Практическое применение производственной функции

3. Практическое применение производственной функции

3.1 Моделирование издержек и прибыли предприятия (фирмы)

 

В основе построения моделей поведения производителя (отдельного предприятия или фирмы; объединения или отрасли) лежит представление о том, что производитель стремится к достижению такого состояния, при котором ему была бы обеспечена наибольшая прибыль при сложившихся рыночных условиях, т.е. прежде всего при имеющейся системе цен.

Наиболее простая модель оптимального поведения производителя в условиях совершенной конкуренции имеет следующий вид: пусть предприятие (фирма) производит один продукт в количестве y физических единиц. Если p экзогенно заданная цена этого продукта и фирма реализует свой выпуск полностью, то она получает валовой доход (выручку) в размере

В процессе создания этого количества продукта фирма несет производственные издержки в размере C ( y ). При этом естественно считать, что C' ( y ) > 0, т.е. издержки возрастают с увеличением объема производства. Также обычно полагают, что C'' ( y ) > 0. Это означает, что дополнительные (маргинальные) издержки на производство каждой дополнительной единицы продукции возрастают по мере увеличения объема производства. Это предположение связано с тем, что при рационально организованном производстве, при малых объемах могут быть использованы лучшие машины и высококвалифицированные работники, которых уже не окажется в распоряжении фирмы,когда объем производства вырастет. На рис. 4.10 представлены типичные графики функций R ( y ) и C ( y ). Производственные издержки состоят из следующих составных частей:

1) материальные затраты C _m , в число которых входят расходы на сырье, материалы, полуфабрикаты и т.п.

Разность между валовым доходом и материальными затратами называется добавленной стоимостью (условно чистой продукцией):

2) расходы на оплату труда C _L ;

Рис. 10. Линии выручки и издержек предприятия

3) расходы, связанные с использованием, ремонтом машин и оборудования, амортизация, так называемая оплата услуг капитала C _k ;

4) дополнительные расходы C _r , связанные с расширением производства, строительством новых зданий, подъездных путей, линий связи и т.д.

Совокупные производственные издержки:

Как уже было отмечено выше,

однако эта зависимость от объема выпуска ( у ) для разных видов издержек различна. А именно имеют место:

а) постоянные расходы C ₀ , которые практически не зависят от y , в т.ч. оплата административного персонала, аренда и содержание зданий и помещений, амортизационные отчисления, проценты за кредит, услуги связи и т.п.;

б) пропорциональные объему выпуска (линейные) затраты C ₁ , сюда входят материальные затраты C _m , оплата труда производственного персонала (часть C _L ), расходы по содержанию действующего оборудования и машин (часть C _k ) и т.п.:

где а обобщенный показатель затрат указанных видов в расчете на одно изделие;

в) сверхпропорциональные (нелинейные) затраты С ₂ , в составе которых выступают приобретение новых машин и технологий (т.е. затраты типа С _r ), оплата сверхурочного труда и т.п. Для математического описания этого вида затрат обычно используется степенная зависимость

Таким образом, для представления совокупных издержек можно использовать модель

(Заметим, что условия C' ( y ) > 0, C'' ( y ) > 0 для этой функции выполнены.)

Рассмотрим возможные варианты поведения предприятия (фирмы) для двух случаев:

1. Предприятие имеет достаточно большой резерв производственных мощностей и не стремится к расширению производства, поэтому можно полагать, что C ₂ = 0 и совокупные издержки являются линейной функцией объема выпуска:

Прибыль составит

Очевидно, что при малых объемах выпуска

фирма несет убытки, так как П < 0.

Здесь y _w точка безубыточности (порог рентабельности), определяемая соотношением

Если y > y _w , то фирма получает прибыль, и окончательное решение об объеме выпуска зависит от состояния рынка сбыта производимой продукции (см. рис. 10).

2. В более общем случае, когда С ₂ 0, имеются две точки безубыточности и причем положительную прибыль фирма получит, если объем выпуска y удовлетворяет условию

На этом отрезке в точке достигается наибольшее значение прибыли. Таким образом, существует оптимальное решение задачи о максимизации прибыли. В точке А , соответствующей издержкам при оптимальном выпуске, касательная к кривой издержек С параллельна прямой линии дохода R .

Следует заметить, что окончательное решение фирмы также зависит от состояния рынка, но с точки зрения соблюдения экономических интересов ей следует рекомендовать оптимизирующее значение выпуска (рис. 11).

