工时研究
工时研究目的在于合理确定工作定额。泰罗津津乐道的工时研究实例，就是在伯利恒进行的搬运生铁实验。泰罗之所以挑选这项工作，是“因为它是工人操作中最原始、最初步形式的劳动”。他挑选这一事例是为了表明，“在几乎所有的机械工艺上，构成每个工人动作基础的科学是这样的深广，即使是实际上最胜任这项工作的工人，也不可能（不论是由于缺乏教育或是由于智力上的低能）懂得这门科学。”
当时，伯利恒有一个75人的生铁搬运小组，每人每天装货约12.5吨。泰罗通过工时研究，计算出每个生铁搬运工每天能够搬运的定额为47～48吨。要达到提高定额这一目的，而且要使工人不致因任务过重而罢工，做到管理人员不同工人发生任何争吵，使工人们在以新的47吨的速度干活时比过去以12.5吨的速度干活感到更为高兴和更为满足，这就是泰罗想要达到的目的。
泰罗的具体方法如下：首先，他安排一位聪明的、受过大学教育的管理人员来跟踪搬运生铁的具体过程，在一个“头等工人”以最快速度进行工作时，用秒表准确记录一天的工作过程。在准确测时的基础上，把工作分解成小的基本动作，研究这些动作的最合理、最省力的具体做法，再把各个基本动作所耗费的时间联系起来，求出正常工作的速率，进而计算出标准定额。另外，还要估算出一天中休息时间应占的百分比，以及为意外情况或不可避免的迟延而留出相应的时间。然后，在工时研究的基础上，对工人的操作动作进行设计，用科学的方法合理安排工作程序、操作技巧以及进展速度，减少不必要的体力消耗，省略多余的动作，节约工人的劳动。再次，恰当地挑选实验对象，他挑选了一位人称“斯密特”的外籍移民工人，让他严格按照管理人员的指示进行工作，由一名拿着秒表的管理者掌握斯密特工作中的动作、程序和间隔休息时间。这样，斯密特在一天之内完成了47.5吨生铁的搬运工作，其工资也由过去的1.15美元增加到1.85美元。在这种实验里，秒表成了必不可少的工具，因而，泰罗也就有了“秒表骑士”的雅号。
在搬运生铁实验中，泰罗发现了一个重要的现象，就是工人干活时的疲劳程度与他完成的工作量不成正比。人们一般会想当然地认为，干活越多，疲劳程度越高。但泰罗却在实地测量中发现，并不是干活越多就越累，有的工人可能只搬了10吨生铁就精疲力竭，而有的工人可能搬了20吨也若无其事。为了弄清其中的奥妙，泰罗的助手巴思把工作中的所有可能导致疲劳的影响因素都汇出曲线图，用数学方法寻找答案。最后的结论是：工人的疲劳程度与负载的间歇频率相关，而不是与负荷重量相关。由此，泰罗发现了一个合理安排工人负载的新思路，可以在不增加疲劳程度的前提下大大提高工作量。
泰罗强调，工时研究和工作分析绝对不是让工人拼命，而是要找出一个工人“正常”工作时的标准定额。他告诉大家，“在这些实验中，我们并不想去探索一个人在一次短促突击或三两天中最多能干多少活，我们所研究的是在一个整劳动日里，一个头等工人活计的实际构成是什么；一个工人能年复一年地正常地完成一个劳动日的最佳工作量，下班后仍然精神旺盛。”泰罗在搬运生铁实验中的成功做法是，应当尽量避免使工人突击干活，必须按照工人的生理疲劳规律安排工作。他说：“如果施密特为想挣高工资而被允许去冲击那堆47吨生铁，但却未经懂得搬运生铁艺术或科学的人的指导，那么，兴许在一天中他只干到十一二点钟，就累倒了。他不得不持续不断地干活，这使他的肌肉得不到适当的休息时间，而这明明是为复原所绝对必需的。这样，还没干到这一天的早半晌，他就会完全精疲力尽了。但是如果有一个懂得这个规律的人每天监督和指导他干活，直到使他养成一种习惯，能利用适当的间隙休息，他就能在一整天中以平均的速度干活，而不至于使他自己感到过度的劳累。”
泰罗的工时研究取得了成功，但他使用施密特的做法，遭到了社会上各种各样的批评。比如，一位名叫厄普顿·辛克莱的年轻人，写信给《美国杂志》主编，对泰罗提出抗议，说：泰罗“把工资提高了61%，而工作量却增加了362%”。辛克莱认为，这就是剥削，解决问题的根本办法，在于使工人“占有生产工具和生产资料”，这样才能使工人获得他们所做出的劳动的全部价值。泰罗在回答这一批评时，认为辛克莱的批评不是地方，他指出，在他的管理办法下，施密特挣到了更多的钱，但是力气花得并不比过去大。这里面的关键在于：施密特被教会了如何干活，这个方法提高了劳动生产率，使工人省去了无用的劳动。在这个方法下，施密特所增加的收入不是用更艰苦的劳动换来的，因此，这里面不存在剥削。
