Wykład 2 - model produkcji input-output (Model 1) 1 Wprowadzenie Celem wykładu jest omówienie (znanego z wcześniejszych zaję) modelu produkcji typu input-output w postaci pozwalającej na zaprogramowanie w pakiecie GEMPACK. Dla uproszczenia model 1 jest modelem gospodarki zamknietej, tj. nie obejmuje importu i eksportu. 2 Oznaczenia Przyjęte oznaczenia odpowiadają oznaczeniom stosowanym w modelu MINIMAL (tj. modelu, na podstawie którego wykonywane będą projekty). Zgodnie z przyjętą konwencją, WIELKIMI LITERAMI oznaczane są poziomy zmiennych, natomiast małe litery symbolizują procentowe przyrosty. W modelu występują dwa zbiory - gałęzi (IND) oraz nabywców (USER): IND = {P rodukty, Uslugi} USER = {P rodukty, Uslugi, F inalny} W modelu występują następujące : i IND X1T OT i - produkcja globalna w gałęzi i (w ujęciu ilościowym), i IND V 1T OT i - produkcja globalna w gałęzi i (w ujęciu wartościowym), i IND X ij - popyt nabywcy j na produkty gałęzi i (w ujęciu ilościowym), i IND USE ij - popyt nabywcy j na produkty gałęzi i (w ujęciu wartościowym). Powyżej zapisano zmienne na poziomach ; te same symbole zapisywane małymi literami wyrażają procentowe przyrosty poszczególnych zmiennych. 1
3 Model 3.1 Postać z poziomami zmiennych Model składa się z dwóch grup równań. Pierwsza z nich to tzw. równania bilansