Bài giảng Lý thuyết hệ thống và điều khiển học (Phần 2)

 87
Chương 4 
MỘT SỐ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU QUAN TRỌNG 
4.1 Đặt vấn đề 
Giống như bài toán tối ưu nói chung, các bài toán điều khiển tối ưu có rất 
nhiều dạng khác nhau, tùy theo điều kiện tối ưu và tiêu chuẩn tối ưu mà người ta đặt 
ra. Tuy nhiên, một cách khái quát bài toán điều khiển tối ưu rời rạc có thể đặt ra như 
sau: 
Cho T= {0,1,2,...,N} tập các điểm rời rạc. 
U là tập các điều khiển chấp nhận được và giả sử động thái của hệ được mô tả 
bởi: 
 X(t)= G[x(t0) , u(t), t0, t] 
 Y(t)= H[x(t), u(t), t] 
Trong đó : u(t) U 
G: (X x U x T x T) →X 
H: (X x U x T) → Y 
Giả sử S X x Y x T là tập mục tiêu. Ta nói rằng tác động u(t) U chuyển 
(x0, t0) đến S nếu x(t0) = x0 và 
{G[x(t0) , u(t), t0, t] ; H[G[x(t0) , u(t) , t0, t]; t t0]}S Ø 
Nếu t1 là thời điểm sớm nhất mà 
(x(t), y(t), t) S 
Thì t1 –t0 gọi là thời gian chuyển. Khi đó bài toán điều khiển tối ưu hệ thống 
mà ta đang xét là: 
F(x0, t0, u(t),t1) → min 
Trong đó F là phiếm hàm mục tiêu hay phiếm hàm chất lượng. 
Ví dụ: 
Xét nền kinh tế với thời gian rời rạc: 
 x(t+1) = (1-b)x(t) + z(t) 
 88
 x(0) = x0, x(N) M 
 y(t) = c(t) +z(t) 
Trong đó : x(t) là vốn cơ bản, b là tỷ lệ hao mòn vốn cơ bản 0<b<1; z(t) là vốn 
đầu tư ở năm t. 
y(t) là thu nhập quốc dân, c(t) quỹ tiêu dùng ở năm t 
Tham số điều khiển là u(t)= 
)(
)(
ty
tz là tỷ lệ tích lũy ở năm t. 
Thông thường thu nhập quốc dân là hàm của vốn cơ bản 
y(t)= h[x(t)] z(t)=u(t)h[x(t)] 
Khi đó ta có bài toán: 
 x(t+1)= ax(t) + u(t) h[x(t)] 
 x(0) = x0 , x(N) M 
 F= 
1
0
max)]([))(1(
N
t
txhtu 
Trong đó a=1-b; 1-u(t) là tỷ lệ tiêu dùng 
Mục tiêu của bài toán điều khiển ở đây: chọn tỷ lệ tích lũy hàng năm như thế 
nào để cho đến năm N vốn cơ bản x(N) M (đạt được mức M) và tổng quỹ tiêu 
dùng cho cả kỳ kế hoạch là lớn nhất. Nếu tính tới hệ số chiết khấu tiền tệ α(t) thì 
hàm mục tiêu sẽ là: 
F= 
1
0
max)]([)())(1(
N
n
txhttu 
Nếu hệ số chiết khấu hàng năm là không đổi thì α(t) = αN-1-t trong đó α>1. 
Khi nghiên cứu các bài toán điều khiển tối ưu trong thực tế; có 3 vấn đề quan 
trọng mà ta sẽ đề cập đến trong chương này: 
- Một là bài toán điều khiển hệ động cỡ lớn và có nhiều bước. Vấn đề đặt ra là 
ta phải tìm toàn bộ quỹ đạo của hệ trong tình huống mà cấu trúc của hệ trong tình 
huống mà cấu trúc của hệ trong tình huống mà cấu trúc của hệ cũng có thể thay đổi 
theo thời gian. Tất nhiên đối với bài toán rời rạc về thời gian, ta có thể đưa bài toán 
động về bài toán tĩnh bằng cách tăng thứ nguyên của bài toán. Theo cách này ta sẽ 
gặp khó khăn khi giải quyết các bài toán cỡ lớn. Vì vậy phải tìm mọi cách xử lý 
khác, chẳng hạn thuật toán phân chia tương tự như trong phương pháp Quy hoạch 
 89
động: phân chia bài toán tối ưu trong không gian n chiều thành n bài toán tối ưu 1 
chiều. 
- Hai là đối với bài toán điều khiển các hệ thống phức tạp, cấu trúc của hệ 
thường là yếu, thông tin lại không đầy đủ, thậm chí mục tiêu cũng không rõ ràng. 
Trong trường hợp này lý thuyết “tối ưu mờ“ có thể là một cách tiếp cận bắt buộc và 
có hiệu quả. 
- Ba là Bài toán điều khiển tối ưu theo nhiều mục tiêu đồng thời trong đó có 
những mục tiêu không tương thích với nhau và cũng có những mục tiêu mâu thuẫn 
nhau; ở đây lý thuyết cực trị thông thường tỏ ra không thích hợp, chúng ta phải tìm 
một giải pháp khác. 
Ta sẽ lần lượt nghiên cứu giải pháp cho từng tình huống nêu trên. 
