Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật phần mềm: Phương pháp quản trị giá trị thu được và ứng dụng trong quản lý dự án phần mềm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:131

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật phần mềm "Phương pháp quản trị giá trị thu được và ứng dụng trong quản lý dự án phần mềm" trình bày các nội dung chính sau: Một số phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án dựa và phương pháp quản trị giá trị thu được; Áp dụng một số phương pháp học máy trong phương pháp quản trị giá trị thu được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật phần mềm: Phương pháp quản trị giá trị thu được và ứng dụng trong quản lý dự án phần mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thế Anh PHƯƠNG PHÁP QUẢN TRỊ GIÁ TRỊ THU ĐƯỢC VÀ ỨNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ DỰ ÁN PHẦN MỀM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM Hà Nội – 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Thế Anh PHƯƠNG PHÁP QUẢN TRỊ GIÁ TRỊ THU ĐƯỢC VÀ ÚNG DỤNG TRONG QUẢN LÝ DỰ ÁN PHẦN MỀM Ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 9480103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. Nguyễn Thanh Hùng 2. TS. Trịnh Anh Phúc Hà Nội - 2024
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài: “Phương pháp quản trị giá trị thu được và ứng dụng trong quản lý dự án phần mềm” là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố. Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2024 Người hướng dẫn khoa học Tác giả Lê Thế Anh Trang 1
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS. Nguyễn Thanh Hùng, TS. Trịnh Anh Phúc và đặc biệt là PGS.TS Huỳnh Quyết Thắng là những người định hướng và hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ tôi trưởng thành trong công tác nghiên cứu và hoàn thành luận án. Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, tôi đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của tập thể các thầy, cô giáo tại Trường Công nghệ thông tin và Truyền thông, Đại học Bách khoa Hà Nội, các thầy cô tại Ban Đào tạo, Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi xin chân thành biết ơn sự đóng góp quý báu của các thầy, cô. Ngoài ra, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tại Khoa Công nghệ và An toàn thông tin, Trường Đại học Kỹ thuật – Hậu cần CAND, những người đã luôn ủng hộ, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án tại Trường Công nghệ thông tin và Truyền thông, Đại học Bách khoa Hà Nội. Mặc dù tôi đã nỗ lực và cố gắng hoàn thiện luận án của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi còn những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn. Tôi xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2024 Tác giả Lê Thế Anh Trang 2
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... 1 LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................... 2 MỤC LỤC ................................................................................................................................. 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................................. 6 DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................................ 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.................................................................................. 9 MỞ ĐẦU.................................................................................................................................. 10 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................. 10 2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................... 11 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................................... 12 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 12 5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................... 12 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................................... 13 7. Các kết quả mới đạt được .............................................................................................. 13 8. Cấu trúc Luận án ............................................................................................................ 14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................. 15 1.1. Tổng quan về quản lý dự án phần mềm .................................................................... 15 1.1.1. Lịch sử phát triển..................................................................................................... 15 1.1.2. Giới thiệu quản lý dự án .......................................................................................... 16 1.1.3. Quy trình quản lý dự án phần mềm ......................................................................... 