Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, mạng Bayes đã được ứng dụng rộng rãi để giải quyết các bài toán phức tạp, đặc biệt trong lập lịch và lên kế hoạch thực hiện dự án Việc áp dụng kỹ thuật mạng Bayes trong lập lịch dự án và phân bổ nguồn lực đang được nghiên cứu và cải tiến mạnh mẽ hiện nay.
Luận văn tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau đây:
Nghiên cứu tổng quát về phát triển phần mềm linh hoạt
Nghiên cứu về kỹ thuật mạng Bayes và sử dụng mạng Bayes vào tối ưu hóa lập lịch cho bước lặp trong phát triển phần mềm linh hoạt
Triển khai giải thuật lập lịch theo hướng tiếp cận không sử dụng kỹ thuật mạng Bayes và sử dụng kỹ thuật mạng Bayes
Phân tích đánh giá các kết quả của các hướng tiếp cận
Bố cục luận văn
Luận văn được thực hiện thành 4 chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về phát triển phần mềm linh hoạt (vấn đề phát triển, vấn đề rủi ro và các vấn đề lập lịch)
Chương 2: Giới thiệu về bài toán lập lịch bước lặp (định nghĩa, một số hướng tiếp cận giải quyết), CPM và kỹ thuật mạng Bayes
Chương 3: Trình bày thuật toán giải quyết bài toán lập lịch bước lặp sử dụng
CPM và kỹ thuật mạng Bayes trong phát triển dự án phần mềm linh hoạt
Chương 4 trình bày dữ liệu thử nghiệm cho bài toán và đánh giá kết quả giữa hai phương pháp lập lịch: không sử dụng mạng Bayes và sử dụng mạng Bayes Phân tích so sánh hiệu quả của hai phương pháp này giúp làm rõ ưu nhược điểm và ứng dụng thực tiễn trong các tình huống khác nhau Kết quả thử nghiệm sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về khả năng tối ưu hóa quy trình lập lịch, từ đó nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong quản lý tài nguyên.
TỔNG QUAN
Tổng quan về phát triển phần mềm linh hoạt
Phát triển phần mềm linh hoạt (agile) là một triết lý và phương pháp phát triển phần mềm dựa trên nguyên tắc lặp và tăng trưởng, cho phép nhu cầu và giải pháp tiến hóa thông qua sự hợp tác giữa các nhóm tự quản và liên chức năng Agile sử dụng lập kế hoạch thích ứng và phát triển theo hướng tiến hóa, với các khung thời gian ngắn để dễ dàng phản hồi với thay đổi Hiện nay, triết lý Agile đã mở rộng ra ngoài lĩnh vực phát triển phần mềm, ảnh hưởng đến cách làm việc, quản lý và sản xuất trong nhiều ngành khác như sản xuất, dịch vụ, bán hàng, quảng cáo và giáo dục.
Vào tháng Hai năm 2001, mười bảy nhà phát triển phần mềm đã tụ họp tại Snowbird, Utah để thảo luận về các phương pháp phát triển phần mềm linh hoạt, dẫn đến việc công bố "Tuyên ngôn Phát triển phần mềm linh hoạt" Đây là một cột mốc quan trọng trong lịch sử agile, đánh dấu sự phát triển vượt bậc của các phương pháp như XP và Scrum Mặc dù những phương pháp này đã được áp dụng thành công trước đó, nhưng sự ra đời của Tuyên ngôn Agile và các hiệp hội chuyên ngành như Agile Alliance và Scrum Alliance đã tạo ra một bước ngoặt lớn Tuyên ngôn này ngắn gọn, dễ hiểu và nêu rõ các giá trị cốt lõi mà tất cả những người thực hành agile tuân thủ, bất chấp sự khác biệt trong phương pháp thực tiễn của họ.
Thuật ngữ "Agile" chính thức đƣợc sử dụng rộng rãi một cách thống nhất kể từ khi
Tuyên ngôn Agile, được giới thiệu vào năm 2001, đã nhanh chóng trở thành lựa chọn hàng đầu cho khách hàng, nhà phát triển và các công ty phát triển phần mềm nhờ vào tính linh hoạt, đa dạng và hiệu quả cao Theo khảo sát của Forrester, sự phổ biến của phương pháp Agile hiện đang ở mức cao nhất, vượt trội so với các phương pháp truyền thống như thác nước hay CMMI.
Hình 1 Mức độ phổ biến các phương pháp
Tuyên ngôn phát triển phần mềm linh hoạt
Chúng tôi đã tìm ra phương pháp phát triển phần mềm hiệu quả hơn thông qua việc thực hiện và hỗ trợ người khác trong quá trình này Qua kinh nghiệm làm việc, chúng tôi đã học được giá trị của sự hợp tác và chia sẻ kiến thức.
Cá nhân và sự tương tác hơn là quy trình và công cụ
Phần mềm chạy tốt hơn là tài liệu đầy đủ
Cộng tác với khách hàng hơn là đàm phán hợp đồng
Phản hồi với các thay đổi hơn là bám sát kế hoạch
“Mặc dù các điều bên phải vẫn còn giá trị nhưng chúng tôi đánh giá cao hơn các mục ở bên trái”
Bên cạnh đó, các nhà phát triển còn nhấn mạnh mười hai nguyên lý phía sau
"Tuyên ngôn Agile" cung cấp hướng dẫn cho các nhà phát triển trong việc áp dụng và thực hành các phương pháp agile Dưới đây là các nguyên lý quan trọng được liệt kê để hỗ trợ quá trình này.
Ƣu tiên cao nhất của chúng tôi là thỏa mãn khách hàng thông qua việc chuyển giao sớm và liên tục các phần mềm có giá trị
Chúng tôi chào đón việc thay đổi yêu cầu, ngay cả khi điều đó diễn ra muộn trong quá trình phát triển Các quy trình linh hoạt giúp tận dụng sự thay đổi để mang lại lợi thế cạnh tranh cho khách hàng.
Thường xuyên chuyển giao sản phẩm tới khách hàng, từ vài tuần đến vài tháng
Nhà kinh doanh và nhà phát triển phải làm việc cùng nhau hàng ngày trong suốt dự án
Tạo ra một môi trường tích cực cho những cá nhân có động lực là rất quan trọng Cung cấp sự hỗ trợ cần thiết và tin tưởng họ sẽ giúp họ hoàn thành công việc một cách hiệu quả.
