Ứng dụng mạng nowrron hỗ trợ phân tích sản xuất kinh doanh than

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ THỊ PHƢƠNG ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON HỖ TRỢ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT KINH DOANH THAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2013 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ THỊ PHƢƠNG ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON HỖ TRỢ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT KINH DOANH THAN Chuyên nghành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: P G S.TS LÊ BÁ DŨNG Thái Nguyên – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn là do bản thân tự tìm hiểu và đƣợc thực hiện theo sự hƣớng dẫn khoa học của PGS. TS Lê Bá Dũng. Nội dung trong luận văn có sự tham khảo và sử dụng một số tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web theo danh mục tài liệu của luận văn. Các số liệu, chƣơng trình phần mềm và những kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính pháp lý quá trình nghiên cứu khoa học của luận văn này. Thái Nguyên, tháng 09 năm 2013 Học viên thực hiện Lê Thị Phƣơng i LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS. TS Lê Bá Dũng – Viện Công nghệ Thông Tin đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và đóng góp cho tôi nhiều ý kiến quí báu để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trƣờng Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, các thầy cô Viện Công nghệ thông tin đã giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập tại Trƣờng. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên lớp Cao học khóa 2011 - 2013 đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè tôi, những ngƣời đã động viên, quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ để tôi hoàn thành khóa học của mình. Thái Nguyên, tháng 09 năm 2013 Học viên thực hiện Lê Thị Phƣơng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG NƠRON 3 1.1. Giới thiệu về mạng nơron nhân tạo 3 1.1.1. Cấu trúc và mô hình mạng nơron 3 1.1.2. Cấu tạo và phƣơng thức làm việc của mạng nơron 7 1.1.3. Các luật học 9 1.2. Tìm hiểu mạng nơron Kohonen 12 1.2.1. Giới thiệu 12 1.2.2. Mạng nơron Kohonen 13 1.2.3. Thực thi mạng nơron Kohonen 22 CHƢƠNG 2 : KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT KINH DOANH Ở CÔNG TY THAN 23 2.1. Cơ sở lý thuyết của phân tích hiệu quả sản xuất kinh doanh than 23 2.1.1. Hiệu quả sản xuất kinh doanh than 23 2.1.2. Những nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả sản xuất kinh doanh than 26 2.1.3. Một số biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh than 30 2.2. Mục đích của công tác khảo sát hiện trạng 32 2.3. Các bƣớc thực hiện quá trình khảo sát 32 2.4. Các danh mục khảo sát 33 2.5. Tìm hiểu và đánh giá hiện trạng 33 2.5.1. Tìm hiểu hệ thống hiện tại 33 iii 2.5.2. Phân loại, tập hợp thông tin 37 2.5.3. Phát hiện các yếu kém của hiện trạng và đề ra phƣơng hƣớng phát triển hệ thống tƣơng lai 38 CHƢƠNG 3 : ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SOM TRONG BÀI TOÁN KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT KINH DOANH Ở CÔNG TY THAN MẠO KHÊ TKV 40 3.1. Một vài nét về Công ty 40 3.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên 40 3.1.2. Sự hình thành và phát triển 40 3.1.3. Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm than của Công ty than Mạo Khê TKV 41 3.1.4. Chức năng nhiệm vụ của Công ty 42 3.2. Bài toán phân tích, đánh giá 42 3.3. Thực nghiệm sử dụng mô hình SOM để khảo sát, phân tích, đánh giá quá trình sản xuất kinh doanh than 44 3.3.1. Thống kê quá trình phát triển 44 3.3.2. Khởi tạo và huấn luyện SOM 51 3.3.3. Phân tích kiểm toán với Bản đồ tự tổ chức 55 3.4. Kết luận chƣơng 3 62 KẾT LUẬN 63 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT ANN (Artificial Neural Network) : Mạng nơron nhân tạo SOM (Self Organizing Maps) : Mạng Nơron tự tổ chức PE (Processing Element) : Phần tử xử lý MLP-Network (Multilayer Perceptrons-Network): Mạng nơron gồm một hay nhiều