Производственная функция и ее свойства. Производственная функция. Понятие и виды 2 производственная функция и ее виды

Производство - основная область деятельности фирмы. Фирмы используют производственные факторы, которые называются также вводимыми (входными) факторами производства..

Производственная функция - это зависимость между набором факторов производства и максимально возможным объемом продукта, производимым с помощью данного набора факторов .

Производственная функция может быть представлена множеством изоквант, связанных с различными уровнями объема производства. Такой вид функции, когда устанавливается явная зависимость объема производства продукции от наличия или потребления ресурсов, называется функцией выпуска.

В частности, широко используются функции выпуска в сельском хозяйстве, где с их помощью изучается влияние на урожайность таких факторов, как, напр., разные виды и составы удобрений, методы обработки почвы. Наряду с подобными производственной функцией используются обратные к ним функции производственных затрат. Они характеризуют зависимость затрат ресурсов от объемов выпуска продукции (строго говоря, они обратны только к ПФ с взаимозаменяемыми ресурсами). Частными случаями ПФ можно считать функцию издержек (связь объема продукции и издержек производства), инвестиционную функцию: зависимость потребных капиталовложений от производственной мощности будущего предприятия .

Существует широкий выбор алгебраических выражений, которые можно использовать для представления производственных функций. Простейшая модель - это специальный случай общей модели анализа производства. Если фирме доступен только один вид деятельности, то производственную функцию можно представить прямоугольными изоквантами с постоянной отдачей от масштаба. Возможность изменять соотношение факторов производства отсутствует, и эластичность замены, безусловно, равна нулю. Это крайне специализированная производственная функция, но ее простота объясняет ее широкое применение во многих моделях .

Математически производственные функции могут быть представлены в различных формах - от столь простых, как линейная зависимость результата производства от одного исследуемого фактора, до весьма сложных систем уравнений, включающих рекуррентные соотношения, которыми связываются состояния изучаемого объекта в разные периоды времени ..

Производственная функция графически представляется семейством изоквант. Чем дальше от начала координат расположена изокванта, тем больший объем производства она отражает. В отличие от кривой безразличия, каждая изокванта характеризует количественно определенный объем выпуска.

Рисунок 2 _ Изокванты, соответствующие различному объему производства

На рис. 1 представлено три изокванты, соответствующие объему производства в 200, 300 и 400 единиц продукции. Можно сказать, что для выпуска 300 единиц продукции необходимо K 1 единиц капитала и L 1 единиц труда или K 2 единиц капитала и L 2 единиц труда, или любая другая их комбинация из того множества, которое представлено изоквантой Y 2 = 300.

В общем случае в множестве X допустимых наборов производственных факторов выделяется подмножество X c , называемое изоквантой производственной функции, которое характеризуется тем, что для всякого вектора справедливо равенство

Таким образом, для всех наборов ресурсов, соответствующих изокванте, оказываются равными объемы выпускаемой продукции. По существу изокванта представляет собой описание возможности взаимной замены факторов в процессе производства продукции, обеспечивающей неизменный объем производства. В связи с этим оказывается возможным определить коэффициент взаимной замены ресурсов, используя дифференциальное соотношение вдоль любой изокванты

Отсюда коэффициент эквивалентной замены пары факторов j и k равен:

Полученное соотношение показывает, что если производственные ресурсы замещаются в отношении, равном отношению приростных продуктивностей, то количество производимой продукции остается неизменным. Нужно сказать, что знание производственной функции позволяет охарактеризовать масштабы возможности осуществить взаимную замену ресурсов в эффективных технологических способах. Для достижения этой цели служит коэффициент эластичности замены ресурсов по продукции

который вычисляется вдоль изокванты при неизменном уровне затрат прочих производственных факторов. Величина sjk представляет собой характеристику относительного изменения коэффициента взаимной замены ресурсов при изменении соотношения между ними. Если отношение взаимозаменяемых ресурсов изменится на sjk процентов, то коэффициент взаимной замены sjk изменится на один процент. В случае линейной производственной функции коэффициент взаимной замены остается неизменным при любом соотношении используемых ресурсов и поэтому можно считать, что эластичность s jk = 1. Соответственно большие значения sjk свидетельствуют о том, что возможна большая свобода в замене производственных факторов вдоль изокванты и при этом основные характеристики производственной функции (продуктивности, коэффициент взаимозамены) будут меняться очень слабо .

Для степенных производственных функций для любой пары взаимозаменяемых ресурсов справедливо равенство s jk = 1.

Представление эффективного технологического множества с помощью скалярной производственной функции оказывается недостаточным в тех случаях, когда нельзя обойтись единственным показателем, описывающим результаты деятельности производственного объекта, но необходимо использовать несколько (М) выходных показателей (рисунок 3).

Рисунок 3 _ Различные случаи поведения изоквант

В этих условиях можно использовать векторную производственную функцию

Важное понятие предельной (дифференциальной) продуктивности вводится соотношением

Аналогичное обобщение допускают все остальные главные характеристики скалярных ПФ.

Подобно кривым безразличия изокванты также подразделяются на различные типы.

Для линейной производственной функции вида

где Y объем производства; A , b 1 , b 2 параметры; K , L затраты капитала и труда, и полном замещении одного ресурса другим изокванта будет иметь линейную форму (рисунок 4, а).

Для степенной производственной функции

Тогда изокванты будут иметь вид кривых (рисунок 4,б).

Если изокванта отражает лишьодин технологический способ производства данного продукта, то труд и капитал комбинируются в единственно возможном сочетании (рисунок 4,в).