Phương pháp hiệu quả nhất để truyền đạt thông tin tới nhóm phát triển và trong nội bộ nhóm phát triển là hội thoại trực tiếp
Phần mềm chạy tốt là thước đo chính của tiến độ
Các quy trình linh hoạt đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển bền vững, cho phép các nhà tài trợ, nhà phát triển và người dùng duy trì nhịp độ liên tục và không giới hạn trong các hoạt động của họ.
Liên tục quan tâm đến các kĩ thuật và thiết kế tốt để gia tăng sự linh hoạt
Sự đơn giản là nghệ thuật tối đa hóa lƣợng công việc
Các kiến trúc tốt nhất, yêu cầu tốt nhất, và thiết kế tốt nhất sẽ đƣợc làm ra bởi các nhóm tự tổ chức
Đội sản xuất liên tục tìm kiếm cách nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời điều chỉnh và thay đổi hành vi của mình để phù hợp với những mục tiêu đề ra.
Các nguyên lý này, kết hợp với năm điểm cốt lõi trong "Tuyên ngôn Agile", sẽ hướng dẫn các nhà thực hành agile áp dụng hiệu quả các phương pháp agile vào thực tiễn Jeff Sutherland đã diễn giải chi tiết những nguyên lý này.
Các phương pháp agile đa dạng với nhiều cách tiếp cận khác nhau, bao gồm tổ chức công việc và thiết lập quy trình Chúng cũng áp dụng các công cụ và kỹ thuật như tích hợp liên tục, kiểm thử đơn vị, mẫu thiết kế, tái cấu trúc, phát triển hướng kiểm thử, phát triển hướng hành vi, và lập trình theo cặp để nâng cao tính linh hoạt Mặc dù có sự khác biệt, các phương pháp này đều có những đặc điểm chung như sự hợp tác chặt chẽ trong nhóm, tổ chức nhóm tự quản, liên chức năng, và tính đáp ứng cao trong suốt vòng đời dự án.
Dự án được thực hiện qua các phân đoạn lặp đi lặp lại, gọi là “Iteration” hoặc “Sprint”, với khung thời gian ngắn từ 1 đến 4 tuần Trong mỗi phân đoạn, nhóm phát triển thực hiện các công việc như lập kế hoạch, phân tích yêu cầu, thiết kế, triển khai và kiểm thử để tạo ra các phần nhỏ của sản phẩm Phương pháp agile phân rã mục tiêu thành các phần nhỏ và tập trung vào lập kế hoạch đơn giản, không thực hiện lập kế hoạch dài hạn Các phương pháp như Scrum áp dụng lập kế hoạch “just in time”, cho phép công việc lập kế hoạch và điều chỉnh diễn ra liên tục trong suốt quá trình phát triển.
Hình 2 Các phân đoạn lặp đi lặp lại trong Agile
1.1.4 Tính tiệm tiến (Incremental) và tiến hóa (Evolutionary)
Cuối mỗi phân đoạn trong quy trình phát triển, nhóm thường phát hành các phần nhỏ của sản phẩm cuối cùng, những phần này đã được kiểm thử kỹ lưỡng và có thể sử dụng ngay Qua thời gian, các phần này sẽ được tích lũy và phát triển cho đến khi đáp ứng đầy đủ yêu cầu của khách hàng Khác với mô hình phát triển thác nước, nơi chỉ có thể thấy toàn bộ chức năng vào cuối dự án, sản phẩm trong các dự án agile tiến hóa dần dần cho đến khi đạt trạng thái đủ để phát hành.
1.1.5 Tính thích ứng (hay thích nghi – adaptive)
Các phương pháp Agile, như Scrum, cho phép linh hoạt trong việc thay đổi yêu cầu và công nghệ trong suốt quá trình phát triển phần mềm Với các phân đoạn ngắn, khách hàng có thể đưa ra yêu cầu mới trong khi nhóm phát triển đang làm việc, và chủ sản phẩm có thể đánh giá để đưa vào phân đoạn tiếp theo Điều này giúp các quy trình Agile thích ứng hiệu quả với các thay đổi, đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng tốt nhất nhu cầu của khách hàng.
1.1.6 Nhóm tự tổ chức và liên chức năng
Cấu trúc nhóm Agile là liên chức năng và tự tổ chức, cho phép các thành viên tự phân công công việc mà không cần dựa vào mô tả chức danh hay phân cấp rõ ràng Các nhóm này hợp tác để đưa ra quyết định, theo dõi tiến độ và giải quyết vấn đề mà không cần chờ lệnh từ quản lý, tránh cơ chế “mệnh lệnh và kiểm soát.” Nhóm tự tổ chức có đủ kỹ năng cần thiết để phát triển phần mềm, do đó, họ có khả năng tự ra quyết định, tự quản lý và tổ chức công việc nhằm đạt hiệu quả cao nhất.
1.1.7 Quản lý tiến trình thực nghiệm (Empirical Process Control)
Các vấn đề rủi ro trong phát triển phần mềm linh hoạt
Phát triển phần mềm linh hoạt giúp tăng cả chất lượng và số lượng sản phẩm thông qua các bước lặp tăng trưởng, phù hợp với các dự án tầm trung mà đội ngũ phát triển có thể quản lý toàn bộ phạm vi Tuy nhiên, việc không bao quát hết phạm vi dự án trong bất kỳ mô hình phát triển phần mềm nào, bao gồm cả mô hình linh hoạt, có thể dẫn đến các rủi ro tiềm ẩn Những rủi ro này nếu không được phát hiện và tính toán trong giai đoạn khả thi ban đầu có thể ảnh hưởng xấu đến thành công của dự án.