lớp trung gian TKV : Than khoáng sản Việt Nam Nộp ngân sách NN : Nộp ngân sách Nhà nƣớc GTGT : Giá trị gia tăng HĐKD : Hoạt động kinh doanh BMU (Best – Matching unit) : Đơn vị phù hợp nhất U-matrix (The Unified distance matrix) : Ma trận thống nhất khoảng cách v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng kết quả kinh doanh than của Công ty than Mạo Khê TKV trong 10 năm (2003 - 2012) 45 Bảng 3.2: Kết quả các cụm sau khi huấn luyện SOM dựa trên hình 3.3 57 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một nơron sinh học 3 Hình 1.2: Sự liên kết các nơron 4 Hình 1.3: Mô hình một nơron nhân tạo 4 Hình 1.4: Đồ thị các dạng hàm truyền 6 Hình 1.5: Mạng nơron ba lớp 7 Hình 1.6: Một số dạng mạng nơron 8 Hình 1.7: Cấu trúc huấn luyện mạng nơron 9 Hình 1.8: Học có giám sát 10 Hình 1.9: Học không có giám sát 11 Hình 1.10: Sơ đồ cấu trúc chung của quá trình học 11 Hình 1.11: Một dạng mạng nơron Kohonen 16 Hình 1.12: Sơ đồ khối biểu diễn huấn luyện mạng nơron Kohonen 20 Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất sản phẩm than 41 Hình 3.2: Kết quả chạy chƣơng trình huấn luyện SOM 55 Hình 3.3: Kết quả phân cụm sử dụng phƣơng pháp trực quan U-matrix 56 Hình 3.4: Kết quả phân cụm sử dụng phƣơng pháp trực quan các bản đồ thành phần 59 1 MỞ ĐẦU Bên cạnh chức năng khai thác cơ sở dữ liệu có tính tác nghiệp, sự thành công trong kinh doanh không chỉ thể hiện ở năng suất của các hệ thống thông tin mà ngƣời ta còn mong muốn cơ sở dữ liệu đó đem lại tri thức từ dữ liệu hơn là chính bản thân dữ liệu. Sự ra đời của kỹ thuật Khai phá dữ liệu và Phát hiện tri thức trong cơ sở dữ liệu (Data Mining and Knownledge Discovery in Databases) đã đáp ứng đƣợc điều đó. Chúng ta biết rằng, bộ não con ngƣời là một sản phẩm hoàn hảo của tạo hóa, nó có khả năng tƣ duy và sáng tạo. Hiện nay, con ngƣời đang nghiên cứu phƣơng thức hoạt động của bộ não sau đó áp dụng cho những công nghệ hiện đại. Để tiếp cận khả năng học, ngƣời ta đƣa ra mô hình mạng nơron gồm các nơron liên kết với nhau thành mạng phỏng theo cấu trúc mạng thần kinh của con ngƣời. Mỗi nơron riêng lẻ có khả năng xử lý thông tin yếu nhƣng khi chúng đƣợc ghép với nhau thành mạng thì khả năng xử lý thông tin sẽ mạnh hơn rất nhiều. Một mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Network: ANN) là một mô hình xử lý thông tin phỏng theo cách thức xử lý thông tin của các hệ nơron sinh học. Nó là tập hợp một số lớn các phần tử xử lý (các nút hay các khối) thƣờng đƣợc tổ chức song song và đƣợc cấu hình theo kiến trúc đệ quy. Mạng nơron nhân tạo là công cụ tốt trong việc giải quyết các bài toán nhƣ: hợp và phân lớp đối tƣợng, xấp xỉ hàm, tối ƣu hóa, định lƣợng vector, nhận dạng, dự báo, phân tích và xử lý dữ liệu, phân cụm dữ liệu, Mạng nơron nhân tạo thực hiện các bài toán tối ƣu đã đạt đƣợc hiệu quả cao và đáng tin cậy. Việc ứng dụng mạng nơron nhân tạo để phân tích và xử lý dữ liệu đã cho thấy nhiều ƣu điểm nổi bật và đã thu đƣợc những thành công to lớn. Vì vậy, “Ứng dụng mạng nơron hỗ trợ phân tích quá trình sản xuất kinh doanh than” đƣợc tôi chọn làm đề tài. Cấu trúc luận văn bao gồm phần mở đầu, ba chƣơng nội dung, phần kết luận và tài liệu tham khảo. [...]... phẩm than 24 Bản chất của hiệu quả sản xuất kinh doanh than Hiệu quả sản xuất kinh doanh than phản ánh mặt chất lƣợng của các sản phẩm than, phản ánh trình độ sử dụng các nguồn lực sản xuất (lao động, máy móc thiết bị, nguyên liệu, tiền vốn…) trong quá trình sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp than Ta có thể hiểu, bản chất của hiệu quả sản xuất kinh doanh than là sự so sánh giữa kết quả đầu ra và các... xuất và kinh doanh than đã xuất hiện để thoả mãn một phần nhu cầu đó, hoạt động của các doanh nghiệp gọi là sản xuất kinh doanh Những hoạt động này tạo ra sản phẩm than thoả mãn nhu cầu của ngƣời tiêu dùng nhằm thu đƣợc lợi nhuận 2.1.1 Hiệu quả sản xuất kinh doanh than Khái niệm Hiệu quả sản xuất kinh doanh than là một phạm trù kinh tế phản ánh trình độ sử dụng các nguồn lực sản xuất, trình độ tổ chức... ĐỘNG