4.2 Điều khiển tối ưu của hệ động cỡ lớn nhiều bước 
Trong phạm vi cuốn sách này ta chỉ xét những hệ tuyến tính để việc diễn giải 
dễ dàng hơn và thuật toán phân chia cũng dễ thực hiện hơn, đối với những hệ phai 
tuyến, về nguyên tắc vẫn có thể áp dụng nhưng kỹ thuật tính toán cụ thể đòi hỏi 
phải có những bổ sung thích hợp do đó phức tạp hơn. 
Bài toán quy hoạch tuyến tính nhiều bước tổng quát có dạng: 
 F[x(t) , u(t), c(t)] min 
 x(t+1) =Ax(t) +Bu(t) +S(t) 
 Px(t)+ Qu(t) R(t) 
 x(t) 0, t=0,1,2,...,N 
Ví dụ : bài toán lập kế hoạch sản xuất có dạng 
F= 
N
t
tutc
1
min)(),( 
x(t) = x(t-1) +Bu(t) – h(t) 
Du(t) = d(t) 
x(0) =x0 
Trong đó : x(t) mức dự trữ sản phẩm ở năm t 
 u(t) mức hoạt động sản xuất ở năm t 
 B ma trận các hệ số “hoạt động – ra“ 
 90
 D ma trận các hệ số “hoạt động – vào“ 
 h(t) mức tiêu thụ ở năm t 
 d(t) hạn chế về tài nguyên, công suất ở năm t. 
 c(t) chi phí (hao phí) cho một đơn vị cường độ hoạt động sản xuất ở năm t. 
Để giải bài toán này ta có thể đổi chỉ số để đưa về bài toán quy hoạch tuyến 
tính thông thường, nhưng tốt hơn vẫn là lợi dụng cấu trúc đặc biệt của bài toán này 
để giải trực tiếp bằng cách phân chia thành các bài toán nhỏ, theo phương pháp 
phân chia của Dantzig – Wolfe. 
Ta viết lại bào toán này như sau: 
+...+ min 
 x0 +Bu(1) – x(1) = h(1) 
 Du(1) = d(1) 
 x(1) +Bu(2) – x(2) = h(2) 
 Du(2) = d(2) 
 ... 
 X(N-1)+Bu(N) =x(N) = h(N) 
 Du(N) =d(N) 
Cấu trúc của bài toán này rất đặc biệt, nó bao gồm các khối tuy có “dính” nhau 
nhưng chỉ “dính” rất ít. Phương pháp Dantzig – Wolfe cho phép tách bài toán này 
thành dãy các bài toán con đơn giản hơn. Cụ thể là : 
- Khối (1) độc lập với các khối khác, nên có thể tách ra thành một bài toán con 
để giải. 
 min 
x0 +Bu(1) – x(1) = h(1) 
Du(1) = d(1) 
Trong bài toán này có dính đến x0 nhưng x0 là điều kiện ban đầu cho trước 
- Khối (2 ) có dính đến khối (1) bởi x(1) 
 min 
 X(1) +Bu(2) – x(2) = h(2) 
 91
 Du(2) = d(2) 
Nhưng khi giải bài toán khối (1) thì x(1) đã được hoàn toàn xác định một cách 
tối ưu và được coi là điều kiện ban đầu của bài toán khối (2). 
- Khối (N) tương tự như trên có dính đến khối (N - 1) bởi x(N-1), đã được xác 
định một cách tối ưu khi giải bài toán khối (N-1) 
 min 
 x(N-1) +Bu(N) – x(N) = h(N) 
 Du(N) = d(N) 
Và x(N-1) được coi là điều kiện ban đầu của bài toán khối (N). Nhờ cách này 
ta đã phân chia được một bài toán N bước cỡ lớn thành N bài toán 1 bước cỡ nhỏ và 
đơn giản hơn. 
Đối với bài toán quy hoạch tuyến tính cỡ lớn, bên cạnh thuật toán phân chia 
như trên, phương pháp nhân tử Lagrange tỏ ra có hiệu lực. Chẳng hạn ta xét bài 
toán 
 F(x)= CTx min 
 Ax b, x 0 
Trong đó CT là chuyển vị của C 
Ta viết lại điều kiện Ax b dưới dạng g(x)= b-Ax 0, khi đó hàm Lagrange có 
dạng. 
L(x,  )= CTx + λT(b-Ax) = (C – ATλ)x + λTb 
Trong đó C Rn, λ Rm còn λT là chuyển vị của λ. 
Bài toán tìm cực tiểu của hàm L(x,λ) tương đương với bài toán đối ngẫu 
λTb max 
ATλ C, λ 0 
Trong thực tế, có không ít trường hợp, bài toán đối ngẫu dễ giải hơn bài toán 
gốc; khi ấy phương pháp nhân từ Lagrange cho phép chúng ta phân chia một bài 
toán quy hoạch lồi cỡ lớn thành một dãy các bài toán quy hoạch lồi đơn giản hơn, 
với một số giả thiết nhất định. 
 92
4.3 Điều khiển tối ưu mờ 
4.3.1 Vấn đề 
Khi nào xuất hiện bài toán điều khiển tối ưu mờ? 
- Trước tiên để lựa chọn một tác động điều khiển thì ta phải biết tập các 
phương án có thể có để lựa chọn. Trong trường hợp thiếu những thông tin xác định, 
thì tập các phương án này là không rõ ràng là mờ. Ví dụ như trong bài toán quy 
hoạch tuyến tính, tập các phương án có dạng {Ax=b, x 0}, trong đó thành phần bi 
của vec- tơ b lại không xác định; mà chỉ biết bi lấy các giá trị trong khoảng [αi, βi] 
với các xác xuất tương ứng khác nhau; đó là lý do mà ta phải nghiên cứu điều khiển 
mờ. 