Quản lý rủi ro là yếu tố then chốt quyết định thành công của dự án phát triển phần mềm Trong mô hình thác nước, nếu rủi ro không được phát hiện sớm, dự án có thể gặp thiệt hại lớn và ngân sách sẽ bị tiêu tốn không cần thiết Ngược lại, trong phát triển phần mềm linh hoạt, các bước lặp tăng trưởng là khung chính để quản lý rủi ro Điều này đòi hỏi một chiến lược phân định rõ ràng cho từng bước lặp, bao gồm các sản phẩm đầu ra cụ thể và mức độ hoàn thành Tuy nhiên, chiến lược này cũng tiềm ẩn rủi ro về việc kiểm soát số lượng và chất lượng yêu cầu Để đảm bảo tính hiệu quả, cần dựa vào kinh nghiệm từ các dự án trước và đội ngũ chuyên gia có kiến thức sâu về công nghệ Mỗi bước lặp cần được coi như một dự án riêng biệt với việc quản lý rủi ro chặt chẽ Việc áp dụng các mô hình phát triển linh hoạt như Scrum cũng mang lại rủi ro cho các đội ngũ chưa có kinh nghiệm, đặc biệt là trong việc tổ chức và phân định trách nhiệm Do đó, kiểm soát rủi ro trong việc lập lịch cho các nhiệm vụ là cực kỳ quan trọng để đảm bảo sự thành công của dự án.
17 sẽ coi dự án là một tập các nhiệm vụ chuyên môn và việc hoàn thành các nhiệm vụ đồng nghĩa với dự án thành công
Việc triển khai phát triển phần mềm theo mô hình linh hoạt mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tiềm ẩn những rủi ro cần được nhận diện và quản lý chặt chẽ trước khi bắt đầu dự án Các rủi ro này có thể được đánh giá từ nhiều khía cạnh khác nhau.
Thiếu tầm nhìn trong công nghệ
Tiến độ dự án bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khách quan
Lịch trình thực hiện dự án cũng như các vòng lặp tăng trưởng mơ hồ
Các rủi ro tiềm ẩn về tài nguyên con người
Sự mất cân đối giữa phân bổ chi phí tài chính cho các vòng lặp tăng trưởng trong việc phát triển phần mềm
Thiếu hiệu quả trong việc tổ chức áp dụng các mô hình phát triển linh hoạt nhƣ scrum
Chương I của luận văn cung cấp cái nhìn tổng quan về phát triển phần mềm linh hoạt, hay còn gọi là "Agile Software Development" Những khái niệm được trình bày trong chương này là kiến thức nền tảng cần thiết cho việc áp dụng phương pháp Agile Các tính chất được nêu ra đặc trưng cho các bước lặp tăng trưởng trong quy trình phát triển phần mềm linh hoạt, sẽ được xem xét kỹ lưỡng trong các phần tiếp theo.
VẤN ĐỀ LẬP LỊCH BƯỚC LẶP VÀ KỸ THUẬT MẠNG BAYES
Vấn đề lập lịch bước lặp trong phát triển phần mềm linh hoạt
Trong quản lý dự án, việc lập kế hoạch và lập lịch là rất quan trọng, vì kế hoạch tốt giúp thực hiện và hoàn thành dự án dễ dàng hơn Lịch trình có thể cần điều chỉnh nhiều lần do thay đổi nguồn lực như nhân viên ốm hoặc nghỉ việc, cũng như yêu cầu thay đổi từ khách hàng Ứng dụng các thuật toán vào quá trình lập kế hoạch và lập lịch có thể tự động hóa công việc này, từ đó giảm sai sót và nâng cao hiệu quả lập kế hoạch.
Phát triển phần mềm linh hoạt yêu cầu một lịch trình cụ thể cho các bước lặp tăng trưởng, nhằm đảm bảo hoàn thành khối lượng công việc cần thiết trong từng giai đoạn phát triển Các bước lặp này phải hướng tới việc đáp ứng mong đợi của người dùng, giúp sản phẩm ngày càng gần gũi với nhu cầu thực tế Nhà quản lý dự án cần có cái nhìn rõ ràng về lịch trình phát triển và chi tiết hóa việc lập kế hoạch cho các vòng lặp tăng trưởng Điều này đòi hỏi sự phân tích và xác định cụ thể các nhiệm vụ chuyên môn cần thực hiện, dựa trên kinh nghiệm từ các dự án trước đó Sau khi xác định nhiệm vụ, nhà quản lý cần xây dựng chiến lược gom nhóm các nhiệm vụ vào các bước lặp tăng trưởng Đối với dự án nhỏ với dưới 20 đầu việc, quản lý có thể lập lịch thủ công, nhưng với dự án lớn hơn 100 đầu việc, cần sử dụng phần mềm hỗ trợ lập lịch để tối ưu hóa quy trình và đảm bảo sản phẩm cuối đạt chất lượng.
Trong quá trình phát triển, việc xác định thứ tự thực hiện các nhiệm vụ là rất quan trọng Các bước lặp phải được thực hiện theo một quy trình rõ ràng, không chồng chéo và cần có độ ưu tiên nhất định từ đầu Điều này giúp đảm bảo rằng mọi phẩm thực sự mong muốn được hoàn thành một cách hiệu quả.
2.1.1 Khái niệm về lập kế hoạch
Kế hoạch là bản dự kiến chi tiết về công việc cần thực hiện, bao gồm các yếu tố như nội dung công việc, thứ tự thực hiện, thời gian, phương tiện sử dụng, người thực hiện, sản phẩm đầu ra và tiêu chí đánh giá chất lượng Đây là một quá trình lặp đi lặp lại trong suốt dự án, và việc lập nhiều kế hoạch là cần thiết để quản trị dự án hiệu quả.
Lập kế hoạch là một chức năng quan trọng của nhà quản lý, giúp lựa chọn mục tiêu và chương trình hành động trong tương lai Qua đó, nhà quản lý có thể xác định các chức năng cần thiết để đảm bảo đạt được các mục tiêu đã đề ra.
Lập kế hoạch là quá trình xác định mục tiêu và lựa chọn phương thức để đạt được những mục tiêu đó Mục đích của lập kế hoạch là làm rõ các mục tiêu cần đạt được và xác định các phương tiện thực hiện Quá trình này bao gồm việc xây dựng một chiến lược tổng thể để đạt các mục tiêu đã đề ra, cùng với việc triển khai hệ thống các kế hoạch nhằm thống nhất và phối hợp các hoạt động.
