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6.5.2 数量n与吉尔布雷斯的动作研究
内容提要：弗兰克•吉尔布雷斯的理论包括时间研究和动作研究。时间研究就是研究在一定时间内合理的作业量，即定额，是一种定量管理。动作研究是将动作分解为最小单位，研究各种工作所需要的最少动作组合，消除无用动作，增加产出数量。弗兰克•吉尔布雷斯说："世界上最大的浪费，莫过于动作的浪费。"
没有动作研究的定额，定额数量不准确，不易于控制。太少的定额，容易完成，但产量下降；太多的定额不能完成，生产计划失败。没有定额的动作研究就没有目标，没有目标就不能进行目标管理，产出不确定。从广义动量定理Fαt=nmV的角度说，动作研究就是消除无用动作，节省力量F和时间t，从而在相同的情况下，产出更多的数量n。从系统思考的角度说，定量管理是一个负反馈的控制过程，定额为控制的目标，人员通过调整自己的行为使产出与目标相同。
吉尔布雷斯夫妇改进了泰勒的方法，泰勒方法称为"工作研究"，而他们的方法称为"运动研究"。其差别在于，泰勒是基于在生产线上找工人作实验的方法，吉尔布雷斯夫妇发明了一个"动素"的概念，把人的所有动作归纳成17个动素，如手腕动作称为一个动素，就可以把所有的作业分解成一些动素的和。对每个动素做了定量研究之后，就可以分析每个作业需要花多少时间。
动作分析
动作分析的意义：在缜密分析工作中的各细微身体动作（Motions），删除其无效动作，促进有效动作。在相同力量F和时间的投入下，减少力量和时间的浪费，输出的数量会增加。
动作分析的目的：
1）发现人员在动作方面的无效或浪费，简化操作方法，减少疲劳，进而订立标准操作方法。
2）发现空闲时间，删除不必要的动作，进而预定动作时间标准。
动作研究主要包括三种方法，它们是目视动作分析、动素分析和影片分析，三种方法的分析精度逐渐加强。目视动作分析：即以目视观测方法而寻求改进。动素分析：细分动作之构成要素，得到17种动素，将工作中所用之各动素逐项分析，谋求改进。影片分析：即以摄影机对各操作拍撞成影片，回放影片而加以分析。影片分析因其拍摄速度不同，又可分为细微动作研究及微速度动作研究两种。
动作研究是把作业动作分解为最小的分析单位，然后通过定性分析，找出最合理的动作，以使作业达到高效、省力和标准化的方法。吉尔布雷斯把手的动作分为17种基本动作，如拿工具这一动作可以分解成17个基本动素：寻找、选择、抓取、移动、定位、装备、使用、拆卸、检验、预对、放手、运空、延迟（避免）故延（可避免）、休息、计划、夹持等。动作研究是研究和确定完成一个特定任务的最佳动作的个数及其组合。弗兰克·吉尔布雷斯被公认为"动作研究之父"。
由于人类身体各种部位动作耗费的能力和时间不同，于是便产生了人体最佳的动作顺序。比如对于手的活动来说，手指的动作比手腕动作经济，手腕动作比前臂动作经济，越经济的动作所需时间越短，所耗费的体力越少。手部活动的最佳顺序为：手＞手腕＞前臂＞上臂＞肩＞躯体＞腰；足部活动的最佳顺序为：足＞腿；眼部活动的最佳顺序为：眼＞头＞躯体。根据动作的经济原则，尽量使用最经济的动作方式，减少力量和时间的浪费，从而增加产出数量（如图6-49所示）。
图6-49 人体最佳动作顺序
吉尔布雷斯对动作的经济原则有4点要求：
1）两手应尽量同时使用，并取对称反向路线。
2）动作单元要尽量减少。
3）动作距离要尽量缩短。
4）尽量使工作舒适化。
同时使用双手可以增加力量F，从而增加成果nmV。这和《五轮书》中的"既有双刀何不用双刀，武器尽出，胜算大矣。"所阐述的道理是一样的。减少不必要的动作和减少动作距离可以节省时间t，从而增加产出量。工作舒适化可以减缓工人的疲劳感，相对的延长了工人可以高效工作的时间，从而增加产出量。
可以通过动作改善ECRS四工具对动作进行改善。ECRS分析法是工业工程学中程序分析的四大原则，用于对生产工序进行优化，以减少不必要的工序，达到更高的生产效率。ECRS，即取消（Eliminate）、合并（Combine）、调整顺序（Rearrange）和简化（Simplify）。
取消（Eliminate）：作业要素能完成什么，完成是否有价值？是否必要动作或作业？为什么要完成它？该作业取消对其它作业或动作是否有影响。
合并（Combine）：如果工作或动作不能取消，则考虑能否可与其他工作合并，或部分动作或工作合并到其它可合并的动作或作业中。