- Muốn lựa chọn tác động điều khiển, ta phải biết mục tiêu điều khiển, coi đó 
là tiêu chuẩn so sánh để lựa chọn phương án. Nhưng trong nhiều trường hợp mục 
tiêu lại không rõ ràng, ví dụ như: phương án lựa chọn phải “khá gần y” hoặc sau 3 
năm phải xóa được đói và giảm được nghèo, xóa đói là rõ, nhưng giảm nghèo lại là 
mờ, một số mục tiêu như phấn đấu giảm lạm phát, theo định hướng xã hội chủ 
nghĩa trở thành một nước công nghiệp tiên tiến,.v.v đều là các khái niệm mờ. 
Mục tiêu ta muốn đạt đến là khái niệm mờ thì vấn đề tối ưu đặt ra phải là “tối ưu 
mờ”. 
Như vậy là, nếu bài toán điều khiển đặt ra mà “ràng buộc không rõ” hoặc 
“mục tiêu không rõ” hoặc “cả ràng buộc và mục tiêu đều không rõ” thì chúng ta 
phải xử lý theo những nguyên tắc của “lý thuyết mờ”; vì vậy các bài toán đó gọi là 
các bài toán “điều khiển tối ưu mờ”. 
Để giải quyết vấn đề này, trước tiên chúng ta cần tìm hiểu một số khái niệm cơ 
bản của lý thuyết mờ. 
4.3.2 Một số khái niệm cơ bản trong lý thuyết mờ 
a)Định nghĩa tập mờ 
Để trình bày khái niệm tập mờ được dễ hiểu ta quy ước gọi khái niệm tập hợp 
mà ta đã quen biết là “tập rõ”. Cho một “tập rõ” A, ta đưa ra một đối tượng x nào đó 
thì phải khẳng định được: 
- Hoặc là x A; điều này cũng có nghĩa là P {x A}=1 tức là xác suất để x A 
là bằng 1, đó là sự kiện chắc chắn. 
- Hoặc là x A, tương đương với P{x A}=0. Không có trường hợp nào khác. 
 93
Bây giờ ta xét trường hợp mà ta không khẳng định được x có thuộc A hay 
không mà chỉ khẳng định được x thuộc A với một xác suất nào đó. Khi đó A gọi là 
tập mờ . Một cách khái quát ta có định nghĩa tập mờ như sau. 
Ký hiệu X là “tập vũ trụ” trong vấn đề đang xét ; A X được cho bởi ánh xạ 
 A:X →L= [0,1] 
Được gọi là “tập mờ” (fuzzy set )của X. 
Như vậy ứng với mỗi x X ta có một số  A(x) [0,1] biểu thị mức độ “x 
thuộc A”. Nếu  A(x) gần 0 thì mức độ x thuộc A là thấp; và như vậy mỗi phần tử 
của X thuộc tập mờ A với những mức độ khác nhau từ [0,1]. 
Hàm  A gọi là hàm thuộc (membership function), như vậy một tập rõ của X, 
có thể xem như một tập mờ mà hàm thuộc chỉ lấy giá trị 0 hoặc 1 mà không lấy các 
giá trị trung gian: 
 A(x) {0,1} x A 
X đôi khi gọi là không gian nền. 
Giá tựa của tập mờ A , ký hiệu là suppA là tập con (rõ) của X được xác định 
bởi 
suppA={x X;  A(x)>0} 
Đôi khi ta còn ký hiệu tập mờ như sau: 
A={ pAxxA
x sup,)(  } 
Tức là liệt kê tất cả các phần tử x của A, kèm theo giá trị của hàm 
 A(x)>0. Ví dụ X là tập các số tự nhiên từ 1 đến 10 và 
A={ ,1
8,8,0
5,2,0
4,5,0
3 } 
Có nghĩa là tập mờ mà  A(3)= 0,5,  A(4)= 0,2;  A(5)= 0,8;  A(8)=0,1 và 
 A(x)=0 với các số tự nhiên còn lại. Khi định nghĩa một tập mờ A nếu )(1 x
x
 và 
)(2 x
x
 đều xuất hiện và  1(x)<  2(x) thì chỉ lấy )(2 x
x
 và bỏ đi )(1 x
x
 và tập 
A được thu gọn lại 
Ví dụ: A={ 1,0,5,0,2,0
baa } thì rút gọn lại thành A= { 1,0,5,0
ba } 
 94
Tập mức của A.  [0,1]; tập mức của A ký hiệu là 
N A ( ) ={ x X; A(x) } 
Dễ dàng thấy rằng đây là một tập rõ và N0(  A)= X 
b) Các phép toán trên tập mờ 
Trước tiên ta quy ước nếu u,v là 2 số thực thì 
 u  v= max {u, v} 
 u  v= min{u, v} 
- Hợp của 2 tập mờ A và B là tập mờ A B mà 
  A B(x)=  A(x)   B(x) 
Hoặc có thể viết: 
 A B={ )()(;supsup:)( xxpBpAxx
x
BA   } 
- Giao của hai tập mờ A và B là tập mờ AB mà 
  A B(x)=  A(x)   B(x) 
Hoặc cũng có thể viết 
AB={ )()(;supsup:)( xxpBpAxx
x
BA   } 
Phần bù của tập mờ A là tập mờ A={ )(1:)( xx
