Реферат: Производственная функция, свойства, эластичность. Производственная функция и выбор оптимального размера производства
Производственными функциями называются экономико-математические модели, связывающие переменные величины затрат с величинами выпуска. Понятия "затраты" и "выпуск" имеют отношение, как правило, к процессу производства продукции; это объясняет происхождение названия данного типа моделей. Если рассматривается экономика региона или страны в целом, то разрабатываются агрегированные производственные функции, в которых выпуском служит показатель совокупного общественного продукта. Частными случаями производственных функций являются функции выпуска (зависимость объема производства от наличия или потребления ресурсов), функции издержек (связь объема продукции и издержек производства), функции капитальных затрат (зависимость капитальных вложений от производственной мощности создаваемых предприятий) и др.
Широко используются мультипликативные формы представления производственных функций. В самом общем виде мультипликативная производственная функция записывается следующим образом:
Здесь коэффициент А определяет размерность величин и зависит от избранных единиц измерения затрат и выпуска. Сомножители X i представляют влияющие факторы и могут иметь различное экономическое содержание в зависимости от того, какие факторы влияют на величину выпуска Р. Степенные параметры α, β, ..., γ показывают ту долю в приросте конечного продукта, которую вносит каждый из факторов-сомножителей; они называются коэффициентами эластичности производства относительно затрат соответствующего ресурса и показывают, на сколько процентов возрастает выпуск при увеличении затрат данного ресурса на один процент.
Сумма коэффициентов эластичности имеет важное значение для характеристики свойств производственной функции. Предположим, что затраты всех видов ресурсов возрастают в k раз. Тогда величина выпуска в соответствии с (7.16) составит
Следовательно, если , то при увеличении затрат в к раз выпуск возрастает также в k раз; производственная функция в этом случае является линейно однородной. При Е > 1 такое же увеличение затрат приведет к росту выпуска более чем в к раз, а при Е < 1 – менее чем в к раз (так называемый эффект масштаба).
В качестве примера мультипликативных производственных функций можно привести широко известную производственную функцию Кобба – Дугласа:
N – национальный доход;
А – коэффициент размерности;
L, К – объемы приложенного труда и основного капитала соответственно;
α и β – коэффициенты эластичности национального дохода но труду L и капиталу К.
Эта функция применялась американскими исследователями при анализе развития экономики США в 30-х годах прошлого века.
Эффективность использования ресурсов характеризуется двумя основными показателями: средняя (абсолютная ) эффективность ресурса
и предельная эффективность ресурса
Экономический смысл величины μi очевиден; в зависимости от типа ресурса она характеризует такие показатели, как производительность труда, фондоотдача и др. Величина v i показывает предельный прирост выпуска продукта при увеличении затрат i-го ресурса на "малую единицу" (на 1 руб., на 1 нормо-час и т.д.).
Множество точек n -мерного пространства факторов производства (ресурсов), удовлетворяющих условию постоянства выпуска Р (Х ) = С, называется изоквантой. Важнейшими свойствами изоквант являются следующие: изокванты не пересекаются друг с другом; большей величине выпуска соответствует более удаленная от начала координат изокванта; если все ресурсы абсолютно необходимы для производства, то изокванты не имеют общих точек с координатными гиперплоскостями и с осями координат.
В материальном производстве большое значение приобретает понятие взаимозаменяемости ресурсов. В теории производственных функций возможности замещения ресурсов характеризуют производственную функцию с точки зрения различных комбинаций затрат ресурсов, приводящих к одному и тому же уровню выпуска продукта. Поясним это на условном примере. Пусть производство определенного количества сельхозпродукции требует 10 работников и 2 т удобрений, а при внесении в почву только 1 т удобрений потребуется уже 12 работников для получения того же урожая. Здесь 1 т удобрений (первый ресурс) заменяется трудом двух работников (второй ресурс).
Условия эквивалентной взаимозаменяемости ресурсов в некоторой точке вытекают из равенства dP = 0:
Отсюда предельная норма замещения (эквивалентной заменяемости) каких-либо двух ресурсов k и l задается формулой
(7.20)
Предельная норма замещения как показатель производственной функции характеризует относительную эффективность допускающих взаимную замену факторов производства при движении вдоль изокванты. Например, для функции Кобба – Дугласа предельная норма замещения затрат труда затратами капитала, т.е. производственными фондами, имеет вид
(7.21)
Знак минус в правых частях формул (7.20) и (7.21) означает, что при фиксированном объеме производства увеличению одного из взаимозаменяемых ресурсов соответствует уменьшение другого.
Пример 7.1. Рассмотрим пример производственной функции Кобба – Дугласа, для которой известны коэффициенты эластичности выпуска по труду и капиталу: α = 0,3; β = 0,7, а также затраты труда и капитала: L = 30 тыс. чел.; К = 490 млн руб. В этих условиях предельная норма замещения производственных фондов затратами труда равна
Таким образом, в этом условном примере в тех точках двухмерного пространства (L, К ), где ресурсы труда и капитала взаимозаменяемы, уменьшение производственных фондов на 7 тыс. руб. может быть компенсировано увеличением затрат труда на 1 чел., и наоборот.