重排（Rearrange）：对工作的顺序进行重新排列。
简化（Simplify）：指工作内容和步骤的简化，亦指动作的简化，能量的节省。
运用ECRS四原则，可以帮助人们找到更好的效能和更佳的工序方法。
在锡焊的作业中，改善之前需要5步骤，改善之后只需要三步骤，锡焊作业时间大大减少，产出数量显著增加。在改善之前，需要做的步骤是：1）左手取工件放在操作台上，右手空手等待；2）左手拿起焊丝，右手拿起电烙铁；3）左手锡焊，右手锡焊；4）左手放下焊丝，右手放下电烙铁；5）左手将工件放入成品箱，右手空手等待。从动作过程中可以看到左手有2步骤在空手等待，没有达到"两手应尽量同时使用"的原则，可以通过重排的方法合理分配两手的动作，将"拿起焊丝"的工作分配给右手；"取工件放在操作台上"、"空手等待"和"拿起电烙铁"的步骤可以按照"动作单元要尽量减少"的原则进行取消；"拿起电烙铁"的步骤按照"动作单元要尽量减少"的原则进行取消和简化，使用固定操作台来固定电烙铁（如图6-50所示）。
图6-50 锡焊作业的改善
吉尔布雷斯对砌砖方法进行了研究，使得工人每人每小时的砌砖速度从120块上升到350块，工作效率是以前的2.92倍，效率提升192%，增加了产出数量（如表6-5所示）。
表6-5 砌砖作业的改善
那么他是如何做到的呢？
吉尔布雷斯教会工人使用双手进行工作。他对砌砖动作进行了研究，消除了不必要的动作，将原来的18个动作压缩为5个，在某种情况下，甚至可以减少为2个。他设计了可调整高度的脚手架和放置砖块的框架，减少了动作的距离，使得工人不必每次弯腰拿砖，使得工作更舒适化。通过以上这些方法，这样工人的砌砖速度得到了很大提升，使得产出量增加。
定量管理：
时间研究就是研究各项作业所需的合理时间，亦即在一定时间内所应达到的或合理的作业量。进行时间研究的目的，是为了制定作业的基本定额。吉尔布雷斯夫妇指出，收益分享制和奖金制存在的一个通病，就是它们在完成作业所需的时间规定上都缺乏科学的依据，因而对作业过程就无法给予合理的指导和控制。而这一点，对雇主和工人双方来说都是极为重要的。
对于相同的产品，如果每个人可以产出的数量都不相同，那么在管理上就不容易控制。对于不同的产品，如果没有准确的定额，那么它的产量的波动就会影响整个生产线的产量波动，不利于生产线的管理。在丰田生产方式和精益生产上，定额管理和生产节拍相结合来制定每个环节的产出速度。比如张三每小时产能是18到20套，而李四每小时产能是15到18套，产出的不确定增加了控制的难度，而当生产线越长，生产环节越多，这种不确定性带来的混乱越强烈，以至于生产难以管理（如表6-6所示）。
表6-6 作业成果差距
所以定额管理对于提高系统产出和稳定非常重要。吉尔布雷斯夫妇认为，要取得作业的高效率，以实现高工资与低劳动成本相结合的目的，就必须做到：
第一，要规定明确的高标准的作业量——对企业所有员工，不论职位高低，都必须规定其任务；这个任务必须是明确的、详细的，并非轻而易举就能完成的。他们主张，在一个组织完备的企业里，作业任务的难度应当达到非第一流工人不能完成的地步。
第二，要有标准的作业条件——要对每个工人提供标准的作业条件（从操作方法到材料、工具、设备），以保证他能够完成标准的作业量。
第三，完成任务者付给高工资——如果工人完成了给他规定的标准作业量，就应付给他高工资。
第四，完不成任务者要承担损失——如果工人不能完成给他规定的标准作业量，他迟早必须承担由此造成的损失。
上述内容是指要科学地规定作业标准和作业条件，实行刺激性的工资制度。其中，作业标准和作业条件必须通过时间研究和动作研究才能确定下来，而这种刺激性的工资制度，也就是差别计件工资制。
从系统思考的角度说，定额是负反馈模型，定额的数量是系统的目标，工人通过广义动量定理产生成果n，产出成果通过检查返回到输入，然后通过定额-成果就可以获得这个工人与定额的偏差。如果偏差大于0，即工人没有完成定额，那么控制策略就是惩罚工人，以期他可以调整自己的行为来完成偏差。如果偏差小于0，即工人超额完成定额，那么控制策略就是奖励，以期他可以保持自己的行为（如图6-51所示）。
图6-51 定额管理框图
在世界三大生产理论，流水线生产、精益生产（包括丰田生产方式）和TOC制约理论中，生产工人只需完成定额目标即可，不需要超额完成定额，因为对于生产线来说，系统的产出由瓶颈决定，局部的效率只能产生库存，而库存是负债。
对于各种事物应该如何量化呢？
