弗兰克不仅仅关注建筑业，而是把动作研究扩展到了整个制造业领域。疲劳成为他关注的焦点。在研究疲劳的原因和结果的过程中，他得到了莉莲的帮助。进行疲劳研究首先要分清两种不同的疲劳：一种是由必要的动作引致的疲劳，这是不可避免的，但可以通过改善工作环境和条件降低疲劳程度；另一种是由不必要的动作产生的，这种疲劳可以通过消除不必要的劳动来消除。解决疲劳问题也有两种不同的方法：第一是基础的、常识性的方法。这主要包括：缩短工作时间；使休息更有效，如提供带搁脚凳的靠背椅；改进福利设施，改善工作条件；保证工作的安全性；合理安排工作地点和工具的摆放等。第二是科学试验的方法。这种试验分为两个阶段：第一个阶段是通过动作研究找出最佳的操作方法，并使之标准化；第二个阶段是进行时间测定，借以找出一种最佳的工作和休息的时间组合。这种最佳时间组合的理想标准是：工人的健康状况有好转；工人的技术水平和劳动效率有所提高；工人的工作态度有所改善。在研究疲劳的原因和结果的过程中，他得到了莉莲的帮助。

吉尔布雷斯夫妇探讨了工作、工人和工作环境之间的相互影响。他们认为工人本身的情况及工作环境的条件也会影响工作的进度。作为工人本身，其对工作成绩产生的影响因素有：骨骼、肌肉、满足的程度、信仰、赚钱的能力、经验、疲劳、习惯、健康状况、生活方式、营养状况、体格的大小、技术水平、脾气、训练程度15项。环境对工作成绩的影响则有器械、衣服、颜色、文娱（读书、音乐等）、供热（冷气、通风）、照明、材料的质量、赏罚、所移动的物件的大小、轻重、减除疲劳的设施、周围的条件、工具、工会的规则14项。他们对上述两方面进行了详细的研究以找出提高工人工作效率的最佳方法。吉尔布雷斯还研发了“操作活动轨迹的灯光示迹摄影记录法”技术，这种方法把一个小电灯泡系在工人的手、手指和手臂上，这样随着工人的运动，摄像机就可以在空间里显示灯光的路径。他的“操作活动轨迹的灯光示迹摄影记录法”使用了闪光灯泡，在短片中能够看到动作的加速和减速，看上去是一系列梨形的圆点。吉尔布雷斯发现，要想改进方法，展示正确动作，培训新的操作者，进行这些烦琐而又谨慎的工作是必要的。