г) Ломаные изокванты

Рисунок 4 - Разные варианты изоквант

Такие изокванты иногда называют изоквантами леонтьевского типа по имени американского экономиста В.В. Леонтьева, который положил такой тип изокванты в основу разработанного им метода inputoutput (затраты выпуск).

Ломаная изокванта предполагает наличие ограниченного количества технологий F (рисунок 4,г).

Изокванты подобной конфигурации используются в линейном программировании для обоснования теории оптимального распределения ресурсов. Ломаные изокванты наиболее реалистично представляют технологические возможности многих производственных объектов. Однако в экономической теории традиционно используют главным образом кривые изокванты, которые получаются из ломаных при увеличении числа технологий и увеличении соответственно точек излома .

Наиболее широко распространены мультипликативно-степенные формы представления производственных функций. Их особенность состоит в следующем: если один из сомножителей равен нулю, то результат обращается в нуль. Легко заметить, что это реалистично отражает тот факт, что в большинстве случаев в производстве участвуют все анализируемые первичные ресурсы и без любого из них выпуск продукции оказывается невозможным. В самой общей форме (она называется канонической) эта функция записывается так:

Здесь коэффициент А, стоящий перед знаком умножения, учитывает размерность, он зависит от избранной единицы измерений затрат и выпуска. Сомножители от первого до n-го могут иметь различное содержание в зависимости от того, какие факторы оказывают влияние на общий результат (выпуск). Напр., в ПФ, которая применяется для изучения экономики в целом, можно в качестве результативного показателя принять объем конечного продукта, а сомножителей - численность занятого населения x1, сумму основных и оборотных фондов x2, площадь используемой земли x3. Только два сомножителя у функции Кобба-Дугласа, с помощью которой была сделана попытка оценить связь таких факторов, как труд и капитал, с ростом национального дохода США в 20-30-е гг. ХХ в.:

N = A · Lб · Kв,

где N - национальный доход; L и K - соответственно объемы приложенного труда и капитала (подробнее см.;Кобба-Дугласа функция).

Степенные коэффициенты (параметры) мультипликативно-степенной производственной функции показывают ту долю в процентном приросте конечного продукта, которую вносит каждый из сомножителей (или на сколько процентов возрастет продукт, если затраты соответствующего ресурса увеличить на один процент); они являются коэффициентами эластичности производства относительно затрат соответствующего ресурса. Если сумма коэффициентов составляет 1, это означает однородность функции: она возрастает пропорционально росту количества ресурсов. Но возможны и такие случаи, когда сумма параметров больше или меньше единицы; это показывает, что увеличение затрат приводит к непропорционально большему или непропорционально меньшему росту выпуска - эффект масштаба .

В динамическом варианте применяются разные формы производственной функции. Например в 2-факторном случае: Y(t) = A(t) Lб(t) Kв(t), где множитель A(t) обычно возрастает во времени, отражая общий рост эффективности производственных факторов в динамике.

Логарифмируя, а затем дифференцируя по t указанную функцию, можно получить соотношения между темпами прироста конечного продукта (национального дохода) и прироста производственных факторов (темпы прироста переменных принято здесь описывать в процентах).

Дальнейшая “динамизация” ПФ может заключаться в использовании переменных коэффициентов эластичности.

Описываемые ПФ соотношения носят статистический характер, т. е. проявляются только в среднем, в большой массе наблюдений, поскольку реально на результат производства воздействуют не только анализируемые факторы, но и множество неучитываемых. Кроме того, применяемые показатели как затрат, так и результатов неизбежно являются продуктами сложного агрегирования (напр., обобщенный показатель трудовых затрат в макроэкономической функции вбирает в себя затраты труда разной производительности, интенсивности, квалификации и т. д.).

Особая проблема - учет в макроэкономических ПФ фактора технического прогресса (подробнее см. в ст. “Научно-технический прогресс”). С помощью ПФ изучается также эквивалентная взаимозаменяемость факторов производства (см. Эластичность замещения ресурсов), которая может быть либо неизменной, либо переменной (т. е. зависимой от объемов ресурсов). Соответственно функции делят на два вида: с постоянной эластичностью замены (CES - Constant Elasticity of Substitution) и с переменной (VES - Variable Elasticity of Substitution) (см. ниже).

На практике применяются три основных метода определения параметров макроэкономических ПФ: на основе обработки временных рядов, на основе данных о структурных элементах агрегатов и о распределении национального дохода. Последний метод называется распределительным.

При построении производственной функции необходимо избавляться от явлений мультиколлинеарности параметров и автокорреляции - в противном случае неизбежны грубые ошибки.

Приведем некоторые важные производственные функции.

Линейная производственная функция:

P = a1x1 + ... + anxn,

где a1, ..., an - оцениваемые параметры модели: здесь факторы производства замещаемы в любых пропорциях.

Функция CES:

P = A [(1 - б) K-b + бL-b]-c/b,

в этом случае эластичность замещения ресурсов не зависит ни от K, ни от L и, следовательно, постоянна:

Отсюда и происходит название функции.

Функция CES, как и функция Кобба- Дугласа, исходит из допущения о постоянном убывании предельной нормы замещения используемых ресурсов. Между тем эластичность замещения капитала трудом и, наоборот, труда капиталом в функции Кобба-Дугласа, равная единице, здесь может принимать различные значения, не равные единице, хотя и является постоянной. Наконец, в отличие от функции Кобба-Дугласа логарифмирование функции CES не приводит ее к линейному виду, что вынуждает использовать для оценки параметров более сложные методы нелинейного регрессионного анализа .