С понятием предельной нормы замещения связано понятие эластичности замещения ресурсов. Коэффициент эластичности замещения характеризует отношение относительного изменения соотношения затрат ресурсов k и l к относительному изменению предельной нормы замещения этих ресурсов:
Этот коэффициент показывает, на сколько процентов должно измениться отношение между взаимозаменяемыми ресурсами, чтобы предельная норма замещения этих ресурсов изменилась на 1%. Чем выше эластичность замены ресурсов, тем в более широких пределах они могут заменять друг друга. При бесконечной эластичности () не существует границ взаимозаменяемости ресурсов. При нулевой эластичности замещения () возможность замены отсутствует; в этом случае ресурсы взаимодополняют друг друга и обязательно должны использоваться в определенном соотношении.
Рассмотрим в дополнение к функции Кобба – Дугласа некоторые другие производственные функции, широко используемые в качестве эконометрических моделей. Линейная производственная функция имеет вид
– оцениваемые параметры модели;
, – факторы производства, взаимозамещаемые в любых пропорциях (эластичность замещения ).
Изокванты этой производственной функции образуют семейство параллельных гиперплоскостей в неотрицательном ортанте n -мерного пространства факторов.
Во многих исследованиях применяются производственные функции с постоянной эластичностью замещения .
(7.23)
Производственная функция (7.23) является однородной функцией степени п. Все эластичности замещения ресурсов равны между собой:
вследствие этого данная функция называется функцией с постоянной эластичностью замещения (функцией CES ). Если , эластичность замещенияменьше единицы; если , величина больше единицы; при функция CES преобразуется в мультипликативную степенную производственную функцию (7.16).
Двухфакторная функция CES имеет вид
При п = 1 и р = 0 эта функция преобразуется в функцию типа функции Кобба – Дугласа (7.17).
Кроме производственных функций с постоянными коэффициентами эластичности выпуска от ресурсов и постоянной эластичностью замещения ресурсов в экономическом анализе и прогнозировании применяются и функции более общего вида. В качестве примера можно привести функцию
Эта функция отличается от функции Кобба – Дугласа множителем , где z = K/L – фондовооруженность (капиталовооруженность) труда, и в ней эластичность замещения принимает различные значения в зависимости от уровня капиталовооруженности труда. В связи с этим данная функция относится к типу производственных функций с переменной эластичностью замещения (функции VES ).
Перейдем к рассмотрению ряда вопросов практического использования производственных функций в экономи-
ческом анализе. Макроэкономические производственные функции применяются как инструмент прогнозирования объемов валовой продукции, конечного продукта и национального дохода, для анализа сравнительной эффективности факторов производства. Так, важным условием роста производства и производительности труда является увеличение фондовооруженности труда. Если для функции Кобба – Дугласа
задать условие линейной однородности , то из соотношения между производительностью труда (P/L ) и фондовооруженностью труда (K/L )
(7.24)
следует, что производительность труда растет медленнее фондовооруженности, так как . Этот вывод, как и многие другие результаты анализа на основе производственных функций, всегда справедлив для статических производственных функций, не учитывающих совершенствования технических средств труда и качественных характеристик используемых ресурсов, т.е. без учета технического прогресса. Для оценки параметров модели (7.24) ее линеаризируют путем логарифмирования:
Наряду с количественным увеличением используемых объемов ресурсов (трудовых ресурсов, производственных фондов и т.д.) важнейшим фактором роста производства служит научно-технический прогресс, заключающийся в совершенствовании технических средств и технологии, повышении квалификации работающих, улучшении организации управления производством. Статические эконометрические модели, в том числе и статические производственные функции, не учитывают фактор технического прогресса, поэтому используются динамические макроэкономические производственные функции, параметры которых определяются путем обработки временных рядов. Технический прогресс обычно отражают в производственных функциях в виде тенденции развития производства, зависящей от времени.
Например, функция Кобба – Дугласа с учетом фактора технического прогресса приобретает следующий вид:
В модели (7.25) множитель отражает тенденцию развития производства, связанную с научно-техническим прогрессом. В этом множителе t – время, а λ – темп прироста выпуска продукции благодаря техническому прогрессу. При практическом использовании модели (7.25) для оценки ее параметров проводится линеаризация путем логарифмирования, аналогично модели (7.24):
Следует особо отметить, что при построении производственных функций, как и для всех многофакторных эконометрических моделей, весьма важным моментом является правильный отбор влияющих факторов . В частности, необходимо избавляться от явлений мультиколлинеарности факторов и явлений автокорреляции внутри каждого из них. Этот вопрос детально описан в параграфе 7.1 данной главы. При оценке параметров производственных функций на основе статистических наблюдений, включая временные ряды, основным методом является метод наименьших квадратов.
Рассмотрим применение производственных функций для экономического анализа и прогнозирования на условном примере из области экономики труда.
Пример 7.2. Пусть объем выпуска продукции отрасли характеризуется производственной функцией типа функции Кобба – Дугласа:
Р – объем выпуска продукции (млн руб.);
Т – численность работников отрасли (тыс. чел.);
Ф – среднегодовая стоимость основных производственных фондов (млн руб.).