工时研究为钢铁厂的管理提供了基本依据，它是科学确定定额必不可少的前提，也极大降低了生产成本。同时，这种用秒表研究工时和动作的方式，为工业生产实现标准化、对工人进行科学方法的培训创造了条件。后代的运筹学，追根溯源，就是从工时研究发展而来的。
职业培训和标准化
有了科学的定额，能否完成还需要其他因素。这些条件包括两个方面，一是掌握了科学方法的工人，二是能够实施科学方法的工作条件。
泰罗认为，要使工人能够发挥出其最大能力，必须对工人进行恰当的选择，造就“第一流”的工人队伍。“第一流”工人也被称为“头等”工人，泰罗对这一概念说明道：每个工人只要他愿意努力工作，并选择出适合于他的工作领域，他就能够在其岗位上成为“头等”工人。只有两类人属于“二等”工人：一类是在身体条件上能够工作但却拒绝工作的人；另一类是所选择的工作领域不当，在体力上和精神上都不适宜于做那种工作的人。因而，选择工人是极为重要的。
泰罗反对工人的自主择业。在他看来，让工人自己选择职业，往往会产生失误。例如，在生铁搬运工中，大约每8个人中，只有1个才能成为“头等”工人，其他人无论如何努力，都不能成为“头等”工人。如果让工人自行选择的话，就不可能摆脱其他７人只保留第８个人，因为工人不愿意为了自己的高工资而把肩并肩的工友赶走。所以，对工人的选择必须由管理者进行，让工人自己选择是不理性的。举例来说，许多人都觉得自己有文学天赋，完全让他自主选择，会有不少压根儿不具备写作能力的人进入作家行列。泰罗强调，管理者在选择工人时，必须注意以下三点：第一，适应某一岗位的工人并不难找，各个行业也是如此；第二，被某一岗位选择排除在外的工人，只要他努力，就肯定能找到另外的适当领域，在那里他可以成为“头等”工人；第三，科学管理不能照顾“二等”工人，所谓二等工人，是那些“会唱歌而不愿唱歌的鸟”，照顾他们就是鼓励懒汉。
仅仅挑选出适当的工人，只是成为头等工人的开端。要使工人进入一流行列，必须进行职业培训。泰罗认为，以往对工人培训有一种十分普遍的误解，即认为每个工人在自己所从事的行业上比资方的任何人都更熟练。以前的管理，在这种误解的支配下，总是把具体工作怎样干的细节交给工人自己去琢磨。而工人只能在生产操作过程中逐步摸索技巧，总结经验，形成自己的工作方法。这样做的结果，是工人在技术训练中形成了师傅带徒弟式的传统方式，一个师承一个风格，一套习惯，而且难以使工人真正掌握科学的工作技术。科学管理下的工人培训，目的在于以科学技术取代个人风格，教会工人科学的工作方法。因此，培训必须由称职的教师——管理人员进行，用经过科学分析设计出来的新的操作方法训练工人，直到工人形成按科学规律工作的习惯为止。在这种培训方式下，工人会不会干活，责任不在工人自己，而在管理者。
对工人的初步培训合格后，在工人上岗后的具体操作中，泰罗主张实行指示卡制度。指示卡不是简单的派工单，而是根据工作分析设计出来的详尽的工作操作说明。车间里的速度领班要教会工人使用指示卡，以车工为例，领班要指导工人该用什么工具，使用工具有什么程序，以什么姿势使用工具，以及把工件装上车床的正确方式，还包括车床上进刀装置的调试使用等等。指示卡的内容必须十分详细、具体。如果工人不能恰当掌握指示卡，领班就必须教会工人。即使工人已经学会使用指示卡，但仍有可能不大习惯，或者会不自觉地恢复旧有习惯，所以，领班还必须在实际工作中对工人进行在岗培训，直到工人真正养成按指示卡工作的条件反射式习惯为止。如果工人一直学不会按指示卡工作，则应当由领班负责替工人选择新的工作。
培训针对人，标准化则针对物。要完成按科学方法设定的工作定额，标准化不可或缺。标准化的内容相当多，涉及到与工作任务有关的方方面面，包括工作程序的标准化，工作动作的标准化，工具的标准化，工作场所的标准化，原料的标准化等等。仅仅就工具的标准化而言，泰罗提出的要求是：“在整个工厂和办公室里，工具、装置和用具，直到一件最小的东西，都应是合乎标准的，并应按时加以维修；所有重复进行的操作，都应使它的操作方法规范化。这是至关重要的。这样，遇到发生同样情况时，整个工厂就会使用同样的器具和方法来解决。”再进一步，“不但所有工厂和办公室里的一切工具、用具和设备需要标准化，就连天天要重复做的大量小动作的工作，同样也应该使其方法规范化。”例如，泰罗发现，工厂动力的皮带传动问题，各个工人根据自己的经验，往往会使皮带的松紧不一，影响了皮带拉力。泰罗则在皮带扣上装上了弹簧秤，进行了长达九年的实验，设计了对传动皮带的照管、绷紧的标准操作办法。结果表明，“由有训练的工人，按照标准方法来适当地照管传送皮带，比用普通方法绷紧的皮带，平均来说，拉力要增加一倍。”