2.1.2 Vai trò của lập kế hoạch trong quản lý dự án
Lập kế hoạch là bước khởi đầu quan trọng trong một doanh nghiệp hoặc tổ chức, đóng vai trò thiết yếu trong quá trình quản lý Nó không chỉ là nền tảng để thúc đẩy hoạt động sản xuất kinh doanh hiệu quả mà còn giúp đạt được các mục tiêu đã đề ra.
Các nhà quản lý cần lập kế hoạch để xác định phương hướng hoạt động trong tương lai, giảm thiểu tác động từ môi trường, tránh lãng phí và dư thừa nguồn lực, đồng thời thiết lập tiêu chuẩn cho công tác kiểm tra Trong cơ chế thị trường hiện nay, lập kế hoạch đóng vai trò quan trọng đối với doanh nghiệp, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động và thích ứng với những thay đổi.
Kế hoạch là công cụ thiết yếu giúp phối hợp nỗ lực của các thành viên trong doanh nghiệp Nó xác định mục tiêu và phương thức đạt được mục tiêu đó Khi tất cả nhân viên hiểu rõ hướng đi của doanh nghiệp và vai trò của mình trong việc đạt được mục tiêu, họ sẽ phối hợp, hợp tác và làm việc một cách tổ chức hơn.
Lập kế hoạch giúp giảm thiểu sự bất ổn định của doanh nghiệp và tổ chức, trở thành yếu tố cần thiết trong bối cảnh môi trường luôn thay đổi Quá trình lập kế hoạch yêu cầu các nhà quản lý phải dự đoán những thay đổi nội bộ và bên ngoài, từ đó đánh giá ảnh hưởng của chúng và đề xuất các giải pháp ứng phó phù hợp.
Lập kế hoạch hiệu quả giúp giảm thiểu sự chồng chéo và lãng phí nguồn lực trong doanh nghiệp Khi xác định rõ mục tiêu và lựa chọn phương thức tối ưu để đạt được, doanh nghiệp có thể sử dụng nguồn lực một cách hiệu quả, từ đó tối ưu hóa chi phí và tập trung vào các hoạt động mang lại giá trị cao.
Lập kế hoạch là yếu tố then chốt để thiết lập tiêu chuẩn cho công tác kiểm tra hiệu quả Doanh nghiệp không có kế hoạch giống như một khúc gỗ trôi nổi trên dòng sông thời gian Khi không xác định được mục tiêu và phương pháp đạt được, doanh nghiệp sẽ không thể đánh giá được sự tiến bộ và thiếu biện pháp điều chỉnh khi có sai lệch Vì vậy, không có kế hoạch thì cũng đồng nghĩa với việc không có kiểm tra.
Lập kế hoạch là yếu tố then chốt đối với mọi doanh nghiệp và nhà quản lý Thiếu kế hoạch, nhà quản lý sẽ gặp khó khăn trong việc tổ chức và khai thác hiệu quả nguồn nhân lực cũng như các tài nguyên khác Điều này dẫn đến việc không có cái nhìn rõ ràng về những gì cần được tổ chức và khai thác Hơn nữa, nếu không có kế hoạch, việc đạt được mục tiêu trở nên khó khăn, vì nhân viên sẽ không biết khi nào và ở đâu cần thực hiện các nhiệm vụ.
Để đạt được mục tiêu cá nhân, việc lập kế hoạch là vô cùng quan trọng Nếu không có kế hoạch rõ ràng, chúng ta sẽ không thể xác định mục tiêu cần đạt và những hành động cần thực hiện để tiến tới mục tiêu đó Thiếu kế hoạch, chúng ta sẽ không có thời gian biểu cho các hoạt động và không thể nỗ lực hết mình, dẫn đến việc lãng phí thời gian và phản ứng thụ động trước sự thay đổi xung quanh Do đó, khả năng đạt được mục tiêu cá nhân sẽ giảm sút, thậm chí có thể không đạt được những gì mình mong muốn.
Chức năng lập kế hoạch là nền tảng quan trọng nhất trong quản lý, đóng vai trò là điểm khởi đầu cho mọi quy trình Dù ở cấp quản lý nào, việc xây dựng kế hoạch hiệu quả là chìa khóa giúp doanh nghiệp đạt được mục tiêu đã đề ra một cách thành công.
Một số hướng tiếp cận giải quyết vấn đề lập lịch bước lặp
Khi lập lịch bước lặp hoặc lập lịch cho dự án, cần đảm bảo các tiêu chí đạt được theo lịch trình đã đề ra, bao gồm khối lượng công việc phát triển và triển khai cần hoàn thành Do đó, có nhiều phương pháp tiếp cận để giải quyết vấn đề này, trong đó có thể điểm qua một số hướng tiếp cận kinh điển.
24 điển sau, trong luận văn này chỉ điểm qua một số tính chất chính của phương pháp và ƣu nhƣợc điểm
2.2.1 Phương pháp sơ đồ Gantt
Phương pháp sơ đồ Gantt là một kỹ thuật quản lý dự án hiệu quả, giúp theo dõi tiến trình và thời gian thực hiện các hoạt động Sơ đồ này sử dụng trục tọa độ 2 chiều, trong đó trục hoành thể hiện thời gian thực hiện và trục tung biểu diễn thứ tự thực hiện các công việc trong dự án.
Sơ đồ Gantt nhằm xác định tiến độ hợp lý cho các công việc trong dự án, dựa vào độ dài công việc, điều kiện ràng buộc và thời hạn cần tuân thủ Ưu điểm của sơ đồ này là giúp quản lý tiến độ hiệu quả, tạo sự rõ ràng trong việc phân bổ nguồn lực và theo dõi tiến trình thực hiện.
Phương pháp sơ đồ Gantt dễ đọc, dễ xây dựng, do đó nó được sử dụng khá phổ biến
Thông qua biểu đồ có thể nắm đƣợc tình hình thực hiện các công việc nhanh hay chậm và tính liên tục của chúng
Biểu đồ thường có một số ký hiệu riêng để nhấn mạnh những mốc thời gian quan trọng, những vấn đề liên quan đặc biệt đến các công việc
Gantt không phù hợp với các dự án phức tạp, có số lƣợng công việc nhiều
Khó nhận biết công việc nào tiếp theo công việc nào, khi biểu đồ phản ánh quá nhiều công việc liên tiếp nhau
Điều chỉnh biểu đồ khó khăn, phức tạp
2.2.2 Phương pháp sơ đồ PERT
Phương pháp sơ đồ PERT, hay còn gọi là kỹ thuật ước lượng và đánh giá chương trình, kết hợp lý thuyết xác suất thống kê để ước tính thời gian thực hiện các công việc trong dự án có thời gian không xác định Phương pháp này sử dụng sơ đồ mạng đường găng dựa trên lý thuyết đồ thị, giúp quản lý và tối ưu hóa tiến độ dự án hiệu quả hơn.