x
Ax  với  A(x)<1} 
Trong đó A là phủ định A, 
Tức là supp A={x:  A(x)<1} 
Ánh xạ của tập mờ A 
 Cho f: X →Y là ánh xạ thường A f(X): trong đó f(X) là họ các tập con mờ 
của X thì ảnh của tập mờ A qua ánh xạ f cũng là tập mờ được định nghĩa như sau: 
f(A)= { )(.)(
1 yfy
y
 Ø; (y)= 
)(
)(1
xV Ayfx  } 
Tổng quát hơn: Nếu f: X1 x X2 x ...x Xn →Y; Ai f(Xi) thì 
F(A1, A2,...,An)= 
 95
{ 
 )(.)(
1 yfy
y
 Ø;  (y)= )(...)()( 21)(,...,, 21121 nAAAyfxxx
xxxV
n
n
 
} 
Tích của tập mờ A với số thực λ là ảnh của tập mờ A qua ánh xạ: x →λx 
λA={ )()(;sup:)( 
xxpAxx
x
A } 
Vậy : Tổng của 2 tập mờ A và B là tập mờ A+B= f(A,B) 
Trong đó : f: X x X →X là ánh xạ (x1 , x2)→ x1 + x2 
Vậy: 
A+B= )(;supsup:)( xpBpAxx
x  {
)()( 21
21
xxV BAxx   }} 
Tích trực tiếp của 2 tập mờ A và B là tập mờ A x B 
A x B= { ;,:),(
),( ByAxyx
yx  )()(),( yxyx BA   } 
c) Quan hệ giữa 2 tập X và Y: là tập con mờ của X x Y 
R={ YyXxyx
yx
R
 ,:),(
),(
 } 
Trong đó:  ),( yxR : X x Y→[0,1] 
Mở rộng quan hệ mờ n ngôi: là tập mờ của X1 x X2 xx Xn 
R
),...,,(
,...,,
21
21
nR
n
xxx
xxx

),1( ni
i Xx
  
Trong đó nR xxx ,...,,( 21 ): X1 x X2 xx Xn→[0,1] 
Phép hợp thành R● S của các quan hệ mờ 
Cho R là quan hệ mờ giữa X và Y 
 S là quan hệ mờ giữa Y và Z 
Thì hợp thành R● S là quan hệ mờ 
 R● S ={( ),(
),(
zx
zx
 ) :x X, z Z} 
 ),( zx =y V{ ),( yxR  ),( zyS } 
 96
Khi áp dụng lý thuyết mờ để nghiên cứu các bài toán điều khiển tối ưu mờ, 
một điều cần nhấn mạnh là: đối tượng nghiên cứu là mờ nên vệc tính toán có nhiều 
phiền phức hơn so với đối tượng nghiên cứu là rõ, nhưng phương pháp nghiên cứu 
vẫn phải dựa trên những tư duy rõ ràng, chặt chẽ và chính xác như khi nghiên cứu 
các đối tượng toán học rõ ràng khác. 
4.3.3 Bài toán tối ưu mờ 
Trong ngôn ngữ của lý thuyết mờ, muốn lựa chọn một quyết định phải có bộ 
ba sau đây: 
- Tập các phương án để lựa chọn : X 
- Tập các ánh xạ μ0 , μ1,...,μm: X→ L=[0,1] xác định các tập con mờ A0, A1, ..., 
Am của X, biểu thị các tiêu chuẩn so sánh các khả năng. 
D= μ0  μ1 ...μm 
 Khi đó ta nói một bài toán tối ưu mờ được cho bởi bộ ba (X, D, L) là bài toán 
tìm x* X (nếu có) sao cho: 
D(x*)= 
Xx
supD(x)
x* được gọi là phương án tối ưu của bào toán. Đó là cách đặt vấn đề của 
Bellman và Zadeh. 
Chú ý: Thực ra trong bài toán của Bellman và Zadeh, L không nhất thiết phải 
là khoảng [0.1] mà chỉ đòi hỏi “L là 1 dàn phân phối đầy đủ” theo nghĩa: 
- Mọi tập con trong L đều có cận trên đúng và cận dưới đúng. 
- x, y L, tồn tại cận trên bé nhất x  y và cận dưới lớn nhất x  y thỏa 
điều kiện (tính chất phân phối) 
(x  y)  z=(x  z ) (y  z ) 
Dưới đây ta chứng minh một số mệnh đề làm cơ sở cho việc giải quyết bài 
toán tối ưu mờ nêu trên. 
Cho X là 1 tập; L=[0,1], mỗi tập con mờ của X được cho bởi ánh xạ 
μ: X→L; để cho tiện ta gọi μ là tập mờ, (tức là đồng nhất tập mờ với hàm 
thuộc μ của nó) 
Với mỗi α L; tập Nα(μ)={x X: μ(x> α)} gọi là tập mức α của tập mờ μ; 
 97
Ký hiệu M(X) là họ tất cả các tập mờ của X. Ta chứng minh một số mệnh đề 
sau: 
Mệnh đề 1: 
Nếu μ M(X) thì μ= )( )(a
L
V  

 Trong đó )(a là hàm đặc trưng của tập mức Nα(μ), tức là: 
)(a (x)= 
0
1
)(a (x)= 
0
1
Chứng minh: 
L
V
(α ))()( x  = 
 
)()(
)(
xV
N
 
 
 
 
)()(
)(
xV
N
 
 
 = 
 
(
)(N
V 1) = 
 )(N
V
= μ(x) điều phải chứng minh 
Bây giờ xét bài toán tối ưu mờ(X,D,L) 
D=μ0  μ1 ...μm; L=[0,1] 
Ta sẽ chứng minh rằng: 
Ax
D(x) sup
=
Ax
0 (x) sup
 với một AX nào đó. 