Допустим, параметры этой производственной функции известны и равны: а = 0,3; β = 0,7; коэффициент размерности А = = 0,6 (тыс. руб./чел.)0,3. Известна также величина среднегодовой стоимости основных производственных фондов Ф = 900 млн руб. В этих условиях требуется:
- 1) определить количество работников отрасли, необходимое для выпуска продукции в объеме 300 млн руб.;
- 2) выяснить, как изменится выпуск продукции при увеличении численности работающих па 1% и тех же объемах производственных фондов;
- 3) оценить взаимозаменяемость материальных и трудовых ресурсов.
Чтобы ответить на вопрос первого задания, линеаризируем эту производственную функцию путем логарифмирования по натуральному основанию;
откуда следует, что
Подставляя исходные данные, получим
Отсюда (тыс. чел.).
Рассмотрим второе задание. Так как , данная производственная функция является линейно однородной; в соответствии с этим коэффициенты аир являются коэффициентами эластичности выпуска по труду и фондам соответственно. Следовательно, увеличение числа работающих отрасли на 1% при неизменном объеме производственных фондов приведет к росту выпуска продукции на 0,3%, т.е. выпуск составит 300,9 млн руб.
Переходя к третьему заданию, рассчитаем предельную норму замещения производственных фондов трудовыми ресурсами. В соответствии с формулой (7.21)
Таким образом, при условии взаимозаменяемости ресурсов для обеспечения постоянства выпуска (т.е. при движении по изокванте) уменьшение производственных фондов отрасли на 3,08 тыс. руб. может быть возмещено увеличением трудовых ресурсов на 1 чел., и наоборот.
Производственная функция
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Производственная функция |
| Рубрика (тематическая категория) | Экономика |
Производственная функция - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Производственная функция" 2017, 2018.
В конкретных условиях производства товаров и услуг необходимы три основополагающих фактора: рабочая сила (живой труд), капитал (затраты овеществленного труда) и природные ресурсы. Техническую зависимость между различным сочетанием количества применяемых... .
Производственная функция – это зависимость между набором факторов производства и максимально возможным объемом продукта, производимым с помощью данного набора факторов. Производственная функция всегда конкретна, т.е. предназначается для данной технологии. Новая... .
Предприятие как хозяйствующий субъект. Организационно-правовые формы предприятий. Фирма (предприятие) – основная деловая единица рыночной экономики, которая: 1)формирует спрос на ресурсы, 2)производит и предлагает готовые товары и услуги, 3)осуществляет... .
План. Тема 5. Теория производства. Предприятие (фирма) в рыночной экономике. Производственная функция. Экономические издержки. Издержки производства в краткосрочном периоде. Издержки производства в долгосрочном периоде. Четыре модели рынка. Чистая... .
Технология производства и технологические ограничения. Производство – процесс использования рабочей силы и оборудования в сочетании с природными ресурсами и материалами для изготовления необходимых товаров и услуг. Факторы процесса производства... .
Технически эффективная область производства Имеются два общих типа технического прогресса: нейтральный и ненейтральный. Нейтральный технический прогресс выражается в изменении эффективности технологии и уровня технологической отдачи на единицу масштаба... .
Фактора в процессе перехода к новым технологиям В заключение еще несколько слов о взаимосвязи предельного и среднего продукта. Предельный продукт для какой-либо точки на кривой совокупного выпуска равен тангенсу угла наклона касательной к кривой в этой точке. Для...
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. Итак, предприятие, затрачивая ресурс в количестве х, может произвести продукт в количестве q.
Производственная функция:
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.
На Рис. 1 приведен график производственной функции для рассматриваемого случая. Все точки, лежащие на графике, соответствуют технически эффективным вариантам, в частности точки А и В. Точка С соответствует неэффективному, а точка D - недостижимому варианту.
Рис. 1.
Производственная функция вида (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) (2)
Анализ таких функций позволяет легко перейти к общему случаю, когда количество ресурсов может быть любым.
Кроме того, производственные функции двух аргументов широко используются в практике, когда исследователя интересует зависимость объема выпуска продукта от важнейших факторов - затрат труда (L) и капитала (K):
q = f(L, K). (3)
График функции двух переменных невозможно изобразить на плоскости.
Производственную функцию вида (2) можно представить в трехмерном декартовом пространстве, две координаты которого (x 1 и x 2) откладываются на горизонтальных осях и соответствуют затратам ресурсов, а третья (q) откладывается на вертикальной оси и соответствует выпуску продукта (рис. 2). Графиком производственной функции служит поверхность "холма", повышающаяся с ростом каждой из координат x 1 и x 2 . Построение на Рис. 1 при этом можно рассматривать как вертикальный разрез "холма" плоскостью, параллельной оси x 1 и соответствующей фиксированному значению второй координаты x 2 = x * 2 .
Рис. 2.
Горизонтальный разрез "холма" объединяет варианты производства, характеризующиеся фиксированным выпуском продукта q = q* при различных сочетаниях затрат первого и второго ресурсов. Если горизонтальное сечение поверхности "холма" изобразить отдельно на плоскости с координатами x 1 и x 2 , получится кривая, объединяющая такие комбинации затрат ресурсов, которые позволяют получить данный фиксированный объем выпуска продукта (рис. 3). Такая кривая получила название изокванты производственной функции (от греч. isoz - одинаковый и лат. quantum - сколько).