Рис. 11. Оптимальный объем выпуска

В общем случае, когда С ( у ) является нелинейной возрастающей и выпуклой вниз функцией (так как С' ( у ) > 0 и С'' ( у ) > 0) объема выпуска, ситуация полностью аналогична той, которая рассмотрена в пункте 2. По определению прибылью считается величина

Точки безубыточности и определяются из условия равенства прибыли нулю, а максимальное ее значение достигается в точке которая удовлетворяет уравнению

или

Таким образом, оптимальный объем производства характеризуется тем, что в этом состоянии маргинальный валовой доход ( R ( y )) в точности равен маргинальным издержкам C ( y ).

В самом деле, если y < то R ( y ) > C ( y ), и тогда следует увеличить выпуск продукции, поскольку ожидаемый дополнительный доход превысит ожидаемые дополнительные издержки. Если же y > то R ( y ) < C ( y ), и всякое увеличение объема уменьшит прибыль, поэтому естественно рекомендовать уменьшить объем производства и придти в состояние y = (рис. 12).

Рис. 12. Точка максимума прибылии зона безубыточности

(*)

Нетрудно видеть, что при увеличении цены ( р ) оптимальный выпуск, а также прибыль увеличиваются, т.е.

Это верно также и в общем случае, так как

Пример. Фирма производит сельскохозяйственные машины в количестве у штук, причем объем производства в принципе может изменяться от 50 до 220 штук в месяц. При этом естественно увеличение объема производства потребует увеличения затрат как пропорциональных, так и сверхпропорциональных (нелинейных), поскольку потребуется приобрести новое оборудование и расширить производственные площади.

В конкретном примере будем исходить из того, что общие издержки (себестоимость) на производство продукции в количестве у изделий выражаются формулой

C ( y ) = 1000 + 20 y + 0,1 y ² (тыс. руб.).

Это означает, что постоянные издержки

C ₀ = 1000 (т. руб.),

пропорциональные затраты

C ₁ = 20 y ,

т.е. обобщенный показатель этих затрат в расчете на одно изделие равен: а = 20 тыс. руб., а нелинейные затраты составят C ₂ = 0,1 y ² ( b = 0,1).

Приведенная выше формула для издержек является частным случаем общей формулы, где показатель h = 2.

Для нахождения оптимального объема производства воспользуемся формулой точки максимума прибыли (*), согласно которой имеем:

Совершенно очевидно, что объем производства, при котором достигается максимальная прибыль, весьма существенно определяется рыночной ценой изделия p .

В табл. 1 представлены результаты расчета оптимальных объемов при различных значениях цены от 40 до 60 тыс. рублей за изделие.

В первом столбце таблицы фигурируют возможные объемы выпуска у , второй столбец содержит данные о полных издержках С ( у ), в третьем столбце представлена себестоимость в расчете на одно изделие:

Таблица 1

Данные об объемах выпуска, затратах и прибыли

Объемы и затраты				Цены и прибыли
Y	C	AC	MC	40	42	44	50	54	60
50	2250	45	30	- 250	- 150	- 50	250	450	740
			33
80	3240	40,5	36	-40	+120	280	760	1080	1560
			38
100	4000	40	40	0	200	400	1000	1400	2000
			41
110	4410	40,1	42	- 10	210	430	1090	1530	2190
			43
120	4840	40,3	44	- 40	200	440	1160	1640	2360
			47
Продолжение таблицы 1
150	6250	41,7	50	- 250	50	350	1250	1850	2750
			52
170	7290	42,9	54	- 490	- 150	190	1210	1890	2910
			57
200	9000	45	60	- 1000	- 600	- 200	1000	1800	3000
			62
220	10240	46,5	64	- 1440	- 1000	- 560	760	1640	2960

Четвертый столбец характеризует значения указанных выше маргинальных издержек МС , которые показывают, во сколько обходится производство одного дополнительного изделия в данной ситуации. Нетрудно заметить, что маргинальные издержки возрастают по мере роста производства, что хорошо согласуется с положением, высказанным в начале этого параграфа. При рассмотрении таблицы следует обратить внимание на то, что оптимальные объемы находятся точно на пересечении строки (маргинальные издержки МС) и столбца (цена p) с равными их значениями, что совершенно аккуратно соотносится с правилом оптимальности, установленным выше.

Проведенный выше анализ относится к обстановке совершенной конкуренции, когда производитель не может повлиять своими действиями на систему цен, и поэтому цена p на товар y выступает в модели производителя как экзогенная величина.