Производственная функция всегда конкретна, т.е. предназначается для данной технологии. Новая технология - новая производительная функция. С помощью производственной функции определяется минимальное количество затрат, необходимых для производства данного объема продукта.

Производственные функции, независимо от того, какой вид производства ими выражается, обладают следующими общими свойствами:

1) Увеличение объема производства за счет роста затрат только по одному ресурсу имеет предел (нельзя нанимать много рабочих в одно помещение - не у всех будут места).
2) Факторы производства могут быть взаимодополняемы (рабочие и инструменты) и взаимозаменяемы (автоматизация производства).

В наиболее общем виде производственная функция выглядит следующим образом:

где - объем выпуска;

K- капитал (оборудование);

М- сырье, материалы;

Т - технология;

N - предпринимательские способности.

Наиболее простой является двухфакторная модель производственной функции Кобба - Дугласа, с помощью которой раскрывается взаимосвязь труда (L) и капитала (К).

Эти факторы взаимозаменяемы и взаимодополняемы. Еще в 1928 году американские ученые - экономист П. Дуглас и математик Ч. Кобб - создали макроэкономическую модель, позволяющую оценить вклад различных факторов производства в увеличении объема производства или национального дохода. Эта функция имеет следующий вид:

где А - производственный коэффициент, показывающий пропорциональность всех функций и изменяется при изменении базовой технологии (через 30-40 лет);

K, L- капитал и труд;

б,в -коэффициенты эластичности объема производства по затратам капитала и труда.

Если б = 0,25, то рост затрат капитала на 1% увеличивает объем производства на 0,25%.

На основе анализа коэффициентов эластичности в производственной функции Кобба - Дугласа можно выделить:

1) пропорционально возрастающую производственную функцию, когда

2) непропорционально - возрастающую

3) убывающую

Рассмотрим короткий период деятельности фирмы, в котором из двух факторов переменным является труд. В такой ситуации фирма может увеличить производство за счет использования большего количества трудовых ресурсов (рисунок 5).

Рисунок 5_ Динамика и взаимосвязь общего среднего и предельного продуктов

На рисунке 5 виден график производственной функции Кобба - Дугласа с одной переменной изображен - кривая ТРн .

Функция Кобба-Дугласа имела долгую и успешную жизнь без серьезных соперников, но недавно ей составила сильную конкуренцию новая функция Эрроу, Ченери, Минхаса и Солоу, которую мы будем называть сокращенно SMAC. (Браун и Де Кани также разработали эту функцию независимо). Основное отличие функции SMAC заключается в том, что вводится постоянная эластичности замещения у, отличная от единицы (как в функции Кобба-Дугласа) и нуля: как в модели затраты- выпуск .

Разнообразие рыночных и технологических условий, какое наблюдается в современной экономике, внушает мысль о невозможности удовлетворить основным требованиям разумного агрегирования, за исключением, может быть, отдельных фирм в одной и той же отрасли или ограниченных секторов экономики .

Таким образом, в экономико-математических моделях производства каждая технология графически может быть представлена точкой, координаты которой отражают минимально необходимые затраты ресурсов K и L для производства данного объема выпуска. Множество таких точек образуют линию равного выпуска, или изокванту. Т.е., производственная функция графически представляется семейством изоквант. Чем дальше от начала координат расположена изокванта, тем больший объем производства она отражает. В отличие от кривой безразличия, каждая изокванта характеризует количественно определенный объем выпуска. Обычно в микроэкономике анализируется двухфакторная производственная функция, отражающая зависимость выпуска от количества используемых труда и капитала.

Ранее было показано, что представление производственной системы в виде «черного ящика» предполагает установление связи между факторами производства и продуктом с помощью функциональной зависимости, называемой производственной функцией (ПФ) . Существует строгое математическое определение ПФ: ПФ – это уравнение гиперповерхности эффективных технологических процессов, а именно - это непрерывная дифференцируемая функция v=f(u) , описывающая множество эффективных технологических процессов. Другими словами эта функция однозначно определяет наибольший набор продуктов v , который может быть произведен для определенного набора факторов u .

Агрегирование наборов факторов и продуктов производства позволяет привести уравнение гиперповерхности к виду:

То есть связь (эффективное преобразование) между агрегированными факторами производства и единственным продуктом.

Отметим, что под агрегированием понимают операции укрупнения (суммирования) объемов факторов и продуктов, если они являются однородными товарами, либо стоимостное соизмерение разнородных товаров (индексы в статистике !). Также ПФ могут определены для систем различных масштабов – от производственных участков до мировой экономики. Вопросы получения различных видов математических зависимостей в ПФ основаны на эконометрике и регрессионном анализе. Фактически речь идет о построении простых или множественных уравнений регрессии.

Так, распространенной в анализе производственных процессов является производственная функция, связывающая объем выпуска единственного продукта (Y ) с агрегированными факторами труда (L ) и капитала (К ) за определенный период времени: Y = f(L,K) .

Отметим, что с точки зрения управленческого учета затраты труда представляют переменные издержки, а затраты капитала – постоянные издержки производства. Поэтому в краткосрочном периоде система производства может изменять только затраты труда, но не может изменить затраты капитала. Следовательно, изменение обоих факторов возможно только в долгосрочном периоде.

Рассмотрим общие свойства ПФ:

1. при x i =0 для любых

Это свойство означает (аналогично первому свойству технологических множеств), что при отсутствии затрат одного из факторов производства производится нулевой продукт, то есть не существует факторов – абсолютных субститутов . То есть возможно лишь частичное замещение одного фактора другим, а не полное. Для двухфакторной ПФ соответственно это свойство будет означать: f(L,0)=0 и f(0,K)=0 .