Рис. 3.
Допустим, что производственная функция описывает выпуск продукции в зависимости от затрат труда и капитала. Одно и то же количество продукции можно получить при различных сочетаниях затрат этих ресурсов.
Можно использовать небольшое количество машин (т. е. обойтись небольшими затратами капитала), но при этом придется затратить большое количество труда; можно, напротив, механизировать те или иные операции, увеличить количество машин и за счет этого снизить затраты труда. Если при всех таких сочетаниях наибольший возможный объем выпуска остается постоянным, то эти сочетания изображаются точками, лежащими на одной и той же изокванте.
Зафиксировав объем выпуска продукта на другом уровне, мы получим другую изокванту той же самой производственной функции.
Выполнив серию горизонтальных разрезов на различных высотах, получим так называемую карту изоквант (рис. 4) - наиболее распространенное графическое представление производственной функции от двух аргументов. Она похожа на географическую карту, на которой рельеф местности изображен горизонталями (иначе - изогипсами) - линиями, соединяющими точки, лежащие на одинаковой высоте.
Рис. 4.
Нетрудно заметить, что производственная функция во многом похожа на функцию полезности в теории потребления, изокванта - на кривую безразличия, карта изоквант - на карту безразличия. Позже мы убедимся в том, что свойства и характеристики производственной функции имеют много аналогий в теории потребления. И дело тут не в простом сходстве. По отношению к ресурсам фирма ведет себя как потребитель, и производственная функция характеризует именно эту сторону производства - производство как потребление. Тот или иной набор ресурсов полезен для производства постольку, поскольку он позволяет получить соответствующий объем выпуска продукта. Можно сказать, что значения производственной функции выражают полезность для производства соответствующего набора ресурсов. В отличие от потребительской полезности эта "полезность" имеет вполне определенную количественную меру - она определяется объемом производимой продукции.
То обстоятельство, что значения производственной функции относятся к технически эффективным вариантам и характеризуют наибольший выпуск продукции при потреблении данного набора ресурсов, также имеет аналогию в теории потребления.
Потребитель может по-разному использовать приобретаемые блага. Полезность покупаемого набора благ определяется таким способом их использования, при котором потребитель получает наибольшее удовлетворение.
Однако при всех отмеченных чертах сходства потребительской полезности и "полезности", выражаемой значениями производственной функции, это совершенно разные понятия. Потребитель сам, исходя только из своих собственных предпочтений, определяет, насколько полезен для него тот или иной продукт, - покупая или отвергая его.
Набор производственных ресурсов в конечном счете окажется полезным в той мере, в какой будет одобрен потребителем тот продукт, который произведен с использованием этих ресурсов.
Поскольку производственной функции присущи наиболее общие свойства функции полезности, мы можем далее рассмотреть основные ее свойства, не повторяя подробных рассуждений, приведенных во II части.
Будем считать, что увеличение затрат одного из ресурсов при неизменных затратах другого позволяет увеличить выход продукции. Это значит, что производственная функция - возрастающая функция каждого из своих аргументов. Через каждую точку плоскости ресурсов с координатами х 1 , х 2 проходит единственная изокванта. Все изокванты имеют отрицательный наклон. Изокванта, отвечающая большему выходу продукта, располагается правее и выше изокванты для меньшего выхода. Наконец, все изокванты будем считать выпуклыми в направлении начала координат.
На Рис. 5 изображены некоторые карты изоквант, характеризующие различные ситуации, возникающие при производственном потреблении двух ресурсов.Рис. 5,а соответствует абсолютному взаимозамещению ресурсов. В случае, представленном на Рис. 5,б, первый ресурс может быть полностью замещен вторым: точки изоквант, расположенные на оси х 2 показывают количество второго ресурса, позволяющее получить тот или иной выход продукта без использования первого ресурса. Использование первого ресурса позволяет сократить затраты второго, но полностью заменить второй ресурс первым невозможно.
Рис. 5,в изображает ситуацию, в которой оба ресурса необходимы и ни один из них не может быть полностью замещен другим. Наконец, случай, представленный на Рис. 5,г, характеризуется абсолютной взаимодополняемостью ресурсов.
Рис. 5.
Производственная функция, зависящая от двух аргументов, имеет довольно наглядное представление и сравнительно проста для расчетов. Нужно заметить, что в экономике используются производственные функции различных объектов - предприятия, отрасли, национального и мирового хозяйства. Чаще всего это функции вида (3); иногда добавляют третий аргумент - затраты природных ресурсов (N):
q = f(L, K, N). (3)
Это имеет смысл, если количество природных ресурсов, вовлекаемых в производственную деятельность, является переменным.
В прикладных экономических исследованиях и в экономической теории используются производственные функции разных типов. Их особенности и различия будут обсуждаться в разделе 3. В прикладных расчетах требования практической вычислимости заставляют ограничиться небольшим числом факторов, и эти факторы рассматриваются укрупненно - "труд" без подразделения по профессиям и квалификации, "капитал" без учета его конкретного состава, и т. д. При теоретическом анализе производства можно отвлечься от трудностей практической вычислимости. Теоретический подход требует каждый вид ресурса считать абсолютно однородным. Сырье различных сортов должно рассматриваться как различные виды ресурсов, точно так же, как машины различных марок или труд, различающийся по профессиональному и квалификационному признакам.