Các bước thực hiện để tính thời gian hoàn thành dự án có xét đến các yếu tố ngẫu nhiên sau:
Tính thời gian thực hiện công việc t o
Xác định công việc găng và đường găng ứng với thời gian thực hiện công việc là t o
Xác định khả năng hoàn thành dự án trong thời gian mong muốn
Thời gian kỳ vọng thực hiện công việc t o :
a: Thời gian lạc quan là thời gian ƣớc lƣợng ít nhất để hoàn thành công việc trong những điều kiện thuận lợi nhất
b: Thời gian bi quan là thời gian ƣớc lƣợng lớn nhất để hoàn thành công việc trong điều kiện khó khăn nhất
m: Thời gian hiện thực là thời gian ƣớc lƣợng để hoàn thành công việc có nhiều khả năng xảy ra nhất (với xác suất lớn nhất)
Phương sai của thời gian thực hiện công việc t o : Ƣu điểm:
Ưu điểm lớn nhất là việc sử dụng phương pháp thời gian biến đổi nên phạm vi ứng dụng rộng rãi hơn, linh hoạt hơn
Thấy rõ công việc nào là chủ yếu, có tính chất quyết định đối với tổng tiến độ của dự án để tập trung chỉ đạo
Đòi hỏi nhiều kỹ thuật để lập và sử dụng
Khi khối lƣợng công việc của dự án lớn, việc lập sơ đồ này trở nên khá phức tạp và khó quan sát
2.2.3 Phương pháp đường Găng (Critical Path Method – CPM)
Phương pháp đường găng sử dụng lý thuyết đồ thị có hướng để xác định lộ trình trong mạng, từ giai đoạn khởi công dự án cho đến khi hoàn thành.
Dự án có 26 điểm kết thúc, trong đó một số công việc và mối quan hệ giữa các công việc này tạo thành chiều dài lớn nhất Chiều dài đường găng phản ánh tổng thời gian thực hiện toàn bộ dự án.
CPM bao gồm các bước sau:
Xác định các công việc (nhiệm vụ) cần thực hiện dự án
Xác định mối quan hệ và trình tự thực hiện các công việc
Vẽ sơ đồ mạng công việc
Tính toán thời gian và chi phí cho từng công việc dự án
Xác định thời gian dự trữ của các công việc và sự kiện
Xác định đường Găng (tức là chuỗi công việc dài nhất trong các chuỗi công việc nối từ sự kiện đầu đến sự kiện cuối)
Các công việc trên đường Găng được gọi là “Công việc Găng”, và thời gian của đường Găng tương ứng với thời gian hoàn thành dự án hoặc thời gian xây dựng công trình Trong sơ đồ mạng, có thể có một hoặc nhiều đường Găng, thậm chí tất cả các công việc đều có thể nằm trên đường Găng.
Xét một sơ đồ mạng với thông số thời gian của từng công việc đã đƣợc ghi trên đó nhƣ sau:
Hình 3 Sơ đồ mạng công việc
Các đường đi từ (1) đến (8): ADHK = 20, BEHK = 19, BFIK = 21, CGIK = 15
Vậy đường Găng là đường đi có độ dài lớn nhất BFIK = 21 (các công việc B, F, I,
K đƣợc gọi là các công việc găng)
Đường Găng đóng vai trò quan trọng trong quản lý dự án, giúp xác định những công việc chủ yếu và then chốt cần hoàn thành Việc xác định đường Găng dựa trên tính toán cho phép nhận diện các nhiệm vụ quan trọng, từ đó đảm bảo tiến độ thực hiện dự án Khi hoàn thành các công việc trong đường Găng, toàn bộ kế hoạch dự án sẽ được hoàn tất, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và tổ chức công việc.
Phương pháp này, mặc dù tốn nhiều công sức hơn sơ đồ Gantt, lại cung cấp thông tin chi tiết cần thiết cho việc quản lý dự án hiệu quả Nó yêu cầu chia nhỏ dự án thành các hoạt động cụ thể và liên kết chúng theo một trật tự logic, chi tiết hơn so với sơ đồ Gantt.
Đây là công cụ hữu hiệu để xây dựng lịch thực hiện chung cho toàn bộ dự án, cũng nhƣ cho từng công việc cụ thể, chi tiết
Cung cấp mối quan hệ tương hỗ giữa các hoạt động và lịch trình sử dụng kinh phí và các nguồn lực khác
Đòi hỏi có những mô tả rõ mối quan hệ giữa các hoạt động
Phương pháp CPM thường dựa vào thời gian xác định, nhưng thực tế cho thấy nhiều dự án bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khách quan và chủ quan, dẫn đến sự không ổn định trong thời gian và các yếu tố khác Do đó, chúng ta chỉ có thể ước lượng thời gian trong một khoảng hợp lý CPM được ưa chuộng trong giai đoạn đầu của quản lý dự án nhờ vào tính hiệu quả và đơn giản của nó Tất cả ba phương pháp lập lịch đều yêu cầu thực hiện các tính toán nhất định trong quá trình triển khai.
Kỹ thuật mạng Bayes
2.3.1 Định nghĩa mạng Bayes (BNs)
Một mạng Bayes là một đồ thị có hướng không chứa chu trình mà trong đó:
Các nút biểu diễn các biến
Các cạnh trong mô hình biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa các biến và xác định phân phối xác suất cho mỗi giá trị, dựa trên các giá trị của các biến cha.
Nếu có một cạnh nối từ nút A đến nút B, thì biến B phụ thuộc trực tiếp vào biến A, với A được gọi là cha của B Đối với mỗi biến X_i, tập hợp các biến cha được ký hiệu là parents(X_i), và phân phối có điều kiện phụ thuộc của các biến là tích của các phân phối địa phương.