Mệnh đề 2: 
 Sup D(x)=
Lm
V
 ...,1
[α1  α2 αm 
)()1(
1 ...
sup
m
m
   
)(0 x ] 
Chứng minh: 
Trước tiên chú ý rằng 
m
m
   ...11 =
m
i 1 
 N αi(μi) 
Theo mệnh đề 1 ta có: 
 μi = 
L
V
 1 
( )(11 1
   ) (i=1,2,,m); do đó, ta có : 
nếu x Nα(μ) 
 nếu x Nα(μ) 
với μ (x) 
) 
Nếu trái lại 
 98
supD(x)= 
Xx
V
[ μ0(x) μ1(x) ... μm(x)] 
=
Xx
V
[ μ0(x) 
L
V
 1 
( α1  ))(11 x
  
L
V
 m 
( αm  ))(xmm
  ] 
Do tính chất phân phối nên: 
D(x)= 
Xx
V
 Lm
V
 ...,1
[ α1  αm  )(0 x  )(...)(11 xx mm
   ] 
=
Lm
V
 ...,1
[ α1  αm 
Xx
V
( )(0 x  )(...)(11 xx mm
   )] 
=
Lm
V
  ...  tích và lập dự án (bao gồm cả việc lập kế hoạch tổ chức,) 
- Thông qua(trình và bảo vệ dự án) 
- Triển khai thực hiện (bao gồm cả việc kiểm tra) 
- Nghiệm thu tổng kết 
Chú ý rằng việc phân chia các giai đoạn như thế chưa phải hoàn chỉnh theo 
mọi đối tượng. Trong một số trường hợp, các giai đoạn không hẳn là sự nối tiếp 
theo thời gian, mà có thể chập nhau, một số giai đoạn hoặc cả chu trình có thể xuất 
hiện nhiều lần trong cùng một dự án. 
Chu trình phát triển dự án (hệ thống) được thể hiện trên sơ đồ hình 5.6. 
 138 
Hình 5.9 :Chu trình phát triển dự án 
5.5.8 Chu trình và môi trường dự án 
Trên quan điểm hệ thống, chu trình phát triển của dự án có thể mô tả qua các 
giai đoạn trên sơ đồ hình 5.7 
Hình 5.10: Chu trình phát triển hệ thống 
KẾ HOẠCH KINH TÉ QUỐC DÂN 
Các chương trình phát triển liên kết 
Kế hoạch sản xuất ngành và địa phương 
Các chương trình hỗ trợ 
PHẤN TÍCH VÀ 
LẬP DỰ ÁN 
Thiết kế nội dung 
Nghiên cứu khả thi 
Soạn thảo chi tiết 
XÁC ĐỊNH DỰ 
ÁN 
Ý đồ ban đầu 
Thu thập tư liệu 
Phân tích tình hình 
Đề xuất phương án 
NGHIỆM THU TỔNG 
KẾT 
Đánh giá nghiệm thu 
Tổng kết kinh nghiệm 
Giải thể 
THÔNG QUA 
Duyệt lại dự án 
Đánh giá khả thi 
Thông qua 
TRIỂN KHAI THỰC 
HIỆN 
Kiểm tra 
Giám sát 
QUAN NIỆM 
XÁC ĐỊNH 
TRIỂN KHAI
SỬ DỤNG 
Người thiết kế và chịu trách nhiệm triển khai 
Ý đồ 
Khả thi 
Giai đoạn 1 
Giai đoạn 2 
Giai đoạn 3 
Giai đoạn 4 
Xác định dự án 
Xác định hệ thống 
Thiết kế 
Sản xuất 
Vận hành 
Người sử dụng 
Bảo hành 
Đánh giá 
Kết thúc 
Cải tiến hệ thống
 139 
Khi nghiên cứu về hệ thống kinh tế, người ta đặc biệt chú ý đến các hệ thống 
sau: 
5.6 Hệ thống quản lý 
Hệ thống quản lý toàn bộ những tổ chức và yếu tố hoạt động trong quản lý 
gồm: các cơ quan quản lý, những chuyên gia, nhân viên được tập hợp và hoạt động 
trong các cơ quan đó; những phương pháp sử dụng trong quá trình quản lý; những 
kĩ thuật tổ chức và tính toán được sử dụng quản lý; những mối liên hệ giữa các cơ 
quan quản lý được xác định bởi phương thức tương tác quy định và bởi những kênh 
thông tin quản lý; sự lưu truyền thông tin và văn bản cần thiết để hoàn thành nhiệm 
vụ được phân công giữa các cơ quan quản lý nhằm đạt mục tiêu đề ra cho hệ thống. 
Sự hình thành hệ thống quản lý bao gồm: những giai đoạn tuần tự bắt buộc của 
quản lý như xây dựng mục tiêu của hệ thống, phân tích quá trình đạt mục tiêu, và 
xác định cấu tạo của hệ thống sản xuất – kinh doanh; nghiên cứu cơ cấu hệ thống 
quản lý; nghiên cứu công nghệ quản lý; xác định các mối liên hệ, khối lượng và 
cách truyền tin, nghiên cứu trình tự lưu chuyển văn bản; lựa chọn và sử dụng kĩ 
thuật tổ chức và tính toán; lựa chọn, sắp xếp và đào tạo cán bộ quản lý. 