Таким образом, используемая в теории производственная функция - это функция большого числа аргументов:
q = f(x 1 , x 2 , ..., x n). (4)
Такой же подход применялся и в теории потребления, где число видов потребляемых благ никак не ограничивалось.
Все, что было ранее сказано о производственной функции двух аргументов, может быть перенесено и на функцию вида (4), разумеется, с оговорками, касающимися размерности.
Изокванты функции (4) - это не плоские кривые, а n-мерные поверхности. Тем не менее мы и в дальнейшем будем пользоваться "плоскими изоквантами" - и в иллюстративных целях, и как удобным средством анализа в случаях, когда затраты двух ресурсов являются переменными, а остальных считаются фиксированными.
Характеризует зависимость между количеством используемых ресурсов () 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.
3. Чем длиннее временной период, тем большее количество ресурсов может быть пересмотрено. В этой связи различают мгновенный, короткий и длительный периоды. Мгновенный период — период, когда все ресурсы являются фиксированными. Короткий период — период, когда, по крайней мере, один ресурс является фиксированным. Длительный период - период, когда все ресурсы являются переменными.
Обычно в микроэкономике анализируется двухфакторная производственная функция, отражающая зависимость выпуска (q) от количества используемых труда () и капитала (). Напомним, что под капиталом понимаются средства производства, т.е. количество машин и оборудования, используемое в производстве и измеряемое в машино-часах (тема 2, п. 2.2). В свою очередь количество труда измеряется в человеко-часах.
Как правило, рассматриваемая производственная функция выглядит так:
A, α, β — заданные параметры. Параметр А — это коэффициент совокупной производительности факторов производства. Он отражает влияние технического прогресса на производство: если производитель внедряет передовые технологии, величина А возрастает, т.е. выпуск увеличивается при прежних количествах труда и капитала. Параметры α и β — это коэффициенты эластичности выпуска соответственно по капиталу и труду. Иными словами, они показывают, на сколько процентов изменяется выпуск при изменении капитала (труда) на один процент. Коэффициенты эти положительны, но меньше единицы. Последнее означает, что при росте труда при постоянном капитале (либо капитала при постоянном труде) на один процент производство возрастает в меньшей степени.
Построение изокванты
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. 8.1).
Изокванта (линия равного продукта) отражает все комбинации двух факторов производства (труда и капитала), при которых выпуск остается неизменным. На рис. 8.1 рядом с изоквантой проставлен соответствующий ей выпуск. Так, выпуск , достижим при использовании труда и капитала или с использованием труда и капитана.
Рис. 8.1. Изокванта
Возможны и другие комбинации объемов труда и капитала, минимально необходимых для достижения данного выпуска.
Все комбинации ресурсов, соответствующих данной изокванте, отражают технически 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 с А. Технически неэффективные способы производства не используются рациональными предпринимателями и не относятся к производственной функции.
Из вышесказанного вытекает, что изокванта не может иметь положительный наклон, как это показано на рис. 8.2.
Отрезок, выделенный пунктиром, отражает все технически неэффективные способы производства. В частности, в сравнении со способом А способ В для обеспечения одинакового выпуска () требует того же количества капитала, но большего количества труда. Очевидно, поэтому, что способ B не является рациональным и не может приниматься в расчет.
На основе изокванты можно определить предельную норму технической замены.
Предельная норма технической замены фактора Y фактором X (MRTS XY) — это количество фактора (например, капитала), от которого можно отказаться при увеличении фактора (например, труда) на 1 ед., чтобы выпуск не изменился (остаемся на прежней изокванте).
Рис. 8.2. Технически эффективное и неэффективное производство
Следовательно, предельная норма технической замены капитала трудом исчисляется по формуле
При бесконечно малых измененияхL и K она составляет
Таким образом, предельная норма технической замены есть производная функции изокванты в данной точке. Геометрически она представляет собой наклон изокванты (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Предельная норма технической замены
При движении сверху — вниз вдоль изокванты предельная норма технической замены все время убывает, о чем говорит уменьшающийся наклон изокванты.
Если же производитель увеличивает и труд, и капитал, то это позволяет ему достичь большего выпуска, т.е. перейти на более высокую изокванту (q 2). Изокванта, расположенная правее и выше предыдущей, соответствует большему объему выпуска. Совокупность изоквант образует карту изоквант (рис. 8.4).
Рис. 8.4. Карта изоквант
Особые случаи изоквант
Напомним, что приведенные соответствуют производственной функции вида . Но бывают и другие производственные функции. Рассмотрим случай, когда имеет место совершенная замещаемость факторов производства. Допустим, например, что на складских работах можно использовать квалифицированных и неквалифицированных грузчиков, причем производительность квалифицированного грузчика в N раз выше, чем неквалифицированного. Это означает, что мы можем заменить любое количество квалифицированных грузчиков неквалифицированными в соотношении N к одному. И наоборот, можно заменить N неквалифицированных грузчиков одним квалифицированным.