2. для всех

Фактически это свойство означает, что производительность любой системы ограничена сверху, то есть при увеличении затрат факторов количество производимого продукта будет расти, а после достижения некоторого критического значения будет падать. Критические значения и задают границу экономической области, выход из которой приводит к снижению производительности системы при дальнейшем росте факторов производства. Следовательно, на границе экономической области существуют такие точки, в которых .(??), а количество производимого продукта при увеличении факторов производства будет расти внутри экономической области.

3. для всех

Это свойство означает вогнутость ПФ, а с экономической точки зрения оно выражает закон убывания предельной эффективности производства продукта при увеличении затрат факторов (см. закон убывания предельной полезности в модели потребителя ).

4. - это свойство характеризует линейную однородность ПФ, то есть при одновременном изменении количества затрат факторов в l раз, количество произведенного продукта изменится также в l раз.

Свойство линейной однородности позволяет также преобразовать ПФ в функцию одной переменной. Например, двухфакторную ПФ можно привести к однофакторной:

Или: или , где y – средняя производительность труда, к – фондовооруженность.

ПФ, которые обладают всеми приведенными выше свойствами, называют неоклассическими .

Рассмотрим подробнее свойства неоклассических ПФ.

Ранее было сформулировано положение о том, что ПФ строится на множестве эффективных технологических процессов. Математически эффективность производственного процесса определяется величиной среднего и предельного продуктов, произведенных при определенных затратах факторов производства.

Средний продуктi -го фактора производства – это есть отношение количества произведенного продукта к количеству затрачиваемого фактора x i за период времени: . Для двухфакторной ПФ можно получить соотношения: и , что соответствует средней фондоотдаче (среднему количеству произведенного продукта единицей капитала) и средней производительности труда (среднему количеству произведенного продукта единицей труда). (Можно провести аналогию с моделированием потребителя ). Понятие среднего продукта является подтверждением вогнутости ПФ: чем больше затраты по фактору, тем меньше средний продукт.

Предельный продукт фактора x i – это дополнительный продукт, произведенный системой при затратах дополнительной единицы фактора x i . Опять-таки, можно провести аналогию между понятиями предельный продукт и предельная полезность , качественная однородность этих понятий приводит к понятию первой частной производной продукта y по затратам фактора x i как количественной мере оценки этой предельной величины:

А для двухфакторной ПФ: и , что соответствует предельной фондоотдаче и предельной производительности труда (marginal product of capital , marginal product of labor ). Опять-таки, предельные продукты факторов всегда меньше средних продуктов, что является следствием вогнутости ПФ.

Отношение предельного продукта к среднему дает коэффициент эластичности продукта по i -му фактору производства (аналогично коэффициенту эластичности функции спроса по доходу ):

Для двухфакторной ПФ имеем:

Коэффициент эластичности продукта по i- му фактору показывает, на сколько процентов изменится количество произведенного продукта при увеличении затрат i -го фактора на один процент. Используя коэффициенты эластичности можно выразить предельный продукт через средний:

Введение коэффициентов эластичности позволяет вычислить изменение выпуска продукта при одновременном изменении объемов затрачиваемых факторов:

Последнее свойство ПФ об однородности приводит также к понятию степени однородности ПФ, а именно:

Где δ – степень однородности ПФ. Неоклассическая ПФ является однородной ПФ со степенью однородности, равной единице. Такие функции называют также линейно-однородными.

В общем случае, для любой однородной дифференцируемой функции со степенью однородности δ справедлива теорема Эйлера:

. Эта теорема имеет важное экономическое значение, а именно, произведенный продукт может быть представлен как сумма вкладов каждого фактора в произведенный продукт.

Для двухфакторной ПФ, являющейся линейно-однородной (δ=1) теорема Эйлера приводит к:

Если бы двухфакторная ПФ не являлась бы линейно-однородной, то тогда справедливо соотношение:

, отсюда следует, что:

И в заключение обсуждения свойств ПФ рассмотрим, как влияет изменение масштаба производства на его эффективность.

Для этого вводятся понятия среднего и предельного продукта масштаба производства.

Средний продукт масштаба – это есть отношение продукта, полученного при увеличении факторов в l раз, к коэффициенту масштабирования l:

Предельный продукт масштаба производства приблизительно равен частной производной продукта, полученного при увеличении факторов в l раз по коэффициенту масштабирования:

Так как коэффициент эластичности – это отношение предельного продукта к среднему, то коэффициент эластичности масштаба производства будет равен:

То есть коэффициент эластичности масштаба производства всегда будет равен степени однородности ПФ.

И еще одно важное свойство E l : для любой однородной ПФ сумма коэффициентов эластичности продукта по факторам равна коэффициенту эластичности масштаба производства:

Анализ коэффициента эластичности масштаба производства позволяет выявить, что если E l >1, то укрупнение производства дает положительный эффект, так как такие производственные системы имею более высокую эффективность при увеличении масштабов производства. Если E l <1, то увеличение масштаба производства приведет к снижению его эффективности, но уменьшение масштаба в этом случае даст повышение производительности системы. Для линейно-однородных ПФ изменение масштабов производства приводит всегда к пропорциональному изменению продукта, то есть производство инвариантно к изменению масштаба.