19 1.1.4. Thực trạng quản lý dự án phần mềm tại Việt Nam ................................................. 21 1.2. Tổng quan về công nghệ phần mềm hướng giá trị ................................................... 22 1.2.1. Giới thiệu................................................................................................................. 22 1.2.2. Mô hình chất lượng phần mềm hướng giá trị .......................................................... 23 1.3. Phương pháp Quản trị giá trị thu được (Earned Value Management – EVM) ..... 24 1.3.1. Giới thiệu................................................................................................................. 24 1.3.2. Các tham số chính của Phương pháp quản trị giá trị thu được ............................... 25 1.3.3. Độ đo thời gian kế hoạch ES ................................................................................... 29 1.3.4. Đo lường hiệu suất dự án ........................................................................................ 30 1.3.5. Đo lường tin cậy hiệu suất thời gian của dự án ....................................................... 32 1.3.6. Dự đoán chi phí hoàn thành dự án .......................................................................... 34 1.3.7. Dự đoán thời gian hoàn thành dự án ....................................................................... 36 1.4. Một số phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án.................... 40 1.4.1. Phương pháp dựa trên mô hình tăng trưởng............................................................ 40 1.4.2. Phương pháp liên tiến lũy thừa (Exponential Smoothing Method – XSM) ............ 43 Trang 3
1.5. Tổng quan về học máy ................................................................................................. 46 1.5.1. Giới thiệu................................................................................................................. 46 1.5.2. Phân loại học máy ................................................................................................... 47 1.5.3. Một số thuật toán học máy ...................................................................................... 48 1.6. Tổng hợp và đánh giá các nghiên cứu liên quan ....................................................... 54 1.6.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................................................... 54 1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................................ 58 1.7. Bài toán đánh giá mức độ hoàn thành dự án phần mềm ......................................... 59 1.8. Tiểu kết chương............................................................................................................ 60 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN CHI PHÍ VÀ THỜI GIAN HOÀN THÀNH DỰ ÁN DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP QUẢN TRỊ GIÁ TRỊ THU ĐƯỢC ....... 61 2.1. Kết hợp mô hình tăng trưởng và phương pháp quản trị giá trị thu được ............. 61 2.1.1. Phương pháp dựa trên mô hình tăng trưởng............................................................ 61 2.1.2. Kết hợp mô hình tăng trưởng và quản trị giá trị thu được ...................................... 65 2.1.3. Cải tiến dựa vào hệ số hiệu suất tương lai PF (CT1) .............................................. 66 2.1.4. Cải tiến thuật toán ước lượng tham số trong mô hình tăng trưởng Gompertz (CT2) ........................................................................................................................................... 67 2.1.5. Đề xuất cải tiến thuật toán kết hợp mô hình tăng trưởng và EVM (CT4) .............. 70 2.2. Kết hợp phương pháp XSM và phương pháp quản trị giá trị thu được (CT6) ..... 71 2.3. Thực nghiệm và đánh giá ............................................................................................ 74 2.3.1. Dữ liệu và kịch bản thực nghiệm ............................................................................ 74 2.3.2. Các độ đo chất lượng dự đoán ................................................................................. 74 2.3.3. Đánh giá kết quả ...................................................................................................... 75 2.4. Tiểu kết chương............................................................................................................ 84 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY TRONG PHƯƠNG PHÁP QUẢN TRỊ GIÁ TRỊ THU ĐƯỢC ........................................................................... 85 3.1. Phương pháp ứng dụng mạng nơ ron LSTM (Long Short-Term Memory) - (CT3) .............................................................................................................................................. 