第二次作业《解释结构模型应用》

大连海事大学 实实 验验 报报 告告 系 统 工 程 2014 2015 学年第 一 学期 实验名称 基于解释模型在大学生睡眠质量问题的研 究 学号姓名 马洁茹 姚有琳 指导教师 贾红雨 报告时间 2014 年 9 月 24 日 系统工程系统工程 课程上机实验要求课程上机实验要求 实验一实验一 解释结构模型在大学生睡眠质量问题中的研究解释结构模型在大学生睡眠质量问题中的研究 实验名称 基于实验名称 基于 MATLABMATLAB 软件或软件或 C Java C Java 其他语言其他语言 ISMISM 算法程序设计算法程序设计 一一 实验目的实验目的 系统工程课程介绍了系统结构建模与分析方法 解释结构模型法 Inter pretative Structural Modeling ISM 是现代系统工程中广泛应用的一种分 析方法 能够利用系统要素之间已知的零乱关系 用于分析复杂系统要素间关 联结构 揭示出系统内部结构 ISM 方法具有在矩阵的基础上再进一步运算 推导来解释系统结构的特点 对于高维多阶矩阵的运算依靠手工运算速度慢 易错 甚至几乎不可能 本次实验的目的是应用计算机应用软件或者是基于某种语言的程序设计快 速实现解释结构模型 ISM 方法的算法 使学生对系统工程解决社会经济等复杂 性 系统性问题需要计算机的支持获得深刻的理解 学会运用 ISM 分析实际问 题 二二 实验要求与内容 实验要求与内容 1 问题的选择 根据对解释结构模型 ISM 知识的掌握 以及参考所给的教学案例论 文 决定选择与我们生活有关的 大学生睡眠质量问题 2 问题背景 睡眠与我们的生活息息相关 当每天的身体机制在不断运行的过程 中身体负荷不断变大 到了夜间就需要休息 但是同一寝室的同学大多 休息时段不同 有些习惯早睡 有些会由于许多原因晚睡 有些睡眠较 沉不会轻易被打扰 有些睡眠较轻容易被鼾声或者其他声响惊醒 学习 得知 解释系统模型是通过对表面分离 凌乱关系的研究 揭示系统内 部结构的方法 因此 我想尝试通过解释模型来对该问题进行研究分析 3 用画框图的形式画出 ISM 的建模步骤 第一步 找出主要 因素 判断各因素 间直接 相邻 的 关系 第二步 考虑因果 等关系的传递性 建立可达矩阵 第三步 保留可达 矩阵的主要代表因 素 建立缩减矩阵 第四步 缩减矩阵 的层次化处理 第五步 做出多层 递阶的有向图 第六步 建立解释 结构模型 三三 问题背景描述问题背景描述 1 用文字说明问题背景 睡眠与觉醒是人体中枢神经系统中的一种主动节律性活动 被形象化地称为人体的生物钟 大学生的睡眠问题与许多因素有 关 诸如 身体健康状况 学习和就业压力 经济来源担忧程度 恋爱问题 睡眠环境以及睡眠规律性等因素都在影响大学生睡 眠质量 睡眠不佳时 白天可能会出现情绪低落 身体功能 体 力或精神 记忆力 注意力等 受影响 学习效率低下等情况 因此大学生存在不同程度的睡眠质量问题 高校欲改善大学生睡 眠状况 应该把开展相应的心理 睡眠咨询 引导大学生养成良 好的睡眠习惯 鼓励大学生坚持体育锻炼 增强体质等工作 以下摘取自中国知网上某高校老师对该问题的调研究 对象随机化选取 x2 检验被用于数据分析 结果 1 000 名年 龄在 18 22 岁的大学生接受调查 获得有效问卷 937 份 93 7 男 生 255 人 27 2 女生 682 人 72 8 大一学生 598 人 63 8 大二学生 250 人 26 7 大三学生 89 人 9 5 睡眠 不充分 或 很不充分 的占 29 45 每天睡眠在 6h 以下的占 15 8 夜晚 10 点钟以前能开始睡觉的仅占 6 8 影响睡眠质 量的因素中 室友晚睡 动静大 灯光亮 占 36 9 压力大 过于焦虑 占 25 3 白天犯困的占 48 7 学习效率降低的 占 16 8 希望学校能够开展健康教育占 78 2 男女生在绝 大多数睡眠相关问题方面差异均有统计学意义 不同年级大学生 在一些健康问题方面也存在显著性意义 睡眠情况是影响大学生健康相关行为中非常重要的一类 睡 眠质量的好坏对大学生的身心健康 学习能力 控制负向情绪与 社会适应方面起着非常关键的作用 四四 实验步骤实验步骤 1 1 分析影响因素分析影响因素 学生睡眠的质量问题及其相互之间的影响学生睡眠的质量问题及其相互之间的影响 编号编号原因描述原因描述深层原因深层原因 S1S1 地域原因 不适应作息时间地域原因 不适应作息时间 8 98 9 S2S2 学习方面压力过大学习方面压力过大 3 3 S3S3 学习效率低下 兴趣不高学习效率低下 兴趣不高 5 7 105 7 10 S4S4 睡眠环境的安静程度睡眠环境的安静程度 1 1 S5S5 人际关系紧张导致焦虑人际关系紧张导致焦虑 6 6 S6S6 经济问题影响经济问题影响 1 1 S7S7 恋爱问题影响恋爱问题影响3 3 6 96 9 S8S8 健康状况健康状况 1 1 S9S9 性别因素 男女生理和心理情况不一 性别因素 男女生理和心理情况不一 8 8 S10S10 就业 社团事务方等面的影响就业 社团事务方等面的影响 1111 S11S11 玩手机 上网导致晚睡玩手机 上网导致晚睡 5 6 105 6 10 画出系统初始有向图 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8S9 S10 S11 2 2 构造邻接矩阵 构造邻接矩阵 