5.7 Hệ thống điều khiển tự động hóa 
Hệ thống điều khiển tự động hóa là tập hợp các phuơng pháp toán học, kinh tế, 
các phương tiện kĩ thuật (máy tính điện tử, phương tiện thông tin liên lạc, các thiết 
bị biểu thị thông tin,v.v) và các tổ chức điều hành đảm bảo việc điều khiển một 
cách hợp lý các đối tượng (quá trình) nhằm đạt mục tiêu đã định. Hệ thống điều 
khiển tự động hóa bao gồm phần cơ sở và phần chức năng. Phần cơ sở gồm: cơ sở 
thông tin, cơ sở kĩ thuật, đảm bảo toán học và cơ sở toán – kinh tế. Phần chức năng 
gồm: tập hợp các chương trình có liên quan lẫn nhau để tự động hóa các quá trình 
điều khiển cụ thể (quy hoạch, hoạt động tài chính – kế toán,.v.v). Nhiệm vụ quan 
trọng nhất của hệ thống điều khiển tự động hóa là nâng cao hiệu quả của quá trình 
điều khiển(sản xuất, hành chính, quản lý,v.v) trên cơ sở tăng năng suất lao động, 
hoàn thiện phương pháp quy hoạch và hiệu chỉnh quá trình điều khiển. Phân biệt hệ 
thống điều khiển tự động hóa đối tượng (công nghệ, xí nghiệp, ngành) và hệ thống 
tự động hóa theo chức năng như tự động hóa thiết kế, tự động hóa việc tính toán 
cung cấp vật tư kĩ thuật. 
 140 
5.8 Hệ thống kinh tế mở 
Hệ thống kinh tế mở là hệ thống có trao đổi các luồng vật chất, năng lượng 
thông tin với môi trường. Đặc điểm nổi bật đầu tiên của hệ thống kinh tế mở là 
nguyên tắc cân bằng các kết quả cuối cùng; theo nguyên tắc này, những điều kiện 
ban đầu khác nhau có thể dẫn đến cùng một trạng thái, hơn nữa những kết quả đó 
thu được bằng những biện pháp khác nhau. Một đặc điểm khác của hệ thống kinh tế 
mở là khuynh hướng tiến tới một trình độ tổ chức ngày càng hoàn thiện hơn và một 
sự khác biệt ngày càng lớn. 
5.9 Hệ thống thông tin 
5.9.1 Hệ thống thông tin quản lý 
Đối tượng phục vụ của hệ thống thông tin quản lý thực sự rộng hơn rất nhiều 
so với ý nghĩa của chính bản thân nên gọi của các từ này. 
Đối tượng của nó không chỉ là các nhà quản lý, mà còn bao gồm cả những 
người trong một tổ chức làm việc trên hệ thống thông tin, những người làm công tác 
phân tích và thiết kế hệ thống thông tin. Chính xác hơn hệ thống thông tin quản lý là 
hệ thống thông tin của một tổ chức (Organizational System). Vì vậy có định nghĩa: 
hệ thống thông tin quản lý là hệ thống thông tin được phát triển và sử dụng có hiệu 
quả trong một tổ chức. Một hệ thống thông tin được xem là hiệu quả nếu nó giúp 
hoàn thành được các mục tiêu của con người hay tổ chức sử dụng nó. 
Những yếu tố cấu thành của hệ thống thông tin quản lý 
Việc mô tả hệ thống thông tin quản lý một cách tường minh theo quan điểm 
hệ thống (gồm các phần tử, các mối quan hệ) là không thể, do sự đa dạng của các 
quan hệ được thiết lập trong mỗi hệ thống thông tin cụ thể, vì sự không nhìn thấy 
của nhiều mối liên hệ trong hệ thống vốn chỉ được hình thành khi nó hoạt động. 
Cho nên người ta chỉ có thể nêu ra các yếu tố cấu thành của nó. 
Năm yếu tố cấu thành của hệ thống thông tin quản lý xét ở trạng thái tĩnh là: 
Thiết bị tin học như máy tính, các thiết bị ngoại vi hay mạng, các đường 
truyền,(phần cứng), các chương trình, dữ liệu (phần mềm), thủ tục – quy trình và 
con người. 
Việc liên kết giữa các thiết bị trong một hệ thống thông tin bằng các dây dẫn là 
những mối liên hệ của hệ thống đó có thể nhìn thấy được. Ngược lại, các mối liên 
kết giữa phần lớn các yếu tố nêu trên lại không thể nhìn thấy được, vì chúng chỉ 
được hình thành và diễn ra khi hệ thống hoạt động. Chẳng hạn như việc lấy dữ liệu 
 141 
từ các cơ sở dữ liệu vào máy để xử lý, việc truyền dữ liệu đi xa hàng trăm cây số, 
việc lưu dữ liệu lên các thiết bị từ 
 Cầu nối 
 Công cụ Nhân lực 
Nhân tố có trước Thiết lập (công việc xây dựng HTTT) 
Hình 5.11: Sơ đồ các bộ phận cấu thành của hệ thống thông tin quản lý 
Sơ đồ này cho đến nay, chủ yếu mang ý nghĩa triết học sâu sắc: lực lượng lao 
động bao gồm con người cùng với kỹ năng, kiến thức được tổ chức lại thông qua 
các quy tắc và thủ tục của quản lý, tổ chức, khi kết hợp với công cụ lao động là các 
thiết bị của công nghệ thông tin tác động lên đối tượng lao động là các dữ liệu sẽ 
cho ra các sản phẩm thông tin – đó chính là sản phẩm của hệ thống. Nếu xem con 
người là các thiết bị là nhân tố có trước, thì công việc xây dựng hệ thống thông tin 
chính là tạo ra các phần mềm, là tổ chức các dữ liệu và xây dựng lại các thiết kế 
hoạt động của tổ chức biểu hiện qua các thủ tục và quy tắc tổ chức và quản lý. 