86 3.1.1. Mạng LSTM ............................................................................................................ 86 3.1.2. Áp dụng mạng LSTM dự đoán chi phí hoàn thành dự án ....................................... 88 3.2. Phương pháp ứng dụng Extreme Gradient Boosting (CT 7) ................................... 92 3.2.1. Xây dựng công thức XGBoost ................................................................................ 92 3.2.2. Các tham số quan trọng trong mô hình XGBoost ................................................... 94 3.2.3. Áp dụng XGBoost dự đoán mức độ hoàn thành dự án ........................................... 95 3.3. Phương pháp ứng dụng LightGBM ........................................................................... 96 3.3.1. Các tham số quan trọng khi huấn luyện mô hình LightGBM ................................. 96 3.3.2. Áp dụng LightGBM dự đoán mức độ hoàn thành dự án......................................... 97 Trang 4
3.4. Thực nghiệm và đánh giá ............................................................................................ 98 3.4.1. Dữ liệu và kịch bản thực nghiệm ............................................................................ 98 3.4.2. Đánh giá kết quả .................................................................................................... 101 3.5. Tiểu kết chương.......................................................................................................... 113 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN .............................................. 114 Kết luận .............................................................................................................................. 114 Hướng phát triển của luận án .......................................................................................... 115 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .............................. 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 117 PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 122 Trang 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt tắt AC Actual Cost Chi phí thực tế Chi phí thực tế của công việc đã ACWP Actual Cost of Work Performed thực hiện AT Actual Time Thời gian thực tế BAC Budget At Completion Ngân quỹ hoàn thành dự án Budgeted Cost of Work Chi phí ngân sách công việc thực BCWP Performed hiện Chi phí ngân sách của công việc BCWS Budgeted Cost of Work Schedule theo kế hoạch BM Bass Model Mô hình Bass CDF Cumulative Distribution Functions Hàm số phân bố tích lũy CEAC Cost Estimation At Completion Dự đoán chi phí hoàn thành CPI Cost Performance Index Chỉ số hiệu suất chi phí CV Cost Varicance Phương sai chi phí EAC Estimation At Completion Dự đoán tại thời điểm hoàn thành ED Earned Duration Khoảng thời gian thu được ES Earned Schedule Thời gian kế hoạch EV Earned Value Giá trị thu được EVM Earned Value Management Quản trị giá trị thu được GM Growth Model Mô hình tăng trưởng GPM Gompertz Model Mô hình Gompertz Institute of Electrical and IEEE Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử Electronics Engineers LM Logistic Model Mô hình Logistic MAPE Mean Absolute Percentage Error Phần trăm lỗi trung bình tuyệt đối NCS Nghiên cứu sinh OBS Organization Breakdown Structure Cơ cấu phân chia tổ chức Chi phí dự kiến cho các công việc PCWR Planned Cost for Work Remain còn lại PD Plan Duration Khoảng thời gian thực hiện dự án Planned Duration for Work Khoảng thời gian dự kiến cho các PDWR Remain công việc còn lại PC Percentage Complete Tỷ lệ phần trăm hoàn thành PE Percentage Error Phần trăm lỗi PF Performance Factor Hệ số hiệu suất PMI Project Management Insitute Viện quản lý dự án PV Planned Value Giá trị kế hoạch RAM Responsibility Assignment Matrix Ma trận phân công trách nhiệm SCI Schedule Cost Index Chỉ số chi phí kế hoạch SD Standard Derivation Độ lệch chuẩn SPI Schedule Performance Index Chỉ số hiệu suất thời gian SV Schedule Variance Phương sai thời gian TEAC Time Estimation At Completion Dự đoán thời gian hoàn thành Trang 6
Value-Based Software VBSE Công nghệ phần mềm hướng giá trị Engineering WBS Work Breakdown Structure Cơ cấu phân chia công việc WM Weibull Model Mô hình Weibull XSM eXponential Smoothing Method Phương pháp liên tiến lũy thừa Trang 7