Производственная функция при этом имеет вид: где — число квалифицированных рабочих, — число неквалифицированных рабочих, а и b — постоянные параметры, отражающие производительность соответственно одного квалифицированного и одного неквалифицированного рабочего. Соотношение коэффициентов а и b — предельная норма технической замены неквалифицированных грузчиков квалифицированными. Она постоянна и равнаN : MRTS xy = a/b = N.
Пусть, например, квалифицированный грузчик в состоянии в единицу времени обработать 3 т груза (это будет коэффициент а в производственной функции), а неквалифицированный — только 1 т (коэффициент b). Значит, работодатель может отказаться от трех неквалифицированных грузчиков, дополнительно нанимая одного квалифицированного грузчика, чтобы выпуск (общий вес обработанного груза) при этом остался прежним.
Изокванта в данном случае является линейной (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Изокванта при совершенной заменяемости факторов
Тангенс угла наклона изокванты равен предельной норме технической замены неквалифицированных грузчиков квалифицированными.
Еще одна производственная функция — функция Леонтьева. Она предполагает жесткую дополняемость факторов производства. Это означает, что факторы могут использоваться только в строго определенной пропорции, нарушение которой технологически невозможно. Например, авиационный рейс может быть нормально осуществлен при наличии как минимум одного самолета и пяти членов экипажа. При этом нельзя увеличивать самолето-часы (капитал), одновременно сокращая человеко-часы (труд), и наоборот, и сохранять неизменным выпуск. Изокванты в данном случае имеют вид прямых углов, т.е. предельные нормы технической замены равны нулю (рис. 8.6). В то же время можно увеличивать выпуск (количество рейсов), увеличивая в одной и той же пропорции и труд, и капитал. Графически это означает переход на более высокую изокванту.
Рис. 8.6. Изокванты в случае жесткой дополняемости факторов производства
Аналитически такая производственная функция имеет вид: q = min {aK; bL} , где а иb — постоянные коэффициенты, отражающие производительность соответственно капитала и труда. Соотношение этих коэффициентов определяет пропорцию использования капитала и труда.
В нашем примере с авиарейсом производственная функция выглядит так: q = min{1K; 0,2L} . Дело в том, что производительность капитала здесь составляет один рейс на один самолет, а производительность труда — один рейс на пять человек или 0,2 рейса на одного человека. Если авиакомпания располагает самолетным парком в 10 машин и имеет 40 человек летного персонала, то ее максимальный выпуск составит:q = min{ 1 х 8; 0,2 х 40} = 8 рейсов. Два самолета при этом будут простаивать на земле из-за нехватки персонала.
Взглянем, наконец, на производственную функцию, предполагающую существование ограниченного числа производственных технологий для производства заданного количества продукции. Каждой из них соответствует определенное состояние труда и капитала. В результате мы имеем ряд опорных точек в пространстве «труд-капитал», соединив которые, получаем ломаную изокванту (рис. 8.7).
Рис. 8.7. Ломаные изокванты при наличии ограниченного числа производственных методов
На рисунке видно, что выпуск продукции в объемеq 1 можно получить при четырех комбинациях труда и капитала, соответствующих точкам А, B, С иD . Возможны также и промежуточные комбинации, достижимые в тех случаях, когда предприятие совместно использует две технологии для получения определенного совокупного выпуска. Как всегда, увеличив количества труда и капитала, мы переходим на более высокую изокванту.
Производство - это фактически процесс превращения одних продуктов в другие. В процессе которого из совокупности простого получается что-то более сложное по своей сущности. Производственная функция Кобба-Дугласа, как и любая другая, отражает существующую взаимосвязь между полученным результатом и комбинацией факторов, которые использовались для его достижения. Различия между разными моделями состоят в глубине их охвата реального положения дел. Самой простой является линейная, которая отражает взаимосвязь между количеством работников и реальным выпуском. Производственная модель Кобба-Дугласа рассматривает уже не только труд как ресурс для получения результата, но и капитал. Самыми сложными являются современные многофакторные модели. В них фигурирует и земля, и предпринимательские способности, и даже информация.
Производство как процесс
Выпуск продукции по своей сути представляет собой превращение различных материальных и нематериальных вложений (планов, ноу-хау) для создания предметов, предназначенных для потребления. Это процесс создания товара или услуги, которые полезны для индивидов. Рост производства означает улучшение экономического благосостояния. Это связано с тем, что все продукты прямо или косвенно используются для удовлетворения человеческих потребностей. А последние, как известно, безграничны. Поэтому экономическое благосостояние государства часто оценивается с помощью степени удовлетворения потребностей его граждан. Его увеличение связывают с двумя факторами: улучшением соотношения качества и цены имеющихся продуктов и ростом покупательной способности людей за счет более эффективного рыночного производства.
Источник экономического благосостояния
Главным образом в экономике есть только два процесса: производство и потребление. И столько же видов акторов. Производители выпускают продукцию, чтобы удовлетворить нужды потребителей. Экономическое благосостояние, таким образом, состоит из двух компонентов. Первый - это эффективное производство, второй - взаимодействие между факторами. Благосостояние потребителей зависит от продуктов, которые они могут себе позволить, а производителей - от дохода, полученного ими в качестве компенсации за свой труд и вложенные в процесс выпуска материальные и нематериальные активы.
Процесс создания продукта
Каждое предприятие в ходе своей работы имеет дело с множеством отдельных действий. Однако для простоты понимания производства принято выделять пять основных процессов, у каждого из которых есть своя логика, цели, теория и ключевые фигуры. И важно изучать их не только как одно целое, но и по отдельности. Таким образом, в ходе производства выделяют следующие процессы:
Экономическая дефиниция
Производственная функция - это отношение между выпуском и использованной для его осуществления комбинацией факторов. Главный из них - труд. Простая линейная модель рассматривает только его. Производственная функция Кобба-Дугласа, пример которой будет рассмотрен ниже, учитывает не только труд, но и капитал в качестве фактора процесса выпуска продукции. Другие модели дополнительно принимают во внимание землю (P) и предпринимательские способности (H). Таким образом, производство представляет собой функцию от комбинации этих показателей или Q = f (K, L, P, H). Каждая отрасль хозяйства или даже отдельное предприятие имеет свои особенности. Поэтому производственных функций можно придумать бесконечное множество.
Простая линейная модель
Производственная функция Кобба-Дугласа учитывает два фактора, как это принято в неоклассических теориях. Однако гораздо проще рассматривать только один. Теория абсолютных преимуществ Адама Смита, с которой фактически началась вся современная экономика, имела в основе только труд в качестве фактора производства. Не ушел от этого допущения и Давид Рикардо. И только в 60-х годах прошлого века шведские экономисты Эли Хекшер и Бертил Олин взяли на себя смелость начать рассматривать еще один фактор -капитал. Самая простая производственная модель является линейной. Она описывает зависимость между количеством рабочей силы и выпуском. Ее уравнение включает только одну независимую переменную. Таким образом, линейная производственная функция имеет следующий вид: Q = a * L, где Q - это объем выпуска, a - параметр, L - количество рабочих, занятых в производстве. Рассмотрим отдельный пример. Один рабочий может сделать 10 стульев в день. В этом случае уравнение будет иметь следующий вид: Q = 10 * L.
Закон уменьшения отдачи
Продолжим рассматривать пример, приведенный выше. Линейная функция подразумевает, что увеличение количества рабочих всегда приводит к увеличению объемов производства. Один мастер может сделать 10 стульев в день, пять - 50, сто - 1000. Однако в реальности все немного сложнее. В подобных моделях нужно учитывать неизменные капитальные фонды и уменьшение отдачи. Поэтому в уравнении появляется дополнительный параметр - b. Он находится в промежутке между нулем и единицей, что следует из его экономической сущности. Теперь взаимоотношения между объемом выпуска и количеством работником могут быть описаны следующим образом: Q = a * L b . Уравнение из предыдущего примера в реальности будет иметь такой вид: Q = 10 * L 0,5 . А это означает, что один работник производит 10 стульев, а пять вовсе не 50, а только 22. Сто мастеров могут в реальности сделать не тысячу изделий, а только сто. И это закон уменьшения отдачи в действии.
Многофакторные модели
Производственная функция Кобба-Дугласа имеет вид: Q = a * L b * K c . Как видно из формулы, мы уже имеем дело с тремя параметрами (a, b, c) и двумя факторами (L, K). В ней учитываются уже не только трудовые ресурсы (количество работников), но и капитальные (число пил в распоряжении). Параметры производственной функции Кобба-Дугласа зависят не только от отрасли хозяйства, но и технологии, используемой на отдельном предприятии. Нельзя забывать и о действии закона убывающей отдачи от любого используемого фактора. Наше уравнение из вышеприведенного примера может быть расширено следующим образом: Q = 10 * L 0,5 * K. Производственная функция Кобба-Дугласа использует в современных неоклассических теориях наиболее часто из-за своей относительной простоты и приближенности к реальности. Более сложные модели еще только начинают получать свое распространение.
Фиксированные пропорции
Предположим, что единственный способ произвести стул - это дать каждому рабочему по пиле. Лишние инструменты в таком случае просто бесполезны. Это означает, что выпуск продукта предполагает наличие определенного соотношения капитальных и трудовых ресурсов. При этом объем производства определяется «слабым звеном». На этот случай экономистами была придумана особая функция. Она имеет следующий вид: min {L, K}. Если для создания стула нужно два рабочих и одна пила, то min {2L, K}.
Идеальные субституты
Если один фактор может быть заменен на другой, то это будет иметь эффект на вид производственной функции. Например, предположим, что вместо плотников можно использовать роботов. Формула из примера тогда будет выглядеть так: Q = 10 * L + 10 * R. Или обобщенно: Q = a * L + d * R, где a, d - параметры, а L и R - число плотников и роботов. Если же машины в 10 раз быстрее работников, то формула будет выглядеть следующим образом: Q = 10 * L + 100 * R.
Производственная функция Кобба-Дугласа: свойства
Начнем рассмотрение самой популярной неоклассической модели с ее основных особенностей:
1. Производственные функции Кобба-Дугласа учитывает два фактора: труд и капитал.
2. Положительно убывающий предельный продукт.
3. Постоянная эластичность выпуска, равная b для L и c для K.
4. Производственная функция Кобба-Дугласа имеет вид: Q = a * L b * K c .
