Python辦公自動化對教務辦公效率提升的研究

曹夢川

（寧夏職業技術學院，寧夏 銀川 750021）

0 引 言

隨著信息技術的快速發展，越來越多的地方政府、企業、學校開展實用了無紙化辦公，相比以往的辦公模式，OA系統已經成為各大公司的標配，具有強大的便捷性，但是在某一些情景下，例如疫情數據上報、員工信息填報、員工信息匯總等相關工作還是需要大量的人工進行處理、統計、分析。在面對數據量很小的任務時，這類的辦公形式無法體現弊端，但是當數據量龐大到一定級別的時候，人工處理這些高重復性的任務不僅耗時耗力，還可能會出現錯誤或數據遺漏，對辦公效率影響嚴重。在這個信息化時代，如何快速處理源源不斷的數據已經是現代辦公的主要問題。在各大學校中此類問題最為突出，尤其是在學校的教務部門中，教務人員每天需要處理大量的學生數據，例如寧夏職業技術學院軟件學院全年級的學生已經超過1 200人，學校要求學院每天上報學生情況數據，負責教務的老師一天要處理這些碎片化的數據，效率和準確性來說都很難保證。如何通過辦公自動化來解決大量重復、瑣碎的工作任務，減少信息遺漏，提高工作效率，簡化教務人員的工作內容，是本次的研究的重點。

1 自動化辦公技術

隨著人工智能、大數據等新興科技的快速發展，Python語言也變得主流起來，憑借著Python強大的拓展性和豐富的第三方模塊，不僅受到程序員的熱愛，在辦公自動化領域大顯身手。

辦公自動化（Office Automation, OA）是將計算機技術與現代化辦公結合應用的一種新型的辦公方式。目前而言，辦公自動化沒有統一的定義，凡是在傳統的辦公中使用各種新技術或設備，都屬于辦公自動化的領域。通過實現辦公自動化，可以減少辦公人員重復性工作，有效提升辦公效率。

根據針對多個寧夏當地企業、事業單位調研，大部分OA系統的主要功能是所有業務網上操作，流程無紙化，審批線上化等信息化手段。對于一些日常工作，并沒有給出有效的解決高重復性工作的方案。有些雖然提供了解決方案，但是沒有考慮到教務人員的真實需求，開發出來的需求沒有實用價值，很多工作不得不手工去做。因此加強對自動化替代人工辦公的研究，將重復性高的工作交給機器，優化人員工作，對全面提升各行各業辦公效率有著至關重要的作用。

通過對寧夏職業技術學院軟件學院教務部門的工作內容分析，表格匯總、表格信息處理、表格填報為主要的工作內容。其中部分工作是具有很大的重復性，這樣高重復性的工作，非常適合通過辦公自動化來解決問題。針對教務人員不同的工作內容，設計應對的方案，從而實現質量與效率的提高，同時還可以將信息在各個部門之間進行交流與共享，避免重復索要數據的麻煩。所以辦公自動化對教務辦公的效率提升有著非常重要的作用及幫助。

1.1 技術及樣本的選擇

開發語言選取Python語言，主要原因是Python語言作為人工智能、大數據分析的重要支持語言，具有很強大、免費的“代碼庫”，用戶可以調用集成完整的庫實現自己想要的功能；Python作為腳本語言，和其他語言相比更加簡潔、高效；Python被稱為“膠水語言”，能夠很好的包裝和調用其他語言編寫的庫文件。

Pandas 是Python中一個強大的分析結構化數據的工具集，基礎是Numpy（提供高性能的矩陣運算），提供高性能、易于使用的數據結構和數據分析工具。名字衍生自術語”panel data”（面板數據）和 “Python data analysis”（Python 數據分析）。

MySQL是一個關系型數據庫管理系統，是一種關聯數據庫管理系統，關聯數據庫將數據保存在不同的表中，而不是將所有數據放在一個大倉庫內，就增加了速度并提高了靈活性。

本次研究以寧夏職業技術學院軟件學院教務部門為研究樣本，軟件學院2019級共有5個專業，合計13個班級，共536學生。主要數據來源是以班級為單位提交的各類表格，如個人信息登記表、疫情登記表等；學生相關各類表格，如活動報名表、信息表等。

1.2 辦公自動化的實現

1.2.1 表格匯總的實現

根據軟件學院實際情況分析，教務人員每天需要對13個班級表格進行匯總，平均耗時在10到20分鐘之間，如果涉及到全部年級班級，處理時間約90分鐘左右，人工方式已無法更加快捷的解決此類問題。通過使用Python進行辦公自動化，使用腳本實現表格的匯總，不論多少張表格，都可在1秒內完成匯總，并且信息來源于原始表格，不會出現遺漏或填報串行等情況，匯總后生成新的表格，原始數據表格僅僅作為數據讀取使用，不會對源數據造成不可逆的損壞。