道格拉斯•W•哈伯德在其著作《数据化决策》中给出了答案，他认为量化就是减少不确定性，是优化问题的有效手段。哈伯德认为任何事物都可以量化，比如通过随机抽样和控制实验等手段实现量化的目的。他在书中举了一个"五人法则"的例子，通过对五个人的抽样，就能得到置信水平大于90%的结果。他在书中写到："假设你考虑为你的业务增加更多的远程办公系统，此时，一个相关因素是每个雇员每天花在通信上的平均时间是多少。
你或许会在全公司范围内进行一次正式调查，但那太费时费钱，而且你并不需要太精确的结果。如果你只是随机地挑出5个人，那样是不是更好些？现在，你就闭着眼睛从员工名录中挑几个名字吧。然后把这些人叫来，问他们每天用于通信的常规时间是多少。一个人的回答算一个数据，当你统计到5个人时就停止。
现在假设你得到的值是30分钟、60分钟、45分钟、80分钟和60分钟，其中最大值和最小值分别为30和80。因此所有员工用时的中间值，有93.75%的可能在这两个值之间，我把这个方法叫做'5人陆则'。5人法则简单实用，而且在统计学上有着广泛应用，样本数量也比你以前估计的数量要小，但适用范围大，确实算得上一种优良的量化方法。仅仅5个随机样本就可获得到93.75%的确定性，这看起来似乎是不可能的，但事实就是这样。该方法之所以有效，是因为它估计的是群体的中间值。所谓'中间值'，就是群体中有一半的值大于它，而另一半值小于它。如果我们随机选取5个都大于或都小于中间值的数，那么中间值肯定在范围之外，但这样的机会到底有多大呢?
随机选取一个值，根据定义，它大于中间值的机会是50%，这和扔硬币得到正面的机会是一样的。而随机选取5个值，恰好都大于中间值的机会，和连续扔5次硬币都得到正面是一样的，因此机会是1/32，也就是3.125%。连续扔5次硬币都得到反面的机会也一样，所以扔5次硬币不会得到都是正面或反面的机会就是100%-3.125%×2，也就是93.75%。因此，在5个样本中，至少有一个大于中间值且至少有一个小于中间值的机会就是93.75%，如果保守一点，可以取整，即93%甚至90%。一些读者或许会记得小样本的统计学课程，当中的方法比5人法则复杂多了，但是结果却好不到哪儿去。"
他在书中还举了其他很多例子，比如诺贝尔物理学奖获得者恩里科·费米如何通过碎纸片飘过的距离预估第一枚原子弹的爆炸当量，如何预估芝加哥调音师的数量，费米估算法提供了量化复杂问题的方法。书中还举了古希腊人埃拉托色尼如何在图书馆内就计算出了地球的周长；9岁小女孩如何只花费10美元就揭穿了医学谎言等等。
量化是在数量上减少不确定性的观测结果，或者简单点说，量化就是减少不确定性。20世纪40年代克劳德·香农将信号中不确定性的减少量作为信息的数学定义，新的信息减少了接收者的一些不确定性。香农对信息的定义是："信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。"而逆香农信息的定义是："信息是确定性的增加"。量化就是减少了不确定性，也就是增加了确定性。信息系统就是广义的通信系统，泛指某种信息从一处传送到另一处所需的全部设备所构成的系统。1948年香农在题为《通讯的数学理论》的论文中系统地提出了关于信息的论述，创立了信息论。由于现代通讯技术飞速发展和其他学科的交叉渗透，信息论的研究已经从香农当年仅限于通信系统的数学理论的狭义范围扩展开来，而成为现在称之为信息科学的庞大体系。
谷歌广告系统是世界上最赚钱的系统，那么谷歌如何量化网民的需求，从而减少不确定性，实现广告的精准投放呢？量化过程就是个网民通过google引擎搜索"手机"时，那么就表明他对"手机"这个关键词感兴趣，而谷歌就可以在其搜索到的界面中嵌入手机商家的广告，而不是洗衣机的广告。通过关键词，谷歌量化了网民的需求，减少了广告投放的不确定性，从而更有效的连接了网民和商家。手机商家不是按照广告的显示次数，而是按照广告的点击量付费，这就使得谷歌的广告比其他传统广告，以及其他的互联网广告先进的多。手机商家按照广告点击量付费，然后可以量化自己由于这些广告带来多少利润。比如每10000次点击量可以带来100元的利润，而每次点击的付费是0.005元。那么每次广告带来的利润是0.01元，利润大于广告成本，量化的结果告诉厂家在google投放广告有利可图，所以手机商家的策略就是坚持在google投放广告。谷歌广告系统通过复杂的算法，准确而自动地连接网民和商家，使得谷歌广告系统成为了最赚钱的系统。