Изокванты и изоклины ПФ

Если вновь обратиться к методу аналогии, то, как и в случае модели поведения потребителя, в теории моделирования производственных процессов можно выделить понятие кривой безразличия производителя. Этому понятию может соответствовать множество наборов производственных факторов, которым соответствует одинаковое количество произведенного продукта, то есть:

Множество точек, удовлетворяющих равенству (4.1), называют изоквантой ПФ (iso – постоянный, quantity – количество). Каждая изокванта соответствует различному уровню производства продукта (y ), причем изокванты, более удаленные от нулевой точки (точки бездействия) соответствуют более высоким значениям y . Изокванты также обладают теми же свойствами, что и кривые безразличия (параллельны друг другу, не пересекаются с осями абсцисс и ординат и др.) Для двухфакторной ПФ изокванта по сути будет выражать функциональную зависимость затрат капитала от затрат труда при данном уровне произведенного продукта:

Производитель, варьируя технологии, может выбирать разные сочетания факторов производства и поддерживать при этом постоянный уровень производства. Согласно изокванте, увеличение одного фактора приведет к уменьшению другого. Следовательно, должна существовать характеристика, позволяющая оценить компенсацию одного фактора другим. Такой характеристикой является предельная норма замещения (аналогично такой же характеристике в теории полезности потребителя):

, (4.2)

которая показывает, какое увеличение фактора j скомпенсирует снижение фактора i на единицу, чтобы уровень производства продукта остался прежним (замещение фактора i фактором j ).

Соответственно обратное замещение (фактора j фактором i) будет характеризоваться обратной величиной: .

Согласно взаимосвязи коэффициента эластичности и предельного продукта (4.1) предельную норму замещения можно выразить как:

(4.3)

Согласно (4.1) для двухфакторной ПФ имеем:

- предельная норма замещения капитала трудом;

- предельная норма замещения труда капиталом.

Согласно (4.3) для двухфакторной модели также предельную норму замещения можно выразить через коэффициенты эластичности:

, где к – фондовооруженность.

Наряду с изоквантами важную роль в ПФ играют изоклины – множества точек экономической области, у которых предельная норма замещения i -го фактора j -м постоянна:

Используя понятие изоклины (изоклинали) можно преобразовать произвольный набор факторов (L,K) в набор (Y,MRS) , то есть решением системы уравнений:

будет являться:

Однородная ПФ с постоянной предельной нормой замещения труда капиталом и степенью однородности δ=1 относится к классу линейных функций, то есть .

Таким образом, для двухфакторной ПФ каждая точка изокванты характеризуется затратами капитала и труда или предельной нормой замещения труда капиталом MRS LK и фондовооруженностью k . Если обратиться к геометрическому представлению, то MRS LK равна угловому коэффициенту касательной к данной точке изокванты, а величина k – угловому коэффициенту луча, выходящего из начала координат и проходящего через заданную точку изокванты (см. Рис. 4.2 ).

Рис 4.2

Например, в точке В значение затрат труда больше, чем в точке А , следовательно, значение MRS LK в точке В меньше, чем в точке А . Соответственно точка В будет соответствовать меньшему значению фондовооруженности, чем в точке А .

Таким образом, очевидной становится связь между изменением фондовооруженности и предельной нормой замещения труда капитала, то есть мы опять приходим к понятию эластичности, а именно эластичности замещения труда капиталом, которая показывает, насколько процентов изменится фондовооруженность труда при изменении предельной нормы замещения труда капиталом на один процент:

(4.4)

Графически можно также показать, что с ростом кривизны изокванты эластичность E σ уменьшается (см. Рис. 4.3 ).

Рис 4.3

Отметим, что в обоих случаях в точках А и В значения MRS LK остаются одинаковыми, а значение фондовооруженности в точке А выше, чем в точке В . Отсюда вытекает еще одно важное свойство: для однородной ПФ эластичность замещения труда капиталом зависит лишь от фондовооруженности и остается постоянной вдоль лучей, выходящих из нулевой точки.

Выразим связь между MRS LK и k при постоянной эластичности E σ . Согласно (4.4) имеем:

(4.5)

Предполагая зависимость MRS LK (k) , можно записать (4.5) в виде обычного дифференциального уравнения:

(4.6)

Интегрирование (4.6) дает:

или после преобразования:

, где

Следовательно, условие постоянства эластичности замещения труда капиталом дает степенную зависимость между величинами MRS LK и k . Соответственно, случай единичной эластичности будет соответствовать линейной связи между указанными величинами:

Введение понятия постоянной эластичности замещения привело к общей форме однородной ПФ, для которой эластичность замещения факторов постоянна. Такие ПФ называют ПФ класса CES (Constant Elasticity of Substitution ). Впервые функции этого класса были предложены Эрроу Кеннетом и Солоу Робертом в 1961 году. Функции этого класса предполагают, что замещение труда капиталом возможно только в некоторых пределах и не существует технологий, которые позволяли бы произвести заданное количество продукта при затратах факторов производства ниже определенных критических значений. (Геометрически это означает, что можно построить асимптоты к изокванте, и они будут соответствовать минимально возможным значениями труда и капитала. Возможен вывод математических соотношений асимптот, в данном изложении этот материал мы не будем приводить.)

Многие ПФ являются по сути частными или предельными случаями функций CES, основные характеристики которых приведены в Табл 4.1 .

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

Понятие производственной функции и ее свойства, связь между объемом выпуска, количеством и ценами факторов производства, функцию издержек и ее свойства, закономерности поведения фирмы, когда цены заданы или фирма имеет возможность сама устанавливать цены;

уметь

решать оптимизационную задачу максимизации прибыли фирмы, описать реакцию фирмы на рыночные стимулы в краткосрочном и долгосрочном периодах;

владеть

Методами решения задач минимизации издержек при заданном уровне выпуска и нахождения объема выпуска, максимизирующего прибыль.