Nếu X i không có cha, ta nói rằng phân phối xác suất của nó là không có điều kiện, ngƣợc lại thì gọi là có điều kiện Nếu biến đƣợc biểu diễn bởi một nút đƣợc quan sát, thì ta nói rằng nút đó là một chứng cứ
Hình 4 Mô hình minh họa mạng Bayes Định lý Bayes điều chỉnh các xác suất khi đƣợc cho bằng chứng mới theo cách sau đây [6]:
| | Định lý Bayes cũng thường được viết dưới dạng:
đại diện cho một giả thuyết, gọi là một giả thuyết khôn, giả thuyết này được suy luận trước khi có được bằng chứng mới
đƣợc gọi là xác suất tiềm nghiệm của
Xác suất điều kiện là xác suất của việc quan sát thấy bằng chứng, dựa trên giả thuyết được cho là đúng Đại lượng này còn được gọi là hàm khả năng khi được biểu diễn dưới dạng một hàm của biến số đã cho.
đƣợc gọi là xác suất biên của : xác suất của việc chứng kiến bằng chứng mới dưới tất cả các giả thuyết loại trừ nhau đôi một
| đƣợc gọi là xác suất hậu nghiệm của nếu biết
Ví dụ về Bayesian Networks:
Khi trở về nhà, một người có thể dự đoán xem có ai ở nhà hay không bằng cách quan sát một số dấu hiệu cụ thể Những dấu hiệu này có thể bao gồm đèn sáng, xe đậu trong gara, hoặc âm thanh từ bên trong nhà Việc chú ý đến những chi tiết nhỏ này giúp người đi làm cảm nhận được sự hiện diện của người khác trong không gian sống của mình.
Khi cả nhà vắng mặt, thường bật đèn ngoài sân để đảm bảo an ninh Tuy nhiên, đèn sân cũng có thể được sử dụng khi có khách đến thăm, tạo không gian thân thiện và ấm cúng.
- Nếu cả nhà đi vắng thì thường buộc chó ở sân sau
- Tuy nhiên chó có thể được buộc ở sân sau cả khi có người ở nhà nếu như chó bị đau bụng
- Nếu chó buộc ở ngoài thì có thể nghe tiếng chó sủa, tuy nhiên có thể nghe tiếng sủa của chó hàng xóm kể cả khi chó không buộc ở ngoài
Trước tiên, cần xây dựng mô hình xác suất Ta sẽ sử dụng 5 biến ngẫu nhiên sau để thực hiện các dữ kiện liên quan đến bài toàn
O: không ai ở nhà L: đèn sang D: chó ở ngoài B: chó bị ốm H: nghe thấy tiếng sủa Việc phân tích bài toán cho thấy:
- Nếu biết D thì H không phụ thuộc vào O, L, B
- Nếu biết B thì D độc lập với O
- O và B độc lập với nhau
Tiếp theo, chúng ta sẽ xây dựng một đồ thị, trong đó mỗi biến ngẫu nhiên được thể hiện bằng một nút Các nút này được kết nối với nhau bằng các cung có hướng, thể hiện mối quan hệ phụ thuộc giữa chúng Hướng của các cung chỉ ra tác động từ nút gốc tới nút đích.
Hình 5 Ví dụ về Bayes Networks
Sau khi xây dựng đồ thị, chúng ta sẽ thêm bảng xác suất điều kiện, thể hiện xác suất của biến dựa trên giá trị cụ thể của các biến ở các nút cha Nếu nút không có cha, xác suất sẽ trở thành xác suất tiền nghiệm Để tiện lợi, bảng xác suất điều kiện được hiển thị ngay trên hình vẽ cùng với đồ thị Sự kết hợp giữa đồ thị và các bảng xác suất điều kiện tạo thành mạng Bayes cho bài toán trong ví dụ đã nêu.
2.3.2 Cách xây dựng mạng Bayes
Quá trình xây dựng mạng Bayes bao gồm việc xác định các biến ngẫu nhiên liên quan và cấu trúc đồ thị của mạng Sau khi đã có các biến ngẫu nhiên, nhiệm vụ chính còn lại là xác định cấu trúc và bảng xác suất điều kiện cho mạng.
Có 2 cách tiếp cận chính để xây dựng mạng Bayes:
Cách đầu tiên để xây dựng mạng là thông qua sự can thiệp của con người, cụ thể là các chuyên gia, dựa trên kiến thức và hiểu biết của họ về bài toán Quy trình này được chia thành hai bước chính: xác định cấu trúc của đồ thị và điền giá trị cho bảng xác suất điều kiện.
Cách thứ hai là tự động xác định cấu trúc và xác suất điều kiện từ dữ liệu, trong đó dữ liệu được thu thập từ các giá trị của các biến ghi nhận trong quá khứ.
Các bước xây dựng mạng Bayes được thực hiện như sau:
B1: Xác định các biến ngẫu nhiên cho phép mô tả miền của bài toán
B2: Sắp xếp các biến theo một thứ tự nào đó Ví dụ theo thứ tự sau: X 1,
Trong thuật toán B3, từ i = 1 đến n, ta thực hiện các bước sau: thêm một nút mới X_i vào mạng lưới và xác định tập Cha_me(X_i), là tập hợp nhỏ nhất các nút đã tồn tại, đảm bảo rằng X_i độc lập có điều kiện với tất cả các nút còn lại khi biết các nút cha mẹ của nó.
Đối với mỗi nút trong tập Cha_me (X i), chúng ta sẽ thêm một cạnh có hướng từ nút đó tới X i Đồng thời, cần xác định bảng xác suất điều kiện cho X i dựa trên các giá trị của Cha mẹ, hoặc sử dụng xác suất tiên nghiệm nếu X i không có Cha mẹ.
Sau khi hoàn thiện cấu trúc mạng, chuyên gia sẽ tiến hành xác định giá trị cho các bảng xác suất điều kiện Việc này thường phức tạp hơn so với việc xác định cấu trúc mạng, vì nó liên quan đến việc xác định mối quan hệ giữa các nút trong mạng.