S S 01000110000 10000000000 00010000000 00000000001 00100100100 00000000001 00000100000 00000000001 01001010000 00000000100 00110000000 3 3 求出可达矩阵 程序见附加 求出可达矩阵 程序见附加 4 4 可达集 先行集 起始集 共同级列表可达集 先行集 起始集 共同级列表 SiSi R R sisi A A sisi C C sisi B B sisi 1 11 8 91 8 9 全部全部 1 11 1 2 21 3 5 6 7 8 91 3 5 6 7 8 9 10 11 10 11 3 31 3 5 6 7 8 91 3 5 6 7 8 9 10 11 10 11 2 3 72 3 73 73 7 4 41 8 91 8 9 5 51 8 91 8 92 3 7 10 2 3 7 10 1111 6 61 8 91 8 92 3 5 7 102 3 5 7 10 11 11 7 71 3 5 6 7 8 91 3 5 6 7 8 9 10 1110 11 2 3 72 3 73 73 7 8 81 8 91 8 9 全部全部 1 8 91 8 98 8 9 91 8 91 8 9 全部全部 1 8 91 8 99 9 10101 5 6 8 9 10 1 5 6 8 9 10 1111 2 3 6 10 2 3 6 10 1111 10 1110 11 11111 5 6 8 9 10 1 5 6 8 9 10 1111 2 3 7 10 2 3 7 10 1111 10 1110 11 对可达矩阵进行区域划分后 S1 S8 S9 抽取出来 位于最顶层 抽取 1 8 9 后的层级划分为 SiSi R R sisi A A sisi C C sisi B B sisi 2 23 5 6 7 10 113 5 6 7 10 11 3 33 5 6 7 10 113 5 6 7 10 112 3 72 3 73 73 7 4 4 5 52 3 7 10 2 3 7 10 1111 6 62 3 5 7 102 3 5 7 10 11 11 7 7 3 5 6 73 5 6 7 10 110 1 1 1 2 3 72 3 73 73 7 10105 6 10 115 6 10 112 3 6 10 2 3 6 10 1111 10 1110 11 11115 6 10 115 6 10 112 3 7 10 2 3 7 10 1111 10 1110 11 抽取 4 后 再将剩下的进行层级划分 SiSi R R sisi A A sisi C C sisi B B sisi 2 23 5 6 7 10 113 5 6 7 10 11 3 33 5 6 7 10 113 5 6 7 10 112 3 72 3 73 73 7 5 52 3 7 10 2 3 7 10 1111 6 62 3 5 7 102 3 5 7 10 11 11 7 7 3 5 6 73 5 6 7 10 110 1 1 1 2 3 72 3 73 73 7 10105 6 10 115 6 10 112 3 6 10 2 3 6 10 1111 10 1110 11 11115 6 10 115 6 10 112 3 7 10 2 3 7 10 1111 10 1110 11 因此 可以得知 1 8 9 属于第一层 4 属于第二层 2 3 5 6 7 10 11 属 于第三层级 五五 实验结果实验结果 经过上面分析 可以得到解释结构模型 结论显示 影响大学生睡眠质量 的原因可以分为三层 第一层为 地域原因 作息不习惯 健康状况 性别因 素 男女生理和心理情况不一 第二层为 睡眠环境的安静程度 第三层为 学习方面压力过大 学习效率低下 兴趣不高 人际关系紧张导致焦虑 经济 问题影响 恋爱问题影响 就业 社团事务方等面的影响 玩手机 上网导致 晚睡 这三类因素相互影响 相互制约 不同程度的影响大学生睡眠质量 六六 实验结果分析实验结果分析 有实验结果可以得到解释结构模型图 各层级的关系 第一层 地地域域原原因因 作作息息 不不习习惯惯 健健康康状状况况 性性别别因因素素 第二层 睡睡眠眠环环境境的的安安静静程程 度度 第三层学学习习方方面面压压力力 过过大大 学学习习效效率率低低下下 兴兴趣趣不不高高 人人际际关关系系紧紧张张 导导致致焦焦虑虑 经经济济问问题题影影响响 恋恋爱爱问问题题影影响响 就就业业 社社团团事事 务务方方等等面面的的影影 响响 玩玩手手机机 上上网网 导导致致晚晚睡睡 由图可以知道 大学生睡眠质量问题是一个三级的多级递接系统 影响睡 眠的直接因素是地域因素和作息的不适应 健康状态以及男女本身的生理状态 不同 其次要关系于周边的环境是否嘈杂 如果环境不合适入睡那同样也会影 响休息 最后则是一些自身心理及生活状态的影响 大学生进入大学之后 在 平衡学习的同时 也要参加一些社团活动 在这些事务中受到影响 心理状态 的波动会影响其在休息时是否能很好的入睡 但是这些因素都可以通过自身进 行调节克服 无论主观因素还是客观因素 大学生都应该健康生活 合理休息从而保证 学习效率 杜绝晚睡现象 要轻松无烦恼的入睡 睡眠不好会导致很多身体问 题 因小失大反而会得不偿失 因此 无论如何 积极调整自身状态 克服主 观因素影响 保