Производственная функция и ее свойства

Производство – это процесс преобразования факторов производства в продукцию. Реальностью, с которой при этом сталкивается фирма, является проблема технологической допустимо-

сти. Технология определяет и ограничивает возможности комбинирования факторов производства для выпуска продукции.

Множество производственных возможностей является наиболее общим способом описания технологии фирмы. Производственная функция характеризует максимально возможный объем производства, который может быть получен при использовании данной комбинации ресурсов.

Если с помощью многих факторов производится только один продукт (а в дальнейшем мы будем рассматривать фирмы, производящие единственный продукт из многих факторов), будем обозначать объем выпуска через у, а объем i-го фактора – через xi, так что для п факторов весь вектор факторов будет обозначаться как. При этом требуется, чтобы и

Производственная функция строится для данной технологии. Улучшение технологии, увеличивающее максимально возможный объем выпускаемой продукции при любой комбинации факторов, отображается новой производственной функцией.

Хотя производственные функции различны для разных видов производств, все они обладают общими свойствами.

Производственная функция является непрерывной, строго возрастающей и строго квазивогнутой. Непрерывность гарантирует, что небольшие изменения затрат факторов производства ведут к небольшим изменениям объема выпуска. Условие строгого возрастания обеспечивает возрастание объема выпуска при увеличении затрат любого из факторов. Строгая квазивогнутость обеспечивает взаимодополняемость факторов производства, а это означает, что производство данной продукции нельзя осуществить без каких-либо затрат факторов производства.

Перечисленные (желательные) свойства производственной функции вполне согласуются с ее определением, так как они касаются только соотношения затраты-выпуск.

Приведем примеры наиболее удачно построенных и потому часто применяемых на практике производственных функций. При этом для простоты будем рассматривать двухфакторную однопродуктовую производственную функцию вида

1. Производственная функция Кобба – Дугласа.

Первый успешный опыт построения производственной функции как уравнения регрессии на базе статистических данных был получен американскими учеными – математиком Д. Коббом и экономистом П. Дугласом в 1928 г. Предложенная ими функция изначально имела вид

( 4. 1)

где Y – объем выпуска; К – величина производственных фондов (капитал); L – затраты труда;– число

вые параметры (масштабное число и показатель эластичности). Благодаря своей простоте и рациональности эта функция широко применяется до сих пор и получила дальнейшие обобщения в различных направлениях. Функцию Кобба – Дугласа иногда будем записывать в виде

Легко проверить, что У(0,0) = 0 и

Кроме того, функция (4.1) линейно-однородна:

Для многофакторного производства функция Кобба – Дугласа имеет вид

Для учета технического прогресса в функции Кобба – Дугласа вводят специальный множитель (технического прогресса), где t – параметр времени; v – постоянное число, характеризующее темп развития. В результате функция принимает "динамический" вид:

где необязательно

2. Производственная функция CES (с постоянной эластичностью замещения) имеет вид

( 4. 2)

где– коэффициент шкалы;– коэффициент распределения;– коэффициент замещения;– степень однородности. Если выполнены условия то функция (4.2) удовлетворяет неравенствам и

C учетом технического прогресса функция CES записывается

Название данной функции следует из того факта, что для нее эластичность замещения постоянна.

3. Производственная функция с фиксированными пропорциями. Эта функция получается из (4.2) прии имеет вид

4. Производственная функция затрат-вьпуска (функция Леонтьева) получается из (4.3) при

( 4. 4)

Здесь – количество затрат вида к, необходимое для производства одной единицы продукции, а у –выпуск.

5. Производственная функция анализа способов производственной деятельности. Данная функция обобщает производственную функцию затрат-выпуска на случай, когда существует некоторое число г базовых процессов (способов производственной деятельности), каждый из которых может протекать с любой неотрицательной интенсивностью. Она имеет вид "оптимизационной задачи"

где – выпуск продукции при единичной интенсивности j-го базового процесса; – уровень интенсивности; – количество затрат вида k, необходимых при единичной интенсивности способа j .

Как видно из (4.5), если выпуск, произведенный при единичной интенсивности, и затраты, необходимые на единицу интенсивности, известны, то общий выпуск и общие затраты находятся путем сложения выпуска и затрат соответственно для каждого базового процесса при выбранных интенсивностях. Заметим, что задача максимизации функциипо в (4.5) при заданных ограничениях-неравенствах является моделью анализа производственной деятельности (максимизация выпуска при ограниченных ресурсах).

6. Линейная производственная функция (функция с взаимозамещением ресурсов) применяется при наличии линейной зависимости выпуска от затрат:

(4.6)

Объем выпуска с ростом использования в производстве переменного фактора будет увеличиваться, однако этот рост имеет определенные пределы в рамках заданной технологии. Если производственная функция дифференцируема, то ее частная производная называется предельным продуктом i- го фактора производства и показывает изменение выпуска при использовании дополнительной единицы i-ro фактора.

Графическим отображением производственной функции является изокванта – кривая, представляющая бесконечное множество комбинаций факторов производства, обеспечивающих одинаковый выпуск продукции. Обозначим это множество через . Для заданного вектора факторов производства х изокванта, проходящая через точку х, – это множество векторов факторов производства, каждый из которых позволяет произвести такой же объем выпуска, как и х, а именно

Аналогом предельной нормы замещения в теории потребления в теории фирмы является предельная норма технологического замещения (marginal rate of technical substitution, MRTS). Она измеряет степень, в которой один фактор может замещаться другим без изменения объема выпуска. Формально MRTS определяется как отношение предельных продуктов

(4.7)

MRTS любых двух факторов производства, вообще говоря, зависит от количества всех используемых факторов. В эмпирических работах, однако, часто предполагается, что факторы производства можно разбить на относительно небольшое число типов, причем степень замещаемости между факторами одного типа отличается от степени замещаемости между факторами разных типов. Производственные функции, обладающие этим свойством, называются сепарабельными, причем существует не менее двух основных видов сепарабельности.