Thành phần các thủ tục, các quy trình quản lý liên quan chặt chẽ đến các quá 
trình xử lý, lưu truyền và biểu diễn thông tin. Trong nhiều trường hợp chúng đã bao 
hàm trong nội dung làm việc của các chương trình hoặc trong hoạt động cụ thể của 
con người trong khi làm việc trong hệ thống. Ngày nay, người ta quan niệm cơ sở 
dữ liệu thuộc phần mềm. Tuy nhiên việc tách riêng một cách hình thức như các 
thành phần là hoàn toàn cần thiết xét về mặt cấu trúc. 
Trên quan điểm xây dựng hệ thống, sự mô tả trên đây là cần thiết. Nó giúp cho 
việc định hướng quá trình phân tích, thiết kế hệ thống. Tuy nhiên, sự mô tả này là 
chưa đủ. Cần đi sâu phân tích hệ thống cụ thể mới có được sự hiểu biết đầy đủ về hệ 
thống thực và cho phép xây dựng cơ sở dữ liệu, các chương trình và việc bố trí các 
thành phần kế bên trong hệ thống thông tin. Điều đó nói lên rằng, hệ thống thông tin 
trong tương lai của một tổ chức còn chưa được định hình, chừng nào nó còn chưa 
được thiết kế[25]. 
Con người 
Phần cứng Phần mềm Dữ liệu Thủ tục 
 142 
Trước đây, người ta cho rằng hệ thống thông tin mang ý nghĩa chung, chưa 
quan tâm đến công cụ xử lý (bằng tay hay bằng máy). Vì vậy khi hiểu tin học là tập 
hợp các ngành khoa học, kỹ thuật, kinh tế xã hội vận dụng vào việc xử lý thông tin 
và tự động hóa nó thì hệ thống tin học chính là hệ thống có mục đích xử lý thông tin 
và có sự tham gia của máy tính. 
5.9.2 Quản lý dự án phát triển một hệ thống thông tin 
a. Dự án và quản lý dự án 
Quản lý dự án là một mặt quan trọng của việc phát triển một hệ thống thông 
tin. 
Dự án là một tập hợp các công việc áp dụng các kiến thức, kỹ năng, công cụ và 
kỹ thuật trong các hoạt động của dự án để đáp ứng các yêu cầu của dự án đã ghi 
trong kế hoạch. Công việc quản lý dự án được tiến hành trong các giai đoạn của 
suốt vòng đời của dự án: từ lúc hình thành dự án, thực hiện dự án, kiểm soát dự án 
và đóng dự án. 
Trong mỗi giai đoạn, các công việc phải làm bao gồm những nội dung chủ yếu 
như sau: 
- Xác định rõ các yêu cầu về phạm vi, thời gian, chi phí, rủi ro, chất lượng. 
- Kiểm soát những tập thể cá nhân có liên quan trong mỗi giai đoạn. 
Mục tiêu quản lý dự án: 
Mục tiêu quản lý dự án là đảm bảo dự án phát triển hệ thống thông tin đáp ứng 
được sự mong đợi của khách hàng và được thực hiện trong điều kiện nguồn lực hữu 
hạn (nhân lực, vật lực, tài lực, công lực, thời gian, môi trường pháp lý,). 
Một dự án được quản lý tốt khi nào? 
Một dự án được quản lý tốt khi kết thúc phải thỏa mãn được đầu tư về các mặt: 
thời hạn, chi phí và chất lượng kết quả. 
Sự khác biệt giữa hai loại công việc quản lý dự án và thực hiện dự án: 
 143 
Hình 5.12:Quản lý dự án và thực hiện dự án 
QUẢN LÝ 
DỰ ÁN 
THỰC HIỆN 
DỰ ÁN 
Những yêu cầu của người quản lý 
Các kết quả bàn 
giao của dự án Các yêu cầu 
Nguồn 
Các đầu vào khác Các đầu ra 
 144 
b. Bức tranh tổng thể quản lý dự án công nghệ thông tin 
Hình 5.13: Các bước quản lý dự án công nghệ thông tin 
Lập lại 
kế hoạch 
Xây dựng 
phác thảo 
công việc 
Công bố 
dự án 
Danh sách 
công việc 
Ước lượng Lên lịch 
biểu 
Lên ngân 
sách 
Lập tài liệu dự 
án và hoạt động 
quản lý dự án 
Lập tổ dự 
án 
Phân bổ 
tài nguyên 
Xác định cách 
làm lại 
Quản lý 
dự án 
Kết thúc 
dự án 
Theo dõi 
và quản lý 
tiến độ 
Phân tích 
khác biệt 
Thực hiện 
sửa đổi 
Xác định sửa 
đổi cần thiết 
Xác định 
dự án 
Lập kế 
hoạch dự án 
Tổ chức 
dự án 
Kiểm soát 
dự án 
Kết thúc 
dự án 
Không 
Có 
 145 
c. Các giai đoạn của dự án ứng dụng công nghệ thông tin 
Hình 5.14: Các giai đoạn của dự án ứng dụng công nghệ thông tin 
5.10 Kết luận 
Việc tìm kiếm những con đường, những phương pháp và những phương tiện 
nghiên cứu khách thể với tính cách là một hệ thống đã dẫn tới chỗ hình thành một 
phương pháp mới – phương pháp phân tích hệ thống. Việc áp dụng rộng rãi phương 
pháp này đã mang lại những hiệu quả tích cực trong thực tiễn, cũng như trong 
nghiên cứu khoa học. 