SẢN XUẤT KINH DOANH Ở CÔNG TY THAN 2.1 Cơ sở lý thuyết của phân tích hiệu quả sản xuất kinh doanh than Một doanh nghiệp dù lớn hay nhỏ, sản xuất kinh doanh trên bất kỳ lĩnh vực nào đều đòi hỏi phải có hiệu quả thì mới tồn tại và phát triển đƣợc Để sản xuất kinh doanh than đạt hiệu quả, vấn đề phân tích hiệu quả của sản xuất kinh doanh mang một ý nghĩa quan trọng cần đặt lên hàng đầu Nó giúp cho... nhất giữa hiệu quả kinh tế và hiệu quả xã hội Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh than  Đối với nền kinh tế quốc dân Nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh than là nâng cao trình độ sử dụng các nguồn lực, nâng cao trình độ sản xuất và mức độ hoàn thiện của các quan hệ trong cơ chế thị trƣờng Chất lƣợng và hiệu quả sản xuất kinh doanh đƣợc coi trọng hàng đầu trong nền kinh tế thị trƣờng... quả thì các doanh nghiệp thƣờng phải tăng qui mô sản xuất Vì tăng đƣợc qui mô sẽ làm tăng lƣợng sản phẩm, làm giảm chi phí cố định của sản phẩm từ đó sẽ hạ đƣợc giá thành, sản phẩm sẽ tiêu thụ đƣợc nhiều và làm tăng doanh thu cho doanh nghiệp Nhƣ vậy, qui mô sản xuất của doanh nghiệp có ảnh hƣởng rất lớn đến hiệu quả sản xuất kinh doanh Có thể nói, quyết định tối ƣu về qui mô sản xuất kinh doanh chính... sát, tìm hiểu và đánh giá hiện trạng Chƣơng 3: Ứng dụng mô hình SOM trong bài toán khảo sát, phân tích, đánh giá hoạt động sản xuất kinh doanh ở Công ty than Mạo Khê TKV Tìm hiểu về Công ty than Mạo Khê TKV Triển khai ứng dụng mô hình SOM cho bài toán khảo sát, phân tích, đánh giá quá trình sản xuất kinh doanh than Xác định các đối tƣợng dữ liệu phù hợp với bài toán, lựa chọn môi trƣờng và ngôn ngữ cài... đích cuối cùng thì hiệu quả sản xuất kinh doanh đồng nghĩa với lợi nhuận Hiệu quả sản xuất kinh doanh than đạt đƣợc cao hay thấp phụ thuộc vào trình độ tổ chức sản xuất và trình độ quản lý của mỗi doanh nghiệp than Trong điều kiện xã hội ngày càng khan hiếm nguồn lực và qui luật cạnh tranh khắc nghiệt của nền kinh tế thị trƣờng, các doanh nghiệp than phải khai thác, tận dụng triệt để và tiết kiệm các... chỉ đạt đƣợc hiệu quả kinh tế cao khi nào kết 25 quả thu đƣợc lớn hơn chi phí bỏ ra, chênh lệch này càng lớn thì hiệu quả kinh tế càng cao và ngƣợc lại Doanh nghiệp sản xuất kinh doanh than là một tế bào của xã hội, là một bộ phận cấu thành của nền kinh tế quốc dân Vì vậy, hiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp than phải đặt trong mối quan hệ mật thiết chung của của toàn nền kinh tế quốc dân Phải... các chỉ tiêu nhƣ: sản lƣợng than, doanh thu, lợi nhuận Các yếu tố nguồn lực đầu vào bao gồm: lao động, chi phí, tài sản và vốn Trong quá trình sản xuất kinh doanh than, các doanh nghiệp than quan tâm nhất chính là vấn đề hiệu quả Dù doanh nghiệp có doanh thu lớn, sản lƣợng cao nhƣng không có hiệu quả thì doanh nghiệp vẫn không tồn tại đƣợc, vậy hiệu quả là vấn đề sống còn của các doanh nghiệp Hiểu... Nhân tố quản trị doanh nghiệp Quản trị doanh nghiệp là việc xác định cho doanh nghiệp một hƣớng đi đúng đắn trong môi trƣờng kinh doanh ngày càng biến động Định hƣớng đúng đắn là cơ sở để đảm bảo hiệu quả lâu dài của doanh nghiệp, nó có thể làm cho doanh nghiệp phát triển hoặc ngƣợc lại  Quản trị về qui mô sản xuất kinh doanh Qui mô sản xuất của doanh nghiệp đƣợc đo bằng sản lƣợng và doanh thu Muốn . sở lý thuyết của phân tích hiệu quả sản xuất kinh doanh than 23 2.1.1. Hiệu quả sản xuất kinh doanh than 23 2.1.2. Những nhân tố ảnh hƣởng tới hiệu quả sản xuất kinh doanh than 26 2.1.3. Một. HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ THỊ PHƢƠNG ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON HỖ TRỢ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT KINH DOANH THAN Chuyên nghành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60 48 01 LUẬN. CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LÊ THỊ PHƢƠNG ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON HỖ TRỢ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT KINH DOANH THAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái