Модели фирмы (производителя)

Издержки предприятия на производство продукции, задача их минимизации

Классификация издержек. Любое производство связано с затратами сырья, электроэнергии, рабочей силы, оборудования, земли и так далее. Без использования необходимых ресурсов невозможно создать новые блага.

Издержки производства – это совокупность расходов, которые несет предприниматель при обеспечении того или иного объема производства продукции и ее последующей реализации в определенный период времени. Издержки можно классифицировать по многим признакам.

Постоянные издержки (FC) – это издержки, величина которых в краткосрочном периоде не изменяется с увеличением или сокращением объема производства. К постоянным издержкам относятся издержки, связанные с использованием зданий и сооружений, машин и производственного оборудования, арендой, капитальным ремонтом, а также административные расходы. Они выплачиваются даже тогда, когда продукция вообще не выпускается.

Переменные издержки (VC) – это издержки, величина которых изменяется в зависимости от увеличения или уменьшения объема производства. К ним относятся затраты на сырье, электроэнергию, вспомогательные материалы, оплату труда.

Общие издержки (ТС) – это совокупность постоянных и переменных издержек фирмы в связи с производством продукции в краткосрочный период.

Каждому производителю необходимо знать средние издержки (т.е. издержки на производство единицы продукции), так как именно они сравнимы с ценой. Они имеют значение при определении прибыльности и убыточности производства.

Средние постоянные издержки (AFC) – это постоянные издержки на производство единицы продукции (FC/y). Поскольку с увеличением объема производства растет общая выручка, то средние постоянные издержки представляют собой все меньшую и меньшую величину.

Средние переменные издержки (AVC) – переменные издержки на производство единицы продукции (VC/y). Они достигают своего минимума, когда достигнут технологически оптимальный размер предприятия. Понятие средних переменных издержек необходимо для определения эффективности хозяйствования фирмы, положения равновесия и определения ближайших перспектив развития – расширения, сокращения производства или ухода из отрасли.

Средние общие издержки (АТС) – отношение общих издержек к объему выпускаемой продукции (ТС/у).

Предельные издержки (МС) – это приращение совокупных издержек, вызванное бесконечно малым увеличением производства (ΔТС/Δу). Когда МС<АТС, кривая средних издержек идет вниз: производство каждой новой единицы продукции уменьшает средние издержки. Когда МС>АТС, кривая средних издержек идет вверх: производство новой единицы продукции увеличивает средние издержки. Когда АТС=min, то МС=АТС. Кривая предельных издержек пересекает кривую средних переменных издержек и кривую средних общих издержек в точках их минимального значения.

Дадим понятие функции издержек. Функция издержек выражает зависимость между объемом произведенной продукции и минимально необходимыми затратами ее производства:

C=C (y).                                        (6-1)

Для количественной характеристики зависимости общих затрат от объема выпускаемой продукции используется коэффициент эластичности затрат от выпуска (еC,Q). Он показывает, на сколько процентов изменятся общие затраты при изменении выпуска на 1%:

еC,Q =(ΔTC/Δy)*(y/TC) = MC/AC                (6-2)

Для количественного определения затрат нужно знать цены услуг факторов производства. В общем виде, зависимость:

x=x(y)                                                (6-3)

это зависимость объемов ресурсов от объема выпуска продукции. Такую функцию называют функцией производственных затрат ресурсов, а сами издержки

Z(y)=q1*x1(y)+q2*x2(y)+…+qn*xn(y)                (6-4)

Рассмотрим случай, когда имеется два фактора производства: труд и капитал. Обозначим ставку заработной платы (цену труда) – rL, а арендную плату за использование капитала в единицу времени – rK. Тогда общие издержки (ТС) выпуска некоторого количества продукции равны:

TC = rL*L+rK*K                                        (6-5)

Объемы применяемых факторов производства при заданном выпуске предопределены технологией, представляемой производственной функцией y=y(L,K). Поэтому L=L(y), K=K(y), а, следовательно, и TC=TC(y). Допустим, что технология производства характеризуется производственной функцией Кобба-Дугласа:

y=A*x1a1*x2a2*…*xnan,                                (6-6)

где А>0, 0<aj<1, j=1,…,n (в нашем случае y=LaK1-a ) (6-7)

(различные виды производственных функций подробнее будут рассмотрены в главе II)

В краткосрочном периоде объем капитала фиксирован, и производственная функция в качестве аргумента содержит лишь количество применяемого труда. Чтобы при заданной технологии произвести у единиц продукции, требуется L=(y*K1-a)1/a единиц труда. Подставим это значение в формулу (6-5):

TC=rL*(y*K1-a)1/a+rK*K=TC (y)                (6-8)

Предельные затраты при данной технологии, характеризующейся функцией Кобба-Дугласа, равны:

MC=rL/α*(y/K)(1-α)/α                                (6-9)

Средние постоянные издержки, средние переменные и средние общие издержки соответственно равны rK*K/y, rL*(y/K)(1-α)/α и rK*K/y+rL*(y/K)(1-α)/α .

Поскольку по определению функция затрат выражает зависимость между выпуском продукции и минимальными затратами на ее производство, то предварительно нужно найти такое сочетание труда и капитала, которое обеспечивает минимальные затраты на заданный выпуск. При заданной сумме общих производственных затрат ТС множество всевозможных сочетаний труда и капитала определено уравнением (6 — 5) Решим его относительно К:

K=TC/rK-(rL/rK)*L                                        (6-10)

Уравнение (6-10) – это уравнение изокосты. Тангенс угла наклона изокосты равен соотношению цен на факторы, а ее отдаленность от начала координат определяется объемом производственных расходов. Все сочетания объемов труда и капитала, соответствующие точкам на изокосте и под ней, «по карману» производителю, а все комбинации обоих факторов, отмеченные точками выше изокосты, ему не доступны. Траектория точек касания изоквант (графиков производственных функций) и изокост указывает такое сочетание ресурсов, при котором затраты, необходимые для каждого из выпусков, минимальны. В точке касания наклон изокванты совпадает с наклоном изокосты. Таким образом, задача минимизации издержек сводится к следующему: необходимо найти такую изокосту, которая являлась бы касательной к заданной изокванте, т. е. нужно найти точку касания изокосты с наиболее удаленной изоквантой. Точка касания х* и есть оптимальное решение. Эту задачу будем решать методом множителей Лагранжа.

Задача минимизации издержек

Для задачи минимизации издержек функция Лагранжа имеет вид:

F(x1,x2,…,xn,λ1)=q1*x1+q2*x2+…+qn*xn+λ1*(y0-f(x1,x2,…,xn)), (6-11)

где q1,q2,…,qn – цены соответственно ресурсов x1,x2,…,xn

f(x1,x2,…,xn)=y0

x1>=0, x2>=0, …, xn>=0

Далее получаем систему уравнений:

F/  xj=qj-λ1*  f/  xj=0,  j=1,2,…,n                                         (6-12)

F/  λ1=y0-f(x1,x2,…,xn)=0  или

f/  xj=1/λ1*qj,  j=1,2,…,n;  f(x1,x2,…,xn)=y0                        (6-13)

В точке минимума получим:

Предельные производительности ресурсов пропорциональны их ценам (коэффициент пропорциональности равен 1/λ*1), т.е.:

f / xj=(1/λ*1)*qj;  j=1,2,…,n;                                                (6-14)

отношение предельных производительностей ресурсов равно отношению их цен, т.е.:

(  f/  xj):( f/  xi)=qj/qi;  j,i=1,2,…,n;  j≠i;                                (6-15)

отношение предельных производительностей ресурсов к их ценам равны между собой, т.е.:

(  f/  xj):qj=1/λ*1,  j=1,2,…,n                                                (6-16)

Полученные соотношения составляют основу теории предельной производительности факторов производства как теории стоимости, а именно: цены ресурсов пропорциональны предельным производительностям ресурсов, в частности для труда имеем, что он оценивается в соответствии со своей предельной производительностью.

Дадим интерпретацию множителя Лагранжа. Имеем:

dZ=q1*dx1+q2*dx2+…+qn*dxn .

В точке минимума  qj=(λ*1)*(  f/  xj), j=1,2,…,n, следовательно,

dZ=λ*1((  f/  x1)*dx1+(  f/  x2)*dx2+…+(  f/  xn)*dxn)=(λ*1)*dy.  (6-17)

Отсюда:

λ*1=dZ/dy,                                                                        (6-18)

т.е. λ*1 есть общие предельные издержки на единицу дополнительной продукции.

Рассмотрим некоторые типы функций затрат ресурсов и издержек.

Пусть задана линейная неоднородная функция затрат ресурсов

xj=αj*y+bj,  j=1,2,…,n,  αj>0, bj>0,  j=1,2,…,n.

Тогда функция издержек имеет вид:

C(y)=a*y+b,

где a=∑qj*αj,  b=∑qj*bj.

Если задана нелинейная функция затрат ресурсов xj=φj(y),  j=1,2,…,n, то

C(y)=∑qj*φj(y).

Задача максимизации объема выпуска продукции

Задача максимизации объема производства состоит в том, чтобы определить максимальный объем выпуска продукции при заданных затратах ресурсов. Математически она формулируется следующим образом:

Y=f(x1,x2,…,xn)→max                                (6-19)

при условиях

q1*x1+q2*x2+…+qn*xn=C,                        (6-20)

x1>=0, x2>=0,…,xn>=0                                (6-21)

Геометрически это означает, что нужно найти изокванту производственной функции y=f(x1,x2), которая касалась бы заданной изокосты q1*x1+q2*x2=C.