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Ví dụ các tham số chính của dự án tại hình 1.4 ............................................27 Bảng 1.2: Ba tham số EVM chính và bốn độ đo hiệu suất............................................31 Bảng 1.3: Dữ liệu EVM cho ví dụ tại hình 1.9..............................................................33 Bảng 1.4: Tổng quan về các dự đoán chi phí dựa trên EVM ........................................35 Bảng 1.5: Ví dụ tổng hợp các dự đoán chi phí dựa trên EVM ......................................36 Bảng 1.6: Tổng quan về các phương pháp dự đoán thời gian EVM .............................37 Bảng 1.7: Tổng quan về các dự đoán thời gian EVM theo ví dụ ..................................39 Bảng 1.8: Các mô hình tăng trưởng và đặc trưng toán học của chúng .........................41 Bảng 2.1: Ví dụ dữ liệu của một dự án phần mềm DA1 đang ở giai đoạn giữa ...........62 Bảng 2.2: Bảng dữ liệu đã chuẩn hóa theo đơn vị của dự án DA1 ...............................63 Bảng 2.3: Bảng tổng hợp thông tin 5 dự án thực nghiệm .............................................74 Bảng 2.4: Kết quả thực hiện dự đoán chi phí thực hiện các dự án ................................78 Bảng 2.5: Kết quả thực hiện dự đoán chi phí thực hiện các dự án theo phần trăm sai số (PE) ................................................................................................................................79 Bảng 2.7: Kết quả thực hiện dự đoán thời gian hoàn thành các dự án ..........................82 Bảng 2.8: Kết quả thực hiện dự đoán thời gian thực hiện các dự án theo phần trăm sai số (PE) ...........................................................................................................................83 Bảng 3.1: Input, output của các mô hình .......................................................................98 Bảng 3.2: Các tham số đề xuất của các mô hình ...........................................................98 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp thông tin 10 dự án để kiểm tra ...........................................100 Bảng 3.4: Kết quả thực hiện dự đoán chi phí thực hiện các dự án ..............................103 Bảng 3.5: Kết quả dự đoán chi phí hoàn thành dự án theo phần trăm sai số (PE) ......105 Bảng 3.6: Kết quả dự đoán chi phí hoàn thành dự án theo sai số trung bình MAPE ..106 Bảng 3.7: Kết quả dự đoán thời gian hoàn thành các dự án ........................................109 Bảng 3.8: Kết quả dự đoán thời gian hoàn thành các dự án theo phần trăm sai số (PE) .....................................................................................................................................111 Bảng 3.9: Kết quả dự đoán thời gian hoàn thành dự án theo sai số trung bình MAPE .....................................................................................................................................112 Trang 8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Tam giác quản lý dự án .................................................................................16 Hình 1.2: Các giai đoạn phát triển dự án phần mềm .....................................................19 Hình 1.3: Ví dụ về một mạng lưới công việc của một dự án [18] .................................26 Hình 1.4: Đường kế hoạch cơ sở sớm nhất của dự án tại hình 1.3 [18] ........................26 Hình 1.5: Đường cong PV (S-curve) [18] .....................................................................27 Hình 1.6: Tiến độ thực hiện dự án thực tế ở thời điểm kết thúc 7 tuần [18] .................27 Hình 1.7: Các đường cong S của PV, EV và AC [18] ..................................................28 Hình 1.8: Minh họa tính toán ES tại tuần thứ 7 của dự án [18] ....................................30 Hình 1.9: Tiến độ dự án ở tuần thứ 7 [18] .....................................................................31 Hình 1.10: Một ví dụ về đường kế hoạch cơ sở PV (phía trên) và tiến độ thực tế AC (phía dưới) bị chậm tiến độ 2 tuần [18] .........................................................................32 Hình 1.11: So sánh giữa SPI và SPI(t) [18]...................................................................34 Hình 1.12: Dự đoán chi phí (EAC) và thời gian (EAC(t)) hoàn thành dự án [18]........39 Hình 1.13: Các đặc trưng của một mô hình tăng trưởng chữ S: (a) đường cong tăng trưởng tích lũy; (b) đường cong tốc độ tăng trưởng [7] ................................................40 Hình 1.14: Tương quan Bias và Variance [27] .............................................................50 Hình 1.15: Ví dụ Decision Tree Ensemble [28] ............................................................52 Hình 2.1: Xây dựng đường cong S của mô hình tăng trưởng .......................................63 Hình 3.1: Kiến trúc mạng LSTM [52] ...........................................................................87 Hình 3.2: Tối ưu hàm mục tiêu trong miền giá trị chứa điểm yên ngựa .......................90 Hình 3.3: Kiến trúc mạng LSTM đề xuất ......................................................................91 Hình 3.4: Biểu đồ giá trị loss trong quá trình training mạng LSTM .............................91 Hình 3.5: Tương quan giữa hàm mất mát và hàm chính quy hoá [28] .........................93 Hình 3.6: Lưu đồ luồng giải pháp .................................................................................95 Hình 3.7: Dữ liệu gốc trang projectmanagement ..........................................................99 Hình 3.8: Dữ liệu trang projectmanagement sau khi xử lý ...........................................99 Trang 9