5. Постоянный эффект масштаба, равный сумме b и c.
Исторические сведения
В основе любой экономической теории лежат факторы производства. Производственная функция Кобба-Дугласа рассматривает два из четырех основных: труд и капитал. На сегодняшний день для каждого предприятия можно придумать ее отдельные примеры. Решение производственных функций Кобба-Дугласа не произошло без работ Кната Викселла (1851-1926). Именно он впервые сконструировал данную модель. Чарльз Кобб и Пол Дуглас, именами которых она была позже названа, только протестировали ее на практике. В 1928 году в свет вышла их книга, в которой описывался экономический рост США в 1899-1922 гг. Ученые объясняли его с помощью двух факторов: использованных трудовых ресурсов и инвестированных капитальных. Конечно же, на экономический рост влияет множество других параметров, но статистика доказала, что решающими являются все же те два, которые и выделил Кнат Викселл.
По словам Пола Дугласа, первая формулировка функции появилась в 1927 году. В это время он пытался вывести математическое выражение связи между рабочими и капиталом. Он обратился к своему коллеге Чарльзу Коббу. Последнему и удалось вывести современное уравнение, которое, как оказалось, раньше использовал в своих работах Кнат Викселл. С помощью метода наименьших квадратов ученым удалось вывести экспоненту труда (0,75). Ее значение было подтверждено данными Национального бюро экономических исследований. В 40-х годах прошлого века ученые отошли от констант и заявили, что экспоненты могут меняться с течением времени.
Допущения модели
Если объем выпуска является производной от двух факторов (труда и капитала), то эластичность всей функции будет зависеть от предельной продуктивности каждого из них. Таким образом, Кобб и Дуглас построили свою модель на следующих допущениях:
- Производство не может продолжаться в отсутствие одного из факторов. Труд и капитал не являются субститутами, которые могут заменить друг друга в процессе выпуска. Дополнительные пилы не могут создать стулья без участия плотников.
- Предельная продуктивность каждого из факторов пропорциональна объему выпуска на его единицу.
Эластичность выпуска
Очевидно, что уменьшение объема используемых материалов приводит к сокращению объема продуктов. Производственная функция Кобба-Дугласа имеет дело с маргинальным выпуском. Эластичность в экономике - это процент изменения значения одного показателя в ответ на уменьшение или увеличение другого, связанного с ним. Производственная функция Кобба-Дугласа подразумевает, что b и c - константы. Если b равен 0,2 и количество рабочих увеличится на 10%, то выпуск станет больше на 2%.
Эффект масштаба
Для реального увеличения выпуска объем используемых факторов производства должен возрастать пропорционально. Если так и происходит, то мы говорим, что мы используем эффект масштаба. Производственная функция Кобба-Дугласа, свойства которой мы уже рассмотрели, учитывает его. Если b + c = 1, то это означает, что мы имеем дело с постоянным эффектом масштаба, >1 - увеличивающимся, <1 - уменьшающимся.
Временной фактор
Модель производственной функции Кобба-Дугласа зачастую используется для описания средне- и долгосрочной перспективы. Очевидно, что зачастую нанять новых людей гораздо проще, чем увеличить объем капитальных ресурсов. Поэтому некоторые экономисты утверждают, что простая линейная модель как нельзя лучше подходит для описания коротких временных периодов работы предприятия. Фирме принадлежит определенный размер помещения, ограниченное число станков, что можно изменить только с помощью долгосрочного планирования. Период времени, который необходим для него, может меняться от одного предприятия к другому, как и эластичность производственной функции Кобба-Дугласа.
Проблемы применения
Несмотря на то что двухфакторная производственная функция получила широкое распространение и была проверена Коббом и Дугласом статистически, часть экономистов все равно сомневается в ее точности в различных отраслях и временных периодах. Главным допущением данной модели является постоянство эластичности труда и капитала в развитых странах. Однако так ли это на самом деле? Ни Кобб, ни Дуглас не предоставили теоретических подоплек для его существования. Постоянство коэффициентов b и c значительно упрощает расчеты, и на этом все. При этом ученые ничего не смыслили в инжиниринге, технологиях и менеджменте производственного процесса. К тому же возможность ее применения на микроуровне не говорит о ее правильности в условиях макроэкономики, и наоборот.
Критика преследовала производственную функцию Кобба-Дугласа с самого ее появления в 1928 году. Сначала это так расстроило ученых, что они хотели бросить работу над ней. Но потом они решили продолжить. В 1947 году Дуглас выступил с новыми подтверждениями ее правильности в качестве президента Американской экономической ассоциации. Ученому не удалось продолжить работу над ней из-за проблем со здоровьем. В дальнейшем производственную функцию усовершенствовали Пол Самуэльсон и Роберт Солоу, навсегда изменив представления об изучении макроэкономики.
На сегодняшний день производственная функция Кобба-Дугласа является одной из самых важных концепций. Она описывает связь между вложенными факторами и полученным результатом. В отличие от простых линейных моделей, которые годятся только для описания короткого периода жизнедеятельности предприятия, она может использоваться для долгосрочного планирования. Однако нельзя забывать о ряде допущений и проблем, с которыми связано ее применения.