Для каждой изокванты характерны следующие свойства:

изокванта, лежащая выше и правее другой, соответствует большему количеству произведенной продукции; изокванты не пересекаются; в экономической области изокванты имеют отрицательный наклон, т.е. они обращены выпуклостью к началу координат.

Рассмотрим некоторые производственные функции, которые часто используются при анализе поведения производителя:

Линейная производственная функция имеет вид:

y=a1*x1+a2*x2+…+an*xn,

для которой а1>0, a2>0,…, an>0, т.е. предполагается линейная зависимость выпуска продукции от затрат факторов производства;

Производственнная функция с постоянными параметрами. Такая функция задается соотношением:

y=min(x1/a1,x2/a2,…,xn/an),  где a1>0, a2>0,…, an>0 ;

Производственная функция Кобба-Дугласа. Фyнкция имеет вид y=A*x1α1*x2α2*…*xnαn, где A>0, 0<αj<1,  j=1,2,…,n (именно этот тип производственных функций будет рассмотрен в качестве примера в моей курсовой) ; Производственная функция с постоянной эластичностью замены (CES). Такая функция имеет вид:

y=A*(B1*x1-p+…+Bn*xn-p)-γ/p,  для которой A>0, 0<Bj<1,  j=1,2,…,n. .

Задачу максимизации объема выпуска продукции будем решать также методом множителей Лагранжа.

Функция Лагранжа данной задачи будет иметь вид:

F(x1,x2,…,xn,λ2)=f(x1,x2,…,xn)+λ2*(C-∑qi*xi).

Условиями оптимальности будут:

F/  xj=  f/  xj-λ2*qj=0,  j=1,2,…,n;

F/  λ2=C-∑qi*xi=0

или

f/  xj=λ2*qj,  j=1,2,…,n;  ∑qi*xi=C                        (6-22)

В точке максимума х* будут иметь место соотношения, аналогичные соответственным соотношениям в задаче минимизации издержек, а именно:

предельные производительности ресурсов пропорциональны их ценам с коэффициентом пропорциональности λ*2, т.е.:

f/  xj=(λ*2)*qj,  j=1,2,…,n;

отношение предельных производительностей ресурсов равно отношению их цен, т.е.

(  f/  xj): ( f/  xi)=qj:qi;  j,i=1,2,…,n,  j≠i;

отношение предельных производительностей ресурсов к их ценам равны между собой, т.е.

(  f/  xj)=λ*2,  j=1,2,…,n .

Определим экономический смысл множителя λ*2. Полный дифференциал производственной функции будет:

dy=(  f/  x1)*dx1+(  f/  x2)*dx2+…+(  f/  xn)*dxn.                        (6-23)

Так как в точке максимума х* имеет место соотношение:

f/  xj=(λ*2)*qj (j=1,2,…,n), то

dy=(λ*2)*(q1*dx1+q2*dx2+…+qn*dxn)=(λ*2)*dZ=(λ*2)*dC.  (6-24)

Отсюда получаем  dy/dZ=dy/dC=λ*2.                                (6-25)

Таким образом, λ*2 выражает дополнительный выпуск продукции в расчете на единицу общих затрат, т.е. он выражает общую предельную производительность ресурсов.

Таким образом, можно заключить, что λ*1 и λ*2 для рассматриваемых задач по смыслу взаимообратные. Поэтому указанные две задачи называют взаимными задачами для производителя.

Если в качестве С в задаче максимизации выпуска продукции взять Z*=Zmin, полученный в задаче минимизации издержек при у=у0, то максимальный объем выпуска продукции у*=у0, λ*2=1/λ*1, а точки оптимума совпадают.

Заключение

Технологическая связь между выпуском продукции и затратами задается функцией y=f(x)=f(x1,x2,…,xn), зависящей от n переменных, которую называют производственной функцией. А функцию С(y)=Zmin(y)=∑qi*x*i(y) называют функцией издержек.

Задача минимизации издержек на производство продукции:

Z=∑qi*xi→min

и задача максимизации объема выпуска продукции:

y=f(x1,x2,…,xn)→max

являются взаимными задачами для производителя.

Причем в точке оптимума как издержек, так и объема выпуска продукции наблюдаются следующие соотношения:

предельные производительности ресурсов пропорциональны их ценам; отношение предельных производительностей ресурсов равно отношению их цен; отношение предельных производительностей ресурсов к их ценам равны между собой.

Геометрическое решение задачи определения максимально возможного выпуска при имеющихся у производителя денежных средствах, представленных изокостой, и заданной производственной функции, представленной семейством изоквант, состоит в следующем: нужно найти точку касания изокосты с наиболее удаленной изоквантой.