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trên thế giới, hiện có khoảng nửa triệu người quản lý dự án thực hiện khoảng một triệu dự án phần mềm mỗi năm, sản xuất phần mềm trị giá trên 600 tỷ USD. Nhiều dự án trong số này có chất lượng không như kỳ vọng của khách hàng hoặc không cung cấp các phần mềm trong phạm vi ngân sách và thời gian hoàn thành. Theo báo cáo CHAOS 2020 của tổ chức Standish Group International cho thấy tỷ lệ thành công của dự án phần mềm là 31%, dự án thất bại một phần là 50% và thất bại hoàn toàn là 19% [1]. Một nghiên cứu đã cho thấy khoảng một phần ba các dự án có chi phí và thời gian hoàn thành vượt hơn 125% [2] so với kế hoạch. Có rất nhiều lý do làm cho dự án phần mềm thất bại, một trong những lý do quan trọng nhất là quản lý dự án không phù hợp. Ví dụ, các lý do chính làm cho dự án chệch ra khỏi tầm kiểm soát là: (1) mục tiêu không rõ ràng, (2) lập kế hoạch tồi, (3) công nghệ mới, (4) thiếu một phương pháp quản lý dự án và (5) không đủ nhân sự [3]. Ít nhất ba trong năm lý do này rõ ràng liên quan đến quản lý dự án. Hai lý do còn lại: không đủ nhân sự và công nghệ mới, có thể được coi như những rủi ro mà để quản lý chúng cũng là một phần của quản lý dự án. Để thoát khỏi tình trạng này người quản lý dự án phải biết cách quản lý dự án cho thật hiệu quả mà một trong số đó chính là việc áp dụng các công cụ để dự đoán chi phí và thời gian tại thời điểm hoàn thành dự án (EAC) tại bất kỳ thời điểm nào của quá trình thực hiện dự án. Công nghệ phần mềm hướng giá trị là một phương pháp tiếp cận trong quá trình phát triển phần mềm, tập trung vào việc tạo ra giá trị cho khách hàng và người dùng cuối. Phương pháp này đặt sự chú trọng vào việc hiểu và đáp ứng nhu cầu thực sự của khách hàng, từ đó xác định và ưu tiên các tính năng và chức năng của phần mềm để cung cấp giá trị tối đa cho họ [4]. Quản trị giá trị thu được (Earned Value Management - EVM) [5], [6] là một trong những phương pháp nổi tiếng để kiểm soát thời gian và chi phí của một dự án. Phương pháp này được sử dụng từ những năm 1960 khi Bộ Quốc phòng Hoa kỳ đề xuất một phương pháp chuẩn để đo lường hiệu suất của một dự án. Phương pháp này dựa trên một tập hợp các chỉ số để đo lường và đánh giá tình trạng tổng thể của dự án, giúp cảnh báo sớm cho người quản trị dự án về các vấn đề tiềm ẩn. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số hạn chế như: (1) chỉ dựa vào các chi phí đã phát sinh, (2) dự đoán thiếu độ tin cậy trong giai đoạn sớm của dự án và (3) không tính đến các dữ liệu dự báo [7]. Ba hạn chế nêu trên là lý do chính dẫn đến việc cần phát triển các phương pháp mới. Một trong các phương pháp đó là sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính hoặc phi Trang 10
tuyến để xây dựng các mô hình hồi quy, còn được gọi là các mô hình tăng trưởng (Growth Models - GM) [7]. Đã có các công trình sử dụng phương pháp EVM hoặc GM trong việc dự đoán giá trị EAC [8], [9], [10] tuy nhiên hầu như rất ít công trình đề cập đến việc kết hợp hai phương pháp này trong việc nâng cao tính chính xác của việc dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án. Hiện nay, trí tuệ nhân tạo rất phát triển và được ứng dụng trong mọi lĩnh vực đời sống. Học máy là một nhánh cụ thể của trí tuệ nhân tạo và được ứng dụng nhiều trong phân tích dữ liệu lớn để phân loại, dự đoán và khai thác thông tin chi tiết. Trong các nghiên cứu [11], [12], [13] các tác giả đã sử dụng các phương pháp học máy như: mạng nơ-ron nhân tạo, mô hình logic mờ, lý luận dựa trên trường hợp, phân tích hồi quy bội, mô hình mờ di truyền, mô hình lai để giải quyết các vấn đề khác nhau trong quản lý dự án. Các tác giả đã nghiên cứu và đề xuất sử dụng một số thuật toán học máy như: LSTM, XGBoost (Extreme Gradient Boosting), LightGBM để giải quyết bài toán dự đoán thời gian và kinh phí để hoàn thành dự án. Đây là những thuật toán học có giám sát (supervised learning) cho độ chính xác khá cao, bên cạnh các mô hình Deep Learning hiện đang rất phổ biến. Xuất phát từ những phân tích ở trên, tôi chọn đề tài "Phương pháp quản trị giá trị thu được và ứng dụng trong quản lý dự án phần mềm" làm luận án. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Đề tài thực hiện nghiên cứu các phương pháp dự đoán chi phí hoàn thành dự án và thời gian hoàn thành dự án theo phương pháp quản trị giá trị thu được để nâng cao hiệu quả quản lý các dự án phần mềm dựa trên công nghệ phần mềm hướng giá trị. Mục tiêu cụ thể: - Nghiên cứu các vấn đề về quản lý dự án, các phương pháp để dự đoán mức độ hoàn thành dự án dựa trên các chỉ số quản trị giá trị thu được; - Đề xuất một số phương pháp để nâng cao chất lượng dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án; - Thực hiện việc thử nghiệm và đánh giá đối với mô hình. Vì vậy, trên cơ sở có nhiều năm hoạt động trong lĩnh vực Công nghệ phần mềm cũng như Quản lý dự án, người thực hiện đề tài mong muốn góp phần làm phong phú thêm các nghiên cứu về lĩnh vực này, cũng như mong muốn có thể thiết kế một phương pháp luận rõ ràng hơn, cụ thể bằng một giải pháp phần mềm để dự đoán chi phí và thời Trang 11