Một người vừa lắp đặt hệ thống báo động chống trộm cho ngôi nhà của mình, hệ thống này sẽ phát ra âm thanh khi có trộm Tuy nhiên, nó cũng có thể báo động sai do chấn động từ động đất Khi nghe thấy tiếng báo động, hai người hàng xóm là Kiều và Việt sẽ gọi điện cho chủ nhà Tuy nhiên, do nhiều lý do khác nhau, Kiều và Việt có thể thông báo sai, chẳng hạn như nhầm lẫn âm thanh khác với tiếng chuông báo động.
Mô hình Bayesian Critical Path Method (BCPM)
Xét một dự án xây dựng X với các hoạt động và thời gian hoàn thành đƣợc trình bày trong bảng 2 sau:
Hoạt động Hoạt động ngay trước Thời gian (tuần)
Bảng 2 Thời gian và hoạt động của dự án
Biểu diễn hoạt động của dự án
Xây dựng các hoạt động trong dự án thông qua cấu trúc phân chia công việc (WBS) giúp chia nhỏ các nhiệm vụ thành các phần dễ quản lý hơn Các hoạt động này diễn ra liên tục và có hai kiểu biểu diễn khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho việc theo dõi và quản lý tiến độ dự án.
- Phương pháp AON (Activity On Node): là phương pháp mô tả mạng công việc bằng kỹ thuật “Đặt công việc trong các nút”
- Phương pháp AOA (Activity On Arrow): là phương pháp mô tả mạng công việc bằng kỹ thuật “Đặt công việc trên mũi tên”
Việc phân chia công việc nhằm làm rõ các hoạt động, và cả hai phương pháp phân chia đều mang lại kết quả tương tự Trong luận văn này, chúng tôi chọn tiếp cận AON do tính đơn giản và sự phổ biến của nó trong hầu hết các phần mềm quản lý dự án.
Hình 8 Sơ đồ AON và sơ đồ AOA
Các hoạt động được sắp xếp theo thứ tự ưu tiên và mô hình hóa dựa trên năm tham số chính: thời gian thực hiện, thời gian bắt đầu sớm, thời gian kết thúc sớm, thời gian bắt đầu muộn và thời gian kết thúc muộn.
Kết hợp giữa CPM và BNs
Tương tự, trong BCPM các khối dùng để mô tả và xây dựng quan hệ cũng là các
Trong hình 9, một mô hình sơ đồ của đoạn BNs liên quan đến một hoạt động được trình bày Mỗi hoạt động trong mạng CPM được ánh xạ đến 5 nút trong BNs, đại diện cho các thông số thời gian của các hoạt động.
- D (Duration): Thời gian thực hiện hoạt động
- ES (Earliest Start): Thời gian sớm nhất để hoạt động có thể bắt đầu
- EF (Earliest Final): Thời gian sớm nhất để hoạt động có thể kết thúc
- LF (Latest Final): Thời gian muộn nhất mà hoạt động phải kết thúc
- LS (Latest Start): Thời gian muộn nhất mà hoạt động phải bắt đầu Ƣ
Hình 9 Sơ đồ của đoạn BNs gắn với một hoạt động
Thời gian thực hiện hoạt động
Bảng tóm tắt các thuộc tính cho tất cả các nút trên:
Nút Kiểu NPT (bảng xác suất điều kiện)
ES Số Max{EF j }(j: hoạt động đứng trước)
LF Số Min{LS j }(j: hoạt động kế tiếp)
Bảng 3 Tóm tắt các thuộc tính cho mô hình BCPM
Các bước giải quyết bài toán
Bước 1: Giải bài toán theo chiều xuôi dòng với thời gian bắt đầu sớm (ES i ) và thời gian kết thúc sớm (EF i ) cho mỗi hoạt động:
- Thời gian bắt đầu sớm của hoạt động i: ES i
+ Hoạt động đầu tiên: ES i = 0
+ Hoạt động 1 phụ thuộc: ES i small> j (j < i) (j là hoạt động đứng trước) + Hoạt động nhiều phụ thuộc: ES i = Max{EF j } mọi j < i
- Thời gian kết thúc sớm của hoạt động i: EF i = ES i + D i
Bước 2: Giải bài toán theo chiều ngƣợc dòng với thời gian kết thúc muộn (LF i ) và thời gian bắt đầu muộn (LS i ) cho mỗi hoạt động:
- Thời gian kết thúc muộn của hoạt động i: LF i
+ Hoạt động cuối cùng: LF i = EF i hoặc LF i = Max{EF i } + Hoạt động có 1 tác động: LF i = LS j (i < j) (j là hoạt động bị tác động)
+ Hoạt động có nhiều tác động: LF i =Min{LS j } mọi j>i
- Thời gian bắt đầu muộn của hoạt động i: LS i = LF i - D i Áp dụng bước 1 và bước 2, ta có sơ đồ mạng dự án sau:
Hình10 Sơ đồ mạng dự án
Bước 3: Hình thành bảng lịch trình hoạt động
Thời gian dự trữ là khoảng thời gian mà một hoạt động có thể bị trì hoãn mà không ảnh hưởng đến thời gian hoàn thành của dự án Thời gian dự trữ cho hoạt động i được tính bằng công thức: Si = LS i - ES i = LF i - EF i, trong đó S đại diện cho Slack.
- Hoạt động găng là hoạt động có S i = 0
- Đường găng là đường nối các hoạt động găng và là đường liên tục
- Thời gian hoàn thành dự án T = ∑ i (i là hoạt động nằm trên đường găng) Áp dụng bước 3, ta có bảng lịch trình hoạt động của dự án:
Hoạt động ES LS EF LF Slack Đường găng
Bảng 4 Lịch trình hoạt động của dự án X
Vậy thời gian hoàn thành dự án là 20 tuần
Mô hình tổng quát cho quá trình diễn ra của dự án theo các hoạt động A, B, C, D, Ex:
Mô hình CPM được ánh xạ vào BNs cho phép phân phối xác suất cho các thông số thời gian của tất cả các hoạt động trong dự án Điều này không chỉ giúp hạn chế rủi ro mà còn cung cấp một phương pháp mạnh mẽ để xây dựng kế hoạch dự án hiệu quả.