В случае же несовершенной конкуренции производитель может оказывать непосредственное влияние на цену. В особенности это относится к монопольному производителю товара, который формирует цену из соображения разумной рентабельности.

Рассмотрим фирму с линейной функцией издержек, которая определяет цену таким образом, чтобы прибыль составляла определенный процент (долю 0 < g < 1) от валового дохода, т.е.

Отсюда имеем

Валовой доход

и производство оказывается безубыточным, начиная с самых малых объемов производства ( y _w 0). Легко видеть, что цена зависит от объема, т.е. p = p ( y ), и при увеличении объема производства ( у ) цена товара уменьшается, т.е. p' ( y ) < 0. Это положение имеет место для монополиста и в общем случае.

Требование максимизации прибыли для монополиста имеет вид

Предполагая по-прежнему, что имеем уравнение для нахождения оптимального выпуска ( ):

Полезно заметить, что оптимальный выпуск монополиста () как правило, не превосходит оптимального выпуска конкурентного производителя в формуле, помеченной звездочкой (С.37).

Более реалистичная (но также простая) модель фирмы используется для того, чтобы учесть ресурсные ограничения, которые играют очень большую роль в хозяйственной деятельности производителей. В модели выделяется один наиболее дефицитный ресурс (рабочая сила, основные фонды, редкий материал, энергия и т.п.) и предполагается, что фирма может его использовать не более чем в количестве Q . Фирма может производить n различных продуктов. Пусть y ₁ , ..., y _j , ..., y _n искомые объемы производства этих продуктов; p ₁ , ..., p _j , ..., p _n их цены. Пусть также q цена единицы дефицитного ресурса. Тогда валовой доход фирмы равен

а прибыль составит

Легко видеть, что при фиксированных q и Q задача о максимизации прибыли преобразуется в задачу максимизации валового дохода.

Предположим далее, что функция издержек ресурса для каждого продукта C _j ( y _j ) обладает теми же свойствами, которые были высказаны выше для функции С ( у ). Таким образом, C _j ' ( y _j ) > 0 и C _j '' ( y _j ) > 0.

В окончательном виде модель оптимального поведения фирмы с одним ограниченным ресурсом следующая:

Нетрудно видеть, что в достаточно общем случае решение этой оптимизационной задачи находится путем исследования системы уравнений:

(**)

Где j множитель Лагранжа.

Заметим, что соотношение

является по существу аналогом отмеченного выше совпадения в оптимальной точке маргинального дохода и маргинальных издержек. В случае квадратичных функций издержек

из системы уравнений (**) имеем:

(***)

Заметим, что оптимальный выбор фирмы зависит от всей совокупности цен на продукты ( p ₁ , ..., p _n ), причем этот выбор является однородной функцией системы цен, т.е. при одновременном изменении цен в одинаковое число раз оптимальные выпуски не изменяются. Нетрудно видеть также, что из уравнений, помеченных звездочками (***), следует, что при увеличении цены на продукт n (при неизменных ценах на другие продукты) его выпуск следует увеличить с целью получения максимальной прибыли, так как

а производство остальных товаров уменьшится, так как

Эти соотношения в совокупности показывают, что в данной модели все продукты являются конкурирующими. Из формулы (***) вытекает также очевидное соотношение

т.е. при увеличении объема ресурса (капиталовложений, рабочей силы и т.п.) оптимальные выпуски увеличиваются.

Можно привести ряд простых примеров, которые помогут лучше понять правило оптимального выбора фирмы по принципу максимума прибыли:

1) пусть n = 2; p ₁ = p ₂ = 1; a ₁ = a ₂ = 1; Q = 0,5; q = 0,5.

Тогда из (***) имеем:

 = 0,5;  = 0,5; П = 0,75;  = 1;

2) пусть теперь все условия остались прежними, но удвоилась цена на первый продукт: p ₁ = 2.

Тогда оптимальный по прибыли план фирмы:  = 0,6325;  = 0,3162.

Ожидаемая максимальная прибыль заметно возрастает: П = 1,3312;  = 1,58;

3) заметим, что в предыдущем примере 2 фирма должна изменить объемы производств, увеличив производство первого и уменьшив производство второго продукта. Предположим, однако, что фирма не гонится за максимальной прибылью и не станет менять налаженное производство, т.е. выберет программу y ₁ = 0,5; y ₂ = 0,5.

Оказывается, что в этом случае прибыль составит П = 1,25. Это означает, что при повышении цен на рынке фирма может получить значительное увеличение прибыли без изменения плана выпуска.