圖1為具體實現思路：

圖1 表格匯總流程

（1）指定需要合并所有表格所在的文件夾絕對路徑，通過Python中OS庫中的walk方法遍歷文件夾里所有文件的名稱，與文件所在的絕對路徑拼接成完整路徑，存放在列表中，用于循環操作文件夾中所有的excel文件。

（2）使用循環調用pandas庫中的read_excel方法分別讀取文件夾中所有的文件，生成對應的dataframe對象。

（3）創建一個新的dataframe對象，用于存儲所有所有excel數據，并設置columns參數為對應表頭信息。將讀取的數據通過循環依次寫入這個新的dataframe對象中。

（4）通過pandas庫中to_excel方法將數據寫入新的excel中，完成合并操作。

具體實現代碼：

獲取文件夾中文件所在的全部路徑

根據樣本數據測試100次顯示，合并文件所用平均時間約為1.3秒

1.2.2 構建學生信息庫

根據調研顯示，因不同的機構或單位定期要求學校提交學生信息，大部分學生信息例如姓名、班級、學號、電話、家庭住址等經常重復填寫，教務人員不得不等各班學生填報完畢后提交上來，然后在進行匯總，因涉及班級眾多，往往在提交的過程階段花費時間最長。

很多學校為了解決此類問題建設了學生信息庫，但是因為使用的技術為前后端技術，學生填寫數據需要通過網頁。當有新的字段需要填報，后臺管理員必須重新設置或修改頁面信息，學生按照要求重新填報；有的服務端沒有實現低代碼化，還需要對頁面進行二次開發以應對新的字段填寫，可以說將簡單的問題復雜化，耗時耗力耗錢，無法有效的解決問題。

然而在通過表格的自動化匯總的實現后，本質來說，這個合成后的表格就是一個完整的數據集，可以使用該數據集在MySql中構建一個學生信息庫，那么就將對數據庫的維護轉變成了對excel的維護，如果填報的表沒有新的字段出現，可以直接使用Pandas中的to_sql方法，將現有的數據信息全部寫入至對應的數據庫表中。從而快速完成學生信息庫的建設。

但是在面臨新的字段信息的時候，會存在一個運行時間的問題，如果采用常規循環嵌套的方法，一條一條數據進行比對，每個字段也需要去比對，那么所花費的時間復雜度O（），完成的時間遠超人工手動完成的時間，這樣做反而適得其反。

解決思路：

（1）在學生填表階段，不需要設置特別多字段的表格，只需要學生填寫學號和新字段信息。

（2）對上交的表格進行合并，存放在dataframe對象中，不進行生成新表格和數據庫寫入的操作。

（3）在數據庫中對應表中創建新字段，根據dataframe對象中學生學號作為查找的關鍵key，使用MySql中update方法通過學生學號作為主鍵索引更新數據。

MySql數據庫根據主鍵索引所采用的是聚集索引，聚集索引的葉子節點就是數據節點，從上至下遍歷一次B+樹，直到找到具體的主鍵，拿到葉子結點存儲的數據。時間復雜度為O（），符合自動化辦公中快速的這一特點的要求。

根據樣本數據經過100次測試顯示，對學生信息庫進行數據更新的平均用平均時在1.2秒主鍵索引模式如圖2所示。

圖2 主鍵索引模式

具體實現代碼：

1.2.3 表格自動填報

在建立好學生信息庫后，即可用信息庫中的數據完成學生報表的自動填報功能。根據不同的報表要求，從信息庫中選取相關字段，自動寫入excel中。遇到根據班級分別上報的情況，可通過將班級作為班級作為一個sheet，分別將各個班級寫入對應sheet。

具體實現思路：

（1）使用Pandas中read_sql()方法直接讀取對應數據信息，得到一個dataframe對象。

（2）使用Pandas中loc進行切片，獲取所需要的字段，并生成新的dataframe對象。

（3）使用groupby()方法對切片后的數據按照班級進行分組。

（4）通過to_excel方法將同一組別的數據寫入到一張sheet中，循環至所有組別寫入完畢。

根據樣本數據測試100次顯示，19級全體學生填寫疫情登記表所用平均時間為4秒。

代碼實現：

2 結 論

通過多次實驗，自動化辦公為教務人員提升的辦公效率的成效是非常明顯的：（1）匯總表格平均用時在1.3秒。（2）數據信息庫的更新平均用時在1.2秒。（3）自動填報報表從已有的信息庫中所用時4秒。（4）該研究結果解決了大部分需要重復去做的工作，實現了辦公自動化。

優化教務辦公，用機器替代人工是實現高效辦公的必要途徑，但是在自動化具體實現方面必須立足于實際需求，依據真實需求設計相應功能，才能真正實現辦公自動化。