn hoặc tích hợp các công cụ AI hiện đại để tận dụng tối đa khả năng phân tích và dự báo, giảm thiểu chi phí vận hành trong dài hạn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp ngành dược sử dụng Microsoft Dynamics AX 2012: Có thể áp dụng trực tiếp module dự báo doanh thu để cải thiện quản lý tài chính và kế hoạch sản xuất.

  2. Chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực hệ thống thông tin và AI: Tham khảo phương pháp ứng dụng AI vào dự báo chuỗi thời gian và tích hợp hệ thống ERP.

  3. Nhà quản lý tài chính và kế hoạch doanh nghiệp: Sử dụng kết quả dự báo để đưa ra quyết định chính xác hơn trong quản lý dòng tiền và tồn kho.

  4. Nhà phát triển phần mềm ERP và BI: Tham khảo kiến trúc tích hợp module AI vào hệ thống ERP, từ đó phát triển các giải pháp tương tự cho các ngành khác.

Câu hỏi thường gặp

  1. Module dự báo doanh thu tích hợp vào AX 2012 hoạt động như thế nào?
    Module sử dụng các mô hình học sâu để dự báo doanh thu dựa trên dữ liệu lịch sử và các biến đồng biến, kết quả được hiển thị trực tiếp trên giao diện AX 2012 qua Web API, giúp người dùng dễ dàng truy cập và sử dụng.

  2. Sai số dự báo MAPE dưới 30% có ý nghĩa gì?
    MAPE dưới 30% cho thấy độ chính xác dự báo cao, giúp doanh nghiệp giảm thiểu rủi ro trong quản lý tài chính và tồn kho, nâng cao hiệu quả kinh doanh so với phương pháp truyền thống có sai số trên 46%.

  3. Có thể áp dụng mô hình này cho các ngành khác ngoài dược không?
    Có thể, mô hình và phương pháp nghiên cứu có tính tổng quát, phù hợp với các doanh nghiệp sử dụng AX 2012 trong các ngành sản xuất và phân phối khác, tuy nhiên cần điều chỉnh đặc trưng dữ liệu phù hợp.

  4. Thời gian huấn luyện mô hình mất bao lâu?
    Tùy thuộc vào cỡ mẫu và cấu hình máy chủ, mô hình N-BEATS cải tiến có thể huấn luyện trong vài giờ đến vài ngày, tuy nhiên quá trình này được thực hiện một lần và cập nhật định kỳ theo nhu cầu.

  5. Làm thế nào để đảm bảo dữ liệu đầu vào chất lượng?
    Cần thực hiện khai phá dữ liệu kỹ lưỡng, loại bỏ ngoại lệ, xử lý giá trị âm và chuẩn hóa dữ liệu, đồng thời bổ sung các biến đồng biến như ngày lễ, sự kiện để nâng cao chất lượng dự báo.

Kết luận

  • Luận văn đã phát triển thành công module dự báo doanh thu tích hợp vào hệ thống Microsoft Dynamics AX 2012, sử dụng mô hình học sâu N-BEATS cải tiến với sai số MAPE dưới 30%.
  • So sánh với các mô hình truyền thống và học máy khác, mô hình đề xuất cho kết quả dự báo chính xác và ổn định hơn.
  • Module dự báo giúp doanh nghiệp dược nâng cao khả năng quản lý tài chính, lập kế hoạch sản xuất và thích ứng với biến động thị trường.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc ứng dụng AI trong ERP, mở ra hướng phát triển cho các ngành công nghiệp khác.
  • Đề xuất triển khai rộng rãi, đào tạo nhân sự và cập nhật dữ liệu để tối ưu hóa hiệu quả dự báo trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Doanh nghiệp và nhà quản lý nên xem xét áp dụng module dự báo này để nâng cao hiệu quả quản trị, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng AI trong các phân hệ ERP khác.