Phát triển một hệ thống là một quá trình tạo ra một hệ thống cho một tổ chức. 
Quá trình đó bắt đầu từ khi nêu ý tưởng xây dựng cho đến khi đưa hệ thống vào 
hoạt động. 
Quá trình phát triển một hệ thống kể từ khi nó sinh ra đến lúc “chết” được gọi 
là vong đời phát triển hệ thống. Vòng đời phát triển các hệ thống là một phương 
pháp luận cho việc phát triển một hệ thống. 
Một trong những phương pháp quan trọng nhất để nghiên cứu hệ thống là 
phương pháp mô hình hóa nhất là đối với những hệ thống mà người ta không thể 
tiến hành thực nghiệm trên chúng. Mô hình của một hệ thống thực, được diễn tả ở 
một mức độ trừu tượng nào đó, theo một quan điểm nào đó, bằng một hình thức nào 
đó như hệ phương trình và bất phương trình, bảng, đồ thị, biểu đồ (diagrams) tức là 
đồ thị gồm các nút và cung. 
Việc mô hình hóa thể hiện một tiến độ triển khai, bao gồm các bước đi lần 
lượt, các hoạt động cần làm. Mô hình hóa giữ một vai trò đặc biệt quan trọng khi nó 
1. Hoạch định chiến lược ứng dụng công nghệ thông tin trong doanh nghiệp 
2. Xây dựng quy trình nghiệp vụ và mô hình nghiệp vụ 
3.Thiết kế mô hình ứng dụng công nghệ thông tin 
4. Xây dựng giải pháp ứng dụng công nghệ thông tin 
5. Kiểm thử, cài đặt, đào tạo, vận hành và khai thác hệ thống 
6. Đánh giá hiệu quả, xem xét nhu cầu mới, đưa ra yêu cầu điều chỉnh 
 146 
trở thành một công cụ trợ giúp. Đó là cơ sở tạo phần mềm giúp cho việc triển khai 
hệ thống thực hiện đúng và nhanh. 
Trước khi phân tích cần phải nắm vững cách thức và phương pháp luận để đi 
đến hiểu biết đúng đối tượng nghiên cứu (được xem như một hệ thống). Tổng thể 
cách thức và phương pháp luận đó được gọi là cách tiếp cận hệ thống. Thông 
thường tiếp cận hệ thống dựa trên những quan điểm nhất định. Chẳng hạn tiếp cận 
từ cái chung đến cái riêng, từ trên xuống dưới 
Hệ thống thông tin được xác định như một tập hợp các thành phần (thông tin, 
phương pháp xử lý thông tin, con người và phương tiện) được tổ chức để thu thập, 
xử lý, lưu trữ và khai thác thông tin hỗ trợ việc ra quyết định và kiểm soát trong một 
tổ chức. 
Việc phân tích, thiết kế hệ thống thông tin dựa trên máy tính bắt đầu từ những 
năm 1950. Những công nghệ mới về phần cứng không ngừng phát triển cùng với 
nhiều vấn đề mới của thực tế luôn nảy sinh trong quá trình phát triển hệ thống thông 
tin. Điều này kéo theo cách tiếp cận phân tích và thiết kế hệ thống cũng thay đổi 
một cách phù hợp. Có 3 cách tiếp cận cơ bản để phân tích và thiết kế hệ thống thông 
tin: 
- Tiếp cận định hướng tiến trình (process driven approach). 
- Tiếp cận định hướng dữ liệu cà có cấu trúc (data driven approach and 
structure driven approach). 
- Tiếp cận định hướng đối tượng (object – oriented driven approach). 
Trừ cách tiếp cận ban đầu, mỗi cách tiếp cận sau đều gắn với sự phát triển của 
một công nghệ mới. Đó là công nghệ về cơ sở dữ liệu và công nghệ hướng đối 
tượng. 
Những nội dung cơ bản của phát triển hệ thống thông tin bao gồm: 
- Phương pháp luận phát triển hệ thống(các hoạt động phát triển hệ thống 
thông tin và trình tự thực hiện). 
- Các phương pháp, công nghệ và công cụ sử dụng. 
- Tổ chức và quản lý dự án phát triển một hệ thống thông tin. 
 147 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Bùi Minh Trí, (2006), Điều khiển học kinh tế,, Nhà xuất bản 
 ĐHBK Hà Nội 
[2] Bùi Công Cường, (2001), Hệ mờ, mạng nơron và ứng dụng, Nhà xuất bản 
 KH&KT 
[3] Kobrinski, (1975), Nhập môn điều khiển học kinh tế (tiếng Nga), Mockba 
[4] Nguyễn Địch, (2009), Lý thuyết hệ thống và điều khiển học, Nhà xuất bản 
 Thông tin và truyền thông 
[5] Nguyễn Địch, (2003), Lý thuyết tối ưu hoá, Nhà xuất bản ĐHQG – Hà Nội 
[6] Lê Văn Phùng, (2004), Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin_ Kiến thức 
 và thực hành, Nhà xuất bản LĐ&XH 
[7] S. Beer, (1860), Cybernetics and science of management, NewYork 
[8] R.Ashby, (1965), Introduction to cybernetics, NewYork