标准化和工人培训，是科学管理中的两个基本方面，即人和物两个方面，它为工时研究和科学的定额管理提供了人和物的条件保证。标准化开了以后流水生产线的先声，工人培训开了以后职业教育的先声，对后代的影响极大。
差别计件工资制
管理中的一个重要问题是合理的薪酬。如果高效率没有高工资，再好的方案也是白搭。为此，泰罗设计出一种效率工资——差别计件工资制（differential rate piece work），以解决科学定额下的合理报酬问题。
在泰罗之前，各工厂普遍实行的是普通计件工资制。普通计件工资制的缺陷有二：第一，计件的标准不固定，具有任意性。例如，一个工人每天生产16件产品，假定其每件的计件工资标准是0.15美元，其日工资就是2.4美元。如果他提高生产率，达到每天生产20件产品，他的日工资就会变为20×0.15＝3美元。但是，由于其他工人都拿2.4美元的日工资，而这个工人的3美元日工资就会显得“不公平”。那么，资本家一方就会降低计件工资的单件标准，如将每件0.15美元降为0.12美元。在这种计件标准下，工人决不会努力提高产量，而只会尽可能压低产量。第二，普通计件工资制没有计入固定资产的利用率和资金、材料的周转率。泰罗设计的差别计件工资制，目的就是解决普通计件工资制的缺陷。这一制度的前提，是形成根据工时研究制定的标准定额。然后，按照定额确定每件产品的工资率，而且要把这一工资率固定化。所固定化的每件产品工资额，必须高于原工资水平，低于原成本消耗，并且要加进固定资产利用率和资金、材料周转率的权数。
例如，有某一种产品，假定过去每个工人每天生产10件，其计件标准为每件0.2美元，日工资为2美元。现在根据工时研究制定的标准定额为每天20件，其计件标准可以确定为每件0.15美元。这样，工人完成定额后，每天可得工资3美元，高于他原来的日工资，而厂方的人工成本，由原来的每件0.2美元降低到了0.15美元。但是，对于不能完成定额的工人，则必须降低计件标准，假设某个工人每天只完成了19件产品，其计件标准就应降低到每件0.12美元，其日工资就相应成为19×0.12＝2.28美元。之所以降低其计件工资率，是因为20件的定额标准是经过科学计算能够完成的，另外，他完成产品的件数少，就随之降低了固定资产利用率和资金设备周转率。而对于超过定额的工人，则应提高计件标准，假设某个工人每天完成21件产品，其计件标准就应提高到每件0.16美元，其日工资就相应成为21×0.16＝3.36美元。对超额者提高计件率的道理，同上述完不成任务者降低计件率的道理一样。
差别计件工资制与工时研究、标准化、工人培训密不可分，必须结为一体。泰罗认为，要成功地实行差别计件工资制，必须使工时研究科学化；必须使所有机器设备和工具都维修得很好，并完全标准化；必须对工人进行培训，完不成定额任务必须首先追究计划室和领班的责任。否则，差别计件工资制就会失败。
成本会计法
在逻辑上，从工时研究开始，经过工人培训和标准化，到差别计件工资制，已经构成了完整的生产管理序列。但是，管理必须追求整体效益，因此，还必须把各个单项的管理措施整合起来，进行全面的成本效益核算。
在这一方面，铁路公司有现成的经验，曾任纽约和伊利铁路公司总监的麦卡勒姆创造了一套完整的会计和报告方法。泰罗在斯蒂尔电机公司做咨询时，自己出钱拜铁路会计师巴斯利为师，学来了成本会计法。随后，他把成本会计法用在科学管理之中。泰罗要求，公司的成本报告与业务报告应当同时提出，由公司的计划部门根据报告所列举的成本和进度，调度工作，检查管理，使成本会计核算成为计划与控制的依据。成本会计法的实施，第一次使成本核算摆脱了单纯的财务收支，而成为一种管理手段。从此以后，会计方法进入了管理领域。