# 河南农业大学本科毕业论文（设计）开题报告

## 基本信息

- **学院**：软件学院
- **专业**：数据科学与大数据技术
- **班级**：22级11班
- **学号**：2210121330
- **学生姓名**：张硕
- **指导教师**：孙昌霞、李天格
- **题目名称**：基于中国企业员工缺勤分析、解释与预测系统设计与实现

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## 选题目的与意义

**研究目的：**

随着企业数字化转型的深入推进，人力资源管理正从经验驱动向数据驱动转变。员工缺勤作为影响企业运营效率、排班稳定性和管理成本的重要因素，其背后不仅包含工作负荷、健康状况、家庭责任等客观因素，也与员工主观感受到的工作要求、工作资源和个人资源密切相关。本课题旨在构建一个面向中国企业管理场景的员工缺勤分析、解释与预测系统，通过多维特征工程、机器学习建模、聚类分析和 `JD-R`（工作要求-资源）理论解释，帮助管理者识别缺勤风险、理解缺勤成因并辅助制定干预策略。

**研究意义：**

从理论层面来看，本课题将心理学中的 `JD-R` 模型引入员工缺勤分析场景，用来回答“为什么员工会缺勤”这一关键问题。传统缺勤研究往往停留在统计描述或单一因素分析层面，难以系统解释高工作要求、低工作资源、个体心理资源不足与缺勤行为之间的关系。本研究将工作要求、工作资源、个人资源、工作倦怠和工作投入等变量映射为可计算的数据字段，并进一步构建复合指标，使心理学理论能够在系统中被量化、被展示、被验证，从而为缺勤行为研究提供更具解释力的分析框架。

从实践层面来看，本课题具有较强的应用价值。员工缺勤不仅会影响生产与服务效率，还可能反映员工在加班、通勤、夜班、健康风险、家庭压力和组织支持等方面的真实困境。通过本系统，企业能够识别导致缺勤的关键因素，理解高缺勤群体的特征差异，并基于预测结果和解释结果进行精细化管理。例如，当系统发现“高工作要求 + 高倦怠 + 低资源支持”的组合更容易带来高缺勤时，管理者可以针对性地优化排班、加强支持或改善工作环境。

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## 论文主要内容

### 1. 数据概览与全局统计分析

本研究首先围绕中国企业员工缺勤事件模拟数据集开展探索性分析。数据集当前包含 `12000` 条缺勤事件记录，覆盖 `2575` 名员工、`180` 家企业和 `7` 个行业。系统将展示样本总量、员工覆盖数、平均缺勤时长、高风险事件占比等核心指标，并从月度趋势、星期分布、季节分布、请假类型和请假原因等角度对缺勤现象进行整体描述，为后续分析提供事实基础。

### 2. 多维特征挖掘与影响因素分析

本研究的第二个核心内容是识别影响缺勤时长的关键因素。系统通过树模型特征重要性、相关性热力图和群体对比分析，对加班通勤压力、健康风险、请假类型、慢性病史、家庭负担等变量与缺勤时长之间的关系进行量化分析。同时，系统支持按行业、班次、岗位序列、婚姻状态和慢性病史等维度比较不同群体的平均缺勤差异，为企业开展精细化管理提供依据。

### 3. `JD-R` 理论驱动的缺勤解释分析

这是本研究最重要的理论创新内容。系统将 `JD-R` 模型引入员工缺勤分析，构建工作要求、工作资源、个人资源、工作倦怠和工作投入等变量体系，并进一步形成工作要求指数、工作资源指数、个人资源指数、`JD-R` 平衡度等复合指标。基于这些指标，系统从两个路径解释缺勤行为：一是健康损伤路径，即高工作要求通过提升工作倦怠而增加缺勤风险；二是激励路径，即较高的工作资源和个人资源通过提升工作投入而降低缺勤风险。该模块能够帮助论文从“相关性发现”上升到“理论化解释”。

### 4. 员工缺勤风险预测与可解释分析

本研究的第四个核心内容是构建缺勤预测模型，解决“未来会怎样”的问题。系统基于随机森林、GBDT、Extra Trees、XGBoost 等传统模型以及时序注意力融合深度学习模型，对单次缺勤时长进行预测。当前深度学习模型以 `8` 步历史缺勤事件窗口为基础，将 `15` 个序列特征与 `13` 个静态特征进行融合建模。在系统层面，用户输入关键业务字段后，系统返回预测缺勤时长、风险等级、风险概率、推荐模型和置信度，并通过 `SHAP` 局部解释展示本次预测中哪些因素在推高或降低缺勤风险。

### 5. 员工画像与群体聚类

本研究的第五个核心内容是利用 `K-Means` 聚类算法对员工进行分群，展示不同群体在年龄、司龄、加班、通勤、BMI 和缺勤等方面的典型特征。系统可自动生成群体名称和群体说明，例如“高压通勤型”“稳定低风险型”“轮班负荷型”等，并通过雷达图、散点图和统计表格展示聚类结果。该部分有助于从人群层面发现缺勤模式差异，为企业实施分层管理策略提供依据。