Пусть– количество факторов производства и предположим, что это множество можно разбить на непересекающихся подмножеств. Производственная функция называется нестрого сепарабельной, если MRTS между двумя факторами одной группы не зависит от факторов, входящих в другую группу:

для всех,

где и – предельные продукты i -го и j -го факторов.

При производственная функция называется строго сепарабельной, если MRTS между двумя факторами из разных групп не зависит от факторов за пределами этих групп:

для всех

Изокванты (как и кривые безразличия) могут иметь различную конфигурацию (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Виды изоквант: а – изокванта, когда факторы полностью взаимозаменяемы; б – изокванта, при которой замещаемость неполная; в – изокванта, при которой факторы не взаимозаменяемы

Форма представленных изоквант определяется эластичностью замещения. Для производственной функции f(x) зластичность замещения между t-м и j-м факторами в точке х определяется как

где и – предельные продукты г-го и j -го факторов.

Если производственная функция квазивогнута, то эластичность замещения не может быть отрицательной. Чем ближе она к нулю, тем "труднее" будет происходить замещение факторов; чем она больше – тем "легче" замещение между ними. На рис. 4.1а эластичность бесконечна; на рис. 4.16 эластичность конечна, но больше нуля; на рис. 4.Ie эластичность равна нулю.

Все производственные функции с постоянной эластичностью замещения (включая функции Кобба – Дугласа и Леонтьева) входят в класс однородных первой степени производственных функций, который играет большую роль в теоретических и прикладных исследованиях. Однородность первой степени дополнительно структурирует производственную функцию; однородные первой степени функции всегда вогнуты (теорема Шепарда).

Пример 4.1

Рассмотрим производственную функцию с постоянной эластичностью замещения у = (Χχρ X2pI17p при 0 ≠ р < ]. Чтобы рассчитать эластичность замещения, заметим, что In(X2Zx1) = In(X2) In(X1)1 поэтому, если взять полный дифференциал числителя σ, мы получим

Вычислив частные производные функции, поделив их друг на друга и взяв логарифмы, получим

Взяв полный дифференциал, найдем знаменатель σ:

Поделив (а) на (б), получаем эластичность замещения , которая является константой, отсюда и аббревиатура

CES – постоянная эластичность замещения (англ. – constant elasticity of substitution).

Для CES-функций степень замещения между факторами всегда одна и та же независимо от уровня выпуска или соотношения факторов. Это ограничивает диапазон технологий, описываемых такими функциями. Вместе с тем с помощью различных значений параметра р, а значит, и различных значений параметра σ, можно задавать технологии с самой разной (но всюду постоянной) эластичностью замещения факторов. Чем ближе р к единице, тем больше σ; если р = 1, то σ – бесконечна, производственная функция является линейной, а ее изокванты аналогичны тем, что изображены на рис. 4.1 а. Другие популярные производственные функции также можно рассматривать как частные случаи некоторых CES-функций.

Производством называется любая человеческая деятельность по преобразованию ограниченных ресурсов – материальных, трудовых, природных - в готовую продукцию. Производственная функция характеризует зависимость между количеством используемых ресурсов (факторов производства) и максимально возможным объемом выпуска, который может быть достигнут при условии, что все имеющиеся ресурсы используются наиболее рациональным образом.

Производственная функция обладает следующими свойствами:

1 Существует предел увеличения производства, который может быть достигнут при увеличении одного ресурса и постоянстве прочих ресурсов. Если, например, в сельском хозяйстве увеличивать количество труда при постоянных количествах капитала и земли, то рано или поздно наступает момент, когда выпуск перестает расти.

2 Ресурсы дополняют друг друга, но в определенных пределах возможна и их взаимозаменяемость без сокращения выпуска. Ручной труд, например, может заменяться использованием большего количества машин, и наоборот.

Производство не может создавать продукцию из ничего. Процесс производства связан с потреблением различных ресурсов. В число ресурсов входит все то, что необходимо для производственной деятельности, – и сырье, и энергия, и труд, и оборудование, и пространство.

Для того чтобы описать поведение фирмы, необходимо знать, какое количество продукта она может произвести, используя ресурсы в тех или иных объемах. Мы будет исходить из допущения, что фирма производит однородный продукт, количество которого измеряется в натуральных единицах - тоннах, штуках, метрах и т. д. Зависимость количества продукта, которое может произвести фирма, от объемов затрат ресурсов получила название производственной функции .

Но предприятие может по-разному осуществить производственный процесс, используя разные технологические способы, разные варианты организации производства, так что и количество продукта, получаемое при одних и тех же затратах ресурсов, может быть разным. Руководители фирмы должны отклонить варианты производства, дающие меньший выход продукта, если при тех же самых затратах каждого вида ресурса можно получить больший выход. Точно так же они должны отклонить варианты, требующие больших затрат хотя бы одного ресурса без увеличения выхода продукта и сокращения затрат других ресурсов. Варианты, отклоняемые по этим соображениям, носят название технически неэффективных .