gian hoàn thành dự án, giúp ích cho quá trình trợ giúp việc ra quyết định trong quản lý dự án, nhằm nâng cao chất lượng dự án. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Với mục tiêu đặt ra ở trên, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Nghiên cứu đánh giá các các công trình nghiên cứu đã xuất bản liên quan đến phương pháp quản trị giá trị thu được trong quản lý dự án. - Đề xuất cải tiến phương pháp kết hợp mô hình tăng trưởng với phương pháp quản trị giá trị thu được. - Đề xuất các thuật toán học máy trên các chỉ số quản trị giá trị thu được để giải quyết bài toán dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án phần mềm. - Thử nghiệm đối với các dự án thực tế. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của đề tài: + Quản lý dự án phần mềm. + Các mô hình tăng trưởng: Gompertz, Logistic, Bass, Weibull... + Các thuật toán học máy Mạng nơ ron nhân tạo LSTM, XGBoost, LightGBM. + Các chỉ số quản trị giá trị thu được: PV, EV, AC, ES, SCI, SPI, CPI... + Dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành của một dự án phần mềm tại thời điểm t khi thực hiện dự án (EAC, EAC(t)). + Các độ đo mức độ chính xác của việc dự đoán: PE, MAPE. - Phạm vi nghiên cứu của đề tài: + Nghiên cứu thực nghiệm trên một số dự án phần mềm thực tế tại các công ty phần mềm Việt Nam. + Nghiên cứu thực nghiệm trên một số dự án thực tế được công bố trên thế giới. 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết Nghiên cứu sinh sử dụng phương pháp này vào trong các nghiên cứu về: - Nghiên cứu về quản lý dự án; - Nghiên cứu về các mô hình tăng trưởng; - Nghiên cứu về các phương pháp học máy; Trang 12
- Phân tích, so sánh điểm yếu điểm mạnh của các nghiên cứu hiện tại gần với hướng nghiên cứu của luận án bao gồm các nội dung: quản trị giá trị thu được, mô hình tăng trưởng, các phương pháp học máy; - Chứng minh khả năng áp dụng được các kỹ thuật học máy hiện đại giải quyết bài toán dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án. Các phương pháp trên cho phép tổng quan các kết quả nghiên cứu, hệ thống hóa lý thuyết có liên quan đến xây dựng cơ sở lý luận của đề tài. Phương pháp thực nghiệm Tiến hành kiểm chứng tính khả thi của các phương pháp đề xuất trong luận án bằng việc áp dụng vào các dự án thực tế về lĩnh vực đầu tư công nghệ thông tin trong một số đơn vị, doanh nghiệp khác nhau, với các loại dự án khác nhau. Sử dụng một số công cụ và thuật toán tiêu biểu để kiểm chứng, đánh giá và so sánh tính hiệu quả giữa chúng. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học Đề tài của luận án phân tích và hệ thống hóa các phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án trong quản lý dự án phần mềm. Đồng thời, luận án đã góp phần bổ sung, làm phong phú cơ sở lý luận khoa học trong việc cải tiến các phương pháp dự đoán và đề xuất áp dụng một số phương pháp mới trong dự đoán mức độ hoàn thành dự án phần mềm. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là tài liệu có giá trị tham khảo trong hoạt động thực tiễn của các đơn vị, doanh nghiệp trong quản lý dự án phần mềm. Kết quả nghiên cứu cũng đồng thời đề xuất các phương pháp cải tiến chất lượng dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án phần mềm, cung cấp công cụ hỗ trợ ra quyết định, giúp nâng cao chất lượng của quản lý dự án phần mềm. 7. Các kết quả mới đạt được Những đóng góp mới của nghiên cứu bao gồm: - Đề xuất cải tiến các phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án: + Cải tiến hệ số hiệu suất tương lai trong phương pháp kết hợp mô hình tăng trưởng và kỹ thuật quản trị giá trị thu được. + Cải tiến thuật toán ước lượng tham số trong mô hình tăng trưởng Gompertz. + Cải tiến thuật toán kết hợp mô hình tăng trưởng và EVM. + Cải tiến phương pháp kết hợp XSM và EVM. Trang 13
- Đề xuất áp dụng một số phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án dựa trên một số thuật toán học máy. + Phương pháp ứng dụng mạng nơ ron LSTM. + Phương pháp ứng dụng thuật toán học máy XGBoost. + Phương pháp ứng dụng thuật toán học máy LightGBM. - Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả của các phương pháp đề xuất. 8. Cấu trúc Luận án Nội dung Luận án gồm phần Mở đầu, Kết luận và 03 chương: Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Một số phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án dựa và phương pháp quản trị giá trị thu được. Chương 3: Áp dụng một số phương pháp học máy trong phương pháp quản trị giá trị thu được. Trang 14