### 6. 系统设计与实现

本研究最后将上述分析与算法能力集成为一个完整系统。系统采用前后端分离架构，后端使用 Python Flask 框架提供数据、理论分析、预测和聚类接口，前端使用 Vue 3、Element Plus 和 ECharts 实现可视化展示与交互。系统页面包括数据概览、影响因素分析、`JD-R` 理论分析、缺勤预测和员工画像五个核心页面。后端通过 `api - services - core` 分层组织业务逻辑，前端通过路由和页面组件组织界面结构，最终形成一个既能做展示、又能做分析、还能做理论解释的综合性毕设系统。

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## 主要技术路线或方法

### 技术架构

本研究采用前后端分离架构设计。后端使用 Python 作为主要开发语言，基于 Flask 构建 RESTful API；利用 pandas 和 numpy 完成数据处理，利用 scikit-learn 和 XGBoost 完成传统模型训练与群体分析，利用 PyTorch 完成深度学习时序建模。前端使用 Vue 3、Element Plus 和 ECharts 实现页面展示、图表交互与结果可视化。数据存储采用 CSV 文件与模型文件并行管理的方式，便于数据生成、训练与部署。

### 算法与理论方法

在方法层面，本研究将数据驱动方法与心理学理论方法结合起来。首先，基于业务规则和企业场景生成中国企业员工缺勤事件数据集，并补充 `JD-R` 理论相关字段。其次，在特征工程阶段构建加班通勤压力指数、健康风险指数、家庭负担指数、缺勤历史强度等业务衍生变量，同时构建工作要求指数、工作资源指数、个人资源指数、`JD-R` 平衡度、倦怠风险指数和工作投入指数等理论复合指标。再次，在建模阶段采用多种传统树模型与时序深度学习模型完成缺勤时长预测，并通过模型对比评估不同方法的效果。最后，在解释阶段引入 `SHAP` 方法，从全局和局部两个层面说明模型为何做出当前预测，并将结果按 `JD-R` 理论维度聚合，增强解释性。

### 开发流程

本研究采用迭代开发方式推进。首先完成需求分析与文献梳理，明确系统功能范围、研究问题与理论基础；其次完成数据集生成逻辑、字段设计、接口设计和页面原型设计；随后实现数据概览、影响因素分析、`JD-R` 分析、预测和聚类等模块；再进行模型训练、接口联调与前端集成；最后开展功能测试、结果分析、论文撰写与答辩准备。整个过程强调“代码实现与论文表达同步”，确保文档、系统和实验结果保持一致。

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## 预期结果

### 系统成果

本研究预期完成一个功能完整、结构清晰、适合答辩展示的员工缺勤分析、解释与预测系统。系统将能够完成缺勤统计展示、趋势分析、关键因素挖掘、`JD-R` 理论解释、单次缺勤预测、`SHAP` 解释和员工群体画像展示等任务，形成覆盖“统计 - 分析 - 解释 - 预测 - 画像”的完整功能链条。

### 模型与分析成果

在结果层面，预期形成一套较完整的缺勤分析方法体系：通过特征重要性与相关性分析识别影响缺勤的核心因素；通过 `JD-R` 维度分析、倦怠/投入分析和双路径分析解释缺勤形成机制；通过传统模型和深度学习模型完成缺勤时长预测；通过 `SHAP` 解释说明模型结果；通过聚类分析识别不同员工群体的缺勤模式。上述结果将共同支撑论文的研究结论与管理建议。

### 论文成果

本研究预期完成一篇结构规范、逻辑清晰、与系统实现一致的本科毕业论文。论文将系统阐述研究背景、理论基础、系统设计、算法实现、实验分析和总结展望，并突出本课题在“`JD-R` 理论与员工缺勤分析结合”“可解释预测分析”“系统化实现”三个方面的特色。

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## 进度安排

本研究将严格按照以下时间表进行，确保项目按时高质量完成：

**第一阶段：开题准备（2025.12.22-2026.01.18）**

在此阶段，主要任务是确认论文题目、梳理研究问题并明确理论与技术路线。重点包括查阅员工缺勤分析、组织行为、机器学习预测和 `JD-R` 理论等相关文献，明确系统功能边界与研究重点，完成开题报告撰写并根据指导意见修改完善。

**第二阶段：系统设计与原型开发（2026.01.19-2026.03.01）**

在此阶段，主要任务是完成系统总体设计和关键模块原型开发。包括数据字段设计、接口设计、页面原型设计、数据生成逻辑实现、基础分析接口实现，以及前端基础页面搭建，验证技术方案的可行性。

**第三阶段：系统开发与论文撰写（2026.03.02-2026.03.31）**

在此阶段，主要任务是完成系统核心功能开发和论文初稿撰写。重点包括传统模型与深度学习模型训练、`JD-R` 分析模块实现、`SHAP` 解释模块实现、预测页面与聚类页面完善，以及论文章节的逐步撰写。

**第四阶段：测试优化与答辩准备（2026.04.01-2026.05.10）**

在此阶段，主要任务是开展系统测试、结果分析、论文修改和答辩准备。包括功能测试、接口测试、实验结果整理、论文格式调整、答辩 PPT 制作与模拟答辩演练，确保系统成果与论文材料能够支撑正式答辩。

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## 参考文献

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