Допустим, ваша фирма производит холодильники. Для изготовления корпуса нужно раскроить листовое железо. В зависимости от того, как будет размечен и раскроен стандартный лист железа, из него можно вырезать больше или меньше деталей; соответственно для изготовления определенного количества холодильников потребуется меньше или больше стандартных листов железа. При этом расход всех остальных материалов, труда, оборудования, электроэнергии останется без изменения. Такой вариант производства, который может быть улучшен путем более рационального раскроя железа, должен быть признан технически неэффективным и отклонен.

Технически эффективными называют варианты производства, которые нельзя улучшить ни увеличением производства продукта без увеличения расхода ресурсов, ни сокращением затрат какого-либо ресурса без снижения выпуска и без увеличения затрат других ресурсов. Производственная функция учитывает только технически эффективные варианты. Ее значение – это наибольшее количество продукта, которое может произвести предприятие при данных объемах потребления ресурсов.

Рассмотрим вначале простейший случай: предприятие производит единственный вид продукции и расходует единственный вид ресурса. Пример такого производства довольно трудно найти в действительности. Даже если рассмотреть предприятие, оказывающее услуги на дому у клиентов без применения какого-либо оборудования и материалов (массаж, репетиторство) и затрачивающее только труд работников, нам пришлось бы допустить, что работники обходят клиентов пешком (не используя услуг транспорта) и договариваются с клиентами без помощи почты и телефона.

Производственная функция – показывает зависимость количества продукта, которое может произвести фирма, от объемов затрат используемых факторов

Q = f (x1, x2…xn)

Q = f (K, L),

где Q - объем выпуска

x1, x2…xn – объемы применяемых факторов

K - объем капитального фактора

L - объем трудового фактора

Итак, предприятие, затрачивая ресурс в количестве х , может произвести продукт в количестве q . Производственная функция

Производственная функция обладает следующими свойствами:

Q = f (x1, x2…xn)

Q = f (K, L),

где Q - объем выпуска

x1, x2…xn – объемы применяемых факторов

K - объем капитального фактора

L - объем трудового фактора

q = f (x )

(30.1)

устанавливает связь между этими величинами. Заметим, что здесь, как и в других лекциях, все объемные величины – это величины типа потока: объем затрат ресурса измеряется количеством единиц ресурса в единицу времени, а объем выпуска - количеством единиц продукта в единицу времени.

Производственная функция вида (30.1), устанавливающая зависимость объема производства от объема затрат единственного ресурса, может использоваться не только в иллюстративных целях. Она полезна и тогда, когда может изменяться расход лишь одного ресурса, а затраты всех остальных ресурсов по тем или иным причинам должны рассматриваться как фиксированные. В этих случаях интерес представляет зависимость объема производства от затрат единственного переменного фактора.

Значительно большее разнообразие появляется при рассмотрении производственной функции, зависящей от объемов двух потребляемых ресурсов:

q = f (x 1 , x 2)

(30.2)

Приведенная производственная функция говорит о том, что производитель может заменять труд капитаном и капитал трудом, оставляя выпуск неизменным. Например, в сельском хозяйстве развитых стран труд является высокомеханизированным, т.е. на одного работника приходится много машин (капитала). Напротив, в развивающихся странах тот же объем производства достигается за счет большого количества труда при незначительном капитале. Это позволяет построить изокванту (рис. 30.1).

Изокванта (линия равного продукта) отражает все комбинации двух факторов производства (труда и капитала), при которых выпуск остается неизменным. На рис. 30.1 рядом с изоквантой проставлен соответствующий ей выпуск. Так, выпуск , достижим при использовании труда и капитала или с использованием труда и капитана. Производители также являются потребителями, используя ресурсы: капитал и работников. Для исследования их поведения в данном случае также используются кривые безразличия – изокванты (isoquant) или линии равного продукта и бюджетные линии – изокосты (isocost) или линии равных затрат рис. 30.2.

Рисунок. 30.1 – Изокванта

Рисунок 30.2 – Изокванты, представляющие разные уровни выпуска. К – производственный капитал (оборудование); L – число рабочих

Для фирмы изокванты – это кривые равных полезностей, но в отличие от кривых безразличия они показывают реальные объемы производства.

Совокупность изоквант, каждая из которых показывает максимальный выпуск продукции, достигаемый при использовании определенных комбинаций ресурсов, называется картой изоквант. Чем дальше от начала координат расположена изокванта, тем больший объем продукции она представляет.

Возможны и другие комбинации объемов труда и капитала, минимально необходимых для достижения данного выпуска.

Все комбинации ресурсов, соответствующих данной изокванте, отражаюттехнически эффективные способы производства. Способ производства A является технически эффективным в сравнении со способом В , если он требует использования хотя бы одного ресурса в меньшем количестве, а всех остальных не в больших количествах в сравнении со способом В . Соответственно способ В является технически неэффективным в сравнении сА. Технически неэффективные способы производства не используются рациональными предпринимателями и не относятся к производственной функции.

Печать

Также интересно:

Лепим из солёного теста Казак и казачка из соленого теста

Изготовление чехла для сенсорного мобильного телефона

Огромная подборка;Рисуем сову

Рекомендуем почитать:

2023-08-18 02:49:28

Техника и особенности вязания пятки бумеранг Вязание мыска и ступни

2023-08-17 03:07:01

Плетение из лозы: виды и способы плетения для начинающих

2023-08-17 03:07:01

Тюльпаны из модулей оригами красные с желтым

В продолжение темы:

Из Бумаги

Объемные открытки своими руками

Открытка, как сердечко, изготовленная своими руками. Фотографии готовых открыток. Открытка, как сердечко, изготовленная своими руками. Фотографии готовых открыток....

Новые статьи