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương 1 trình bày cơ sở lý thuyết về quản lý dự án phần mềm, công nghệ phần mềm hướng giá trị, phương pháp quản trị giá trị thu được và các phương pháp dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án. Trong chương này NCS cũng trình bày tổng quan về một số phương pháp học máy tiên tiến như LSTM, XGBoost, LightGBM. Phần cuối chương NCS trình bày các vấn đề nghiên cứu liên quan đến đề tài và giới thiệu bài toán đánh giá mức độ hoàn thành của dự án phần mềm dựa vào dự đoán chi phí và thời gian hoàn thành dự án. 1.1. Tổng quan về quản lý dự án phần mềm 1.1.1. Lịch sử phát triển Lịch sử phát triển của quản lý dự án phần mềm là một quá trình dài với nhiều thay đổi và cải tiến. Dưới đây là một tóm tắt về các giai đoạn chính và những điểm mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của dự án phần mềm [14]: - Giai đoạn khởi đầu của quản lý dự án phần mềm (1970s): Khái niệm về quản lý dự án phần mềm bắt đầu được chú trọng hơn. Mô hình phát triển thác nước (Waterfall Model) ra đời, với các bước tuần tự từ phân tích yêu cầu đến thiết kế, lập trình, kiểm thử và triển khai. - Giai đoạn chuẩn hóa và phát triển phương pháp luận (1980s-1990s): + 1980s: Sự xuất hiện của nhiều mô hình phát triển phần mềm khác nhau như mô hình xoắn ốc (Spiral Model), CMM (Capability Maturity Model) được phát triển để đánh giá mức độ trưởng thành của quy trình phát triển phần mềm. + 1990s: Các phương pháp phát triển phần mềm linh hoạt bắt đầu được đề xuất để thay thế các phương pháp truyền thống. Mô hình Scrum và Extreme Programming (XP) được giới thiệu và bắt đầu trở nên phổ biến. - Giai đoạn các phương pháp linh hoạt (2000s-2010s): + 2001: Tuyên ngôn cho phát triển phần mềm linh hoạt (Manifesto for Agile Software Development) được công bố, đánh dấu sự chuyển đổi quan trọng sang các phương pháp phát triển phần mềm linh hoạt và tập trung vào tương tác con người, sản phẩm hoạt động, hợp tác với khách hàng và phản ứng với thay đổi. + 2000s-2010s: Phương pháp Agile, Scrum, Kanban và các phương pháp linh hoạt khác trở nên phổ biến rộng rãi. Các công cụ quản lý dự án như Jira, Trello, và Asana được phát triển để hỗ trợ quản lý dự án phần mềm theo các phương pháp linh hoạt. - Giai đoạn hiện nay (2020s): Trang 15
Sự phát triển của các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, học máy và phương pháp phát triển phần mềm kết hợp giữa các hoạt động của nhóm phát triển và nhóm vận hành (DevOps) đã thay đổi cách quản lý dự án phần mềm. Sự ra đời của các nền tảng quản lý dự án tích hợp và công cụ tự động hóa, như GitLab và GitHub Actions, giúp tối ưu hóa quy trình phát triển và triển khai phần mềm. Quá trình phát triển quản lý dự án phần mềm là một sự tích lũy kiến thức và kinh nghiệm qua nhiều thập kỷ, với nhiều cải tiến và thay đổi để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp phần mềm. 1.1.2. Giới thiệu quản lý dự án Dự án là một nỗ lực phức tạp, không thường xuyên, mang tính chất đơn nhất được thực hiện trong điều kiện ràng buộc nhất định về thời gian, ngân sách, nguồn lực và các tiêu chuẩn chất lượng để đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Quản lý dự án là sự áp dụng một cách phù hợp các kiến thức, kỹ năng, công cụ và kỹ thuật vào trong quá trình đề xuất dự án, lập kế hoạch dự án, thực hiện dự án, theo dõi giám sát dự án và kết thúc dự án để đạt được các yêu cầu của dự án [3]. Mục tiêu cơ bản của việc quản lý dự án thể hiện ở chỗ các công việc phải được hoàn thành theo yêu cầu và bảo đảm chất lượng, trong phạm vi chi phí được duyệt, đúng thời gian và giữ cho phạm vi dự án không thay đổi. Quản lý dự án thường bao gồm: - Xác định các yêu cầu (của công ty hoặc của khách hàng). - Xác định và đáp ứng các nhu cầu, các mối quan tâm, và mong đợi của các chủ thể dự án trong quá trình lập kế hoạch và thực hiện dự án. - Cân đối hài hoà giữa các yêu cầu, ràng buộc khác nhau của dự án bao gồm, trong đó 3 ràng buộc chính là: phạm vi, thời gian, chi phí. Thời gian hoàn thành Chất lượng Phạm vi dự án Chi phí (tiền, dự án nhân sự) Hình 1.1: Tam giác quản lý dự án Trang 16