2.6 Sử dụng BCPM để ƣớc lƣợng thời gian
Mô hình tổng quan hoạt động trong dự án
Trong các dự án lớn và phức tạp, đội ngũ phát triển thường gặp nhiều hoạt động tương tự, và việc sử dụng các hoạt động nguyên mẫu có thể giúp giảm chi phí về thời gian, công sức và tiền bạc Các hoạt động này đại diện cho một loạt các hoạt động tương đồng, cho phép xem xét các biến thể khác nhau trong quá trình thực hiện dự án Bằng cách lựa chọn các hoạt động nguyên mẫu với cấu trúc đa dạng, dự án có thể bao quát một mô hình rộng lớn và phong phú Một thư viện các mô hình nguyên mẫu được xây dựng sẽ tạo cơ sở cho việc phân tích các hoạt động trong các dự án tương tự, từ đó nâng cao hiệu quả và tính khả thi của các dự án trong tương lai.
Các "Duration Model" được phát triển nhằm mô phỏng các hoạt động tổng quát, tập trung vào việc phân tích các hoạt động nguyên mẫu và khám phá logic cơ bản của mô hình.
Hình 12 minh họa mạng lưới tổng thể nhằm mô hình hóa các nguồn khác nhau trong thời gian hoạt động của nguyên mẫu Phần sau sẽ giải thích logic và cấu trúc của từng thành phần trong mô hình.
Hình 12 Thời gian hoạt động nguyên mẫu của BNs
Sự thay đổi trong dự án liên quan đến thời gian, chi phí và chất lượng là yếu tố quan trọng khi xây dựng kế hoạch Cụ thể, nếu một người quản lý dự án được hỏi về khả năng xảy ra chậm trễ trong một hoạt động, họ có thể cho rằng xác suất này gần như có thể giảm xuống nếu không có giới hạn về chi phí Thời gian thực hiện hoạt động được coi là tài nguyên sẵn có, và việc sử dụng thiết bị hiệu quả hơn hoặc thuê thêm lao động có thể tiết kiệm thời gian, nhưng đồng thời cũng có thể làm tăng chi phí trực tiếp của dự án.
Khả năng định lượng của bệnh nhân phụ thuộc vào mối quan hệ giữa các biến, cung cấp một phương pháp đơn giản nhưng hợp lý để mô hình hóa sự biến đổi của các thông số hoạt động Hình 13 minh họa cho khái niệm "Mô hình đánh đổi".
Tài nguyên Ước lượng ban đầu
Các nhân tố bất ngờ
Sự điều chỉnh các nhân tố
Thời gian đã điều chỉnh
Trì hoãn Tổng thời gian
41 giữa thời gian thực hiện hoạt động và mức độ yêu cầu / tài nguyên sẵn có Các thuộc tính của các nút đƣợc tóm tắt trong bảng 5
Hình 13 Mô hình đánh đổi Điểm đánh giá Kiểu Trạng thái NPT Ƣớc lƣợng ban đầu
Khoảng thời gian liên tục
Một điểm đánh giá đơn
Tài nguyên Đã sắp xếp trước
Cực thấp, thấp, cao, cực cao
Phân phối xác suất rời rạc
Khoảng thời gian liên tục
Mô hình đánh đổi cho thấy rằng giá trị ước lượng thời gian thực hiện các hoạt động có thể được xác định dựa trên thông tin tối thiểu Điểm "Ước lượng ban đầu" trong hình 13 thể hiện giá trị này, trong khi điểm "Tài nguyên" phản ánh mức độ yêu cầu và tài nguyên cần thiết, ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian thực hiện Điểm "Thời gian" kết hợp cả "Ước lượng ban đầu" và "Tài nguyên", thể hiện khoảng thời gian liên tục với phân bố hình tam giác.
NPT được định nghĩa là "biểu hiện phân chia", cho thấy rằng hàm phân bố xác suất sẽ thay đổi dựa trên trạng thái của các nút “Tài nguyên”, như đã trình bày trong bảng 6.
Tài nguyên Ước lượng ban đầu
42 cao, thấp và trung bình của hàm phân phối có thể đƣợc định nghĩa một cách thích hợp
Tam giác được phân loại theo các mức độ khác nhau: Cực thấp (1.4×IE, 1.8×IE, 2.5×IE), Thấp (1×IE, 1.3×IE, 1.5×IE), Trung bình (0.9×IE, 1×IE, 1.2×IE), Cao (0.8×IE, 0.9×IE, 1×IE) và Cực cao (0.7×IE, 0.75×IE, 0.9×IE).
Bảng 6 NPT của “Thời gian”
Trong một hiệu suất kinh tế, khi tài nguyên ở mức “rất thấp”, phân bố thời gian được định nghĩa theo dạng tam giác với các giá trị (1,4 × IE, IE, 1,8 × 2,5 × IE), trong đó “IE” là “Ước tính ban đầu” Điều này có nghĩa là nếu tài nguyên sẵn có rất hạn chế, thời gian thực hiện hoạt động sẽ kéo dài hơn so với ước tính ban đầu Chẳng hạn, nếu hoạt động dự kiến mất 10 tuần và tài nguyên ở mức “rất thấp”, phân bố thời gian thực hiện sẽ là tam giác (14,18,25).
Trong điều kiện bình thường với mức độ tài nguyên “trung bình”, sự phân bố của “Thời gian” được xác định theo hình tam giác với các điểm (0,9 × IE, 1 × IE, 1,2 × IE), trong đó giá trị này tương tự như “Ước lượng ban đầu”.
Để ước lượng thời gian một cách chính xác, cần đánh giá rõ ràng tất cả các thông số ảnh hưởng, bao gồm cả tài nguyên "Ước lượng ban đầu" thường dựa trên thông tin tối thiểu và giả định rằng mức độ tài nguyên là bình thường so với các dự án khác Tuy nhiên, thực tế cho thấy mức độ tài nguyên có thể thay đổi do các hoạt động hoặc trong quá trình thực hiện.
Trong hình 15, phân phối trước của “Tài nguyên” được thiết lập với các mức 0.05, 0.1, 0.55, 0.2, 0.1 tương ứng cho các mức độ rất thấp, thấp, trung bình, cao và rất cao Điều này có nghĩa là có 55% khả năng “Tài nguyên” sẽ ở mức “trung bình”, trong khi chỉ có 5% khả năng “Tài nguyên” sẽ ở mức “rất thấp” Sự phân bố này sẽ được thể hiện qua “Thời gian”.