Mỗi dự án cụ thể sẽ có những yêu cầu và ràng buộc nhất định đòi hỏi nhà quản lý dự án cần phải xác định thứ tự ưu tiên giữa các yêu cầu. Các ràng buộc trong dự án có mối quan hệ tương tác với nhau, nghĩa là sự thay đổi của một ràng buộc có thể kéo theo sự thay đổi của một hoặc nhiều ràng buộc khác. Ví dụ, khi yêu cầu rút ngắn thời hạn hoàn thành dự án, kinh phí thực hiện dự án thường phải tăng lên vì cần bổ sung thêm nguồn lực để hoàn thành cùng khối lượng công việc trong thời gian ngắn hơn. Nếu không thể tăng kinh phí, có thể phải thu hẹp phạm vi dự án bằng cách cắt giảm một số hạng mục công việc, hoặc chấp nhận giảm chất lượng đầu ra bằng cách sử dụng nguyên vật liệu có chất lượng thấp hơn hoặc thay đổi phương án thi công với chi phí ít hơn và chất lượng thấp hơn. Các bên liên quan trong dự án thường có ý kiến khác nhau về yếu tố nào là quan trọng nhất, tạo ra thách thức lớn cho dự án. Thay đổi các yêu cầu đối với dự án cũng có thể làm tăng mức độ rủi ro. Do đó, đội ngũ dự án cần có khả năng đánh giá tình hình và hài hòa các yêu cầu khác nhau để thực hiện và bàn giao dự án thành công [3]. Nhà quản lý dự án (PM – Project manager) là người được công ty thực hiện dự án bổ nhiệm để đạt được các mục tiêu của dự án. Đây là một ví trị quản lý đầy thách thức với trách nhiệm nặng nề và các mức độ ưu tiên luôn thay đổi. Vị trí này đòi hỏi người đảm nhiệm phải rất linh hoạt, nhạy bén, có kỹ năng lãnh đạo và đàm phán tốt, cùng với kiến thức sâu rộng về quản lý dự án. Nhà quản lý dự án cần am hiểu mọi vấn đề chi tiết của dự án, đồng thời phải quản lý với tầm nhìn bao quát toàn bộ dự án. Họ phải chịu trách nhiệm về sự thành công của dự án và chịu trách nhiệm hoàn toàn về mọi mặt của dự án, bao gồm:: - Phát triển kế hoạch quản lý dự án và các kế hoạch chi tiết khác; - Đảm bảo rằng việc thực hiện dự án luôn tuân thủ tiến độ và ngân sách đã định; - Phát hiện, theo dõi và xử lý kịp thời các vấn đề phát sinh và các rủi ro trong quá trình thực thi - quản lý rủi ro; - Định kỳ lập các báo cáo chính xác và cập nhật về tình hình thực hiện dự án. Theo PMBOK, năng lực, kiến thức của quản lý dự án được mô tả trong 10 lĩnh vực kiến thức có thể chia làm 2 nhóm: nhóm kỹ năng cứng và nhóm kỹ năng mềm. Các lĩnh vực kiến thức quản lý dự án thuộc nhóm kỹ năng cứng tập trung vào các quy trình và công cụ để khởi tạo, lập kế hoạch, thực thi, giám sát và điều khiển, và đóng dự án trong suốt vòng đời dự án [3]: - Quản lý tích hợp dự án (Project Integration Management): phát triển điều lệ dự án, tích hợp các kế hoạch quản lý dự của các lĩnh vực kiến thức khác thành kế hoạch quản lý dự án hoàn chỉnh, và quản lý các yêu cầu thay đổi trong suốt vòng đời dự án; Trang 17
- Quản lý phạm vi dự án (Project Scope Management): xác định và quản lý yêu cầu, xác định đường cơ sở phạm vi, và theo dõi việc hoàn thành phạm vi dự án; - Quản lý thời gian dự án (Project Time Management): chia nhỏ đường cơ sở phạm vi thành những thành phần dễ quản lý hơn gọi là hoạt động, phát triển lịch trình dự án cũng được gọi là đường cơ sở lịch trình, và kiểm soát lịch trình; - Quản lý chi phí dự án (Project Cost Management): ước lượng chi phí, xác định đường cơ sở chi phí bao gồm dự phòng rủi ro và dự phòng quản lý, và kiểm soát chi phí; - Quản lý chất lượng dự án (Project Quality Management): lập kế hoạch quản lý chất lượng bao gồm tiêu chuẩn chất lượng, chỉ số chất lượng, và kế hoạch liên tục cải tiến; các hoạt động đảm bảo chất lượng nhằm đảm bảo kế hoạch quản lý dự án và tiêu chuẩn chất lượng được tuân thủ; và kiểm soát chất lượng tất cả các sản phẩm bàn giao và kiểm tra tất cả các thay đổi đã được phê duyệt; - Quản lý rủi ro dự án (Project Risk Management): xác định rủi ro, phân tích định tính và phân tích định lượng rủi ro nhằm phân loại thành nhóm rủi ro được quản lý và nhóm rủi ro vào danh sách chờ, phát triển kế hoạch phản ứng khi rủi ro xảy ra, và kiểm soát rủi ro trong suốt quá trình thực thi dự án; - Quản lý mua sắm đấu thầu dự án (Project Procurement Management): chọn loại hợp đồng trong 3 loại hợp đồng phổ biến (giá cố định, hoàn phí, thời gian và vật liệu), đánh giá nhà cung cấp, trao hợp đồng và quản lý các thay đổi, phát sinh và tranh cãi trong suốt quá trình thực thi dự án. Các lĩnh vực kiến thức của nhóm kỹ năng mềm gồm [3]: Quản lý giao tiếp dự án (Project Communications Management): cung cấp thông tin dự án cho các bên liên quan và kiểm soát hiệu quả tất cả các kênh giao tiếp trong dự án. Quản lý giao tiếp là một thách thức với tất cả nhà quản lý dự án bởi vì số kênh giao tiếp trong dự án tăng theo hệ số mũ khi số bên liên quan trong dự án tăng lên (số kênh giao tiếp được tính bằng n*(n-1)/2 với n và số bên liên quan trong dự án) và thời gian dành cho giao tiếp trong dự án chiếm đến 90% tổng thời gian của nhà quản lý dự án; - Quản lý nhân sự dự án (Project HR Management): thành lập đội dự án, xây dựng đội dự án thông qua 5 giai đoạn phát triển đội dự án theo mô hình Tuckman (thành lập, bão tố, bình thường, thực thi, và giải tán) và quản lý các xung đột trong đội dự án. Các nhà quản lý dự án cần chọn lựa kỹ thuật tốt nhất trong 5 kỹ thuật quản lý xung đột phổ biến (tránh né, giảm bớt, thoả hiệp, ép buộc và đương đầu) để quản lý hiệu quả xung đột từng trường hợp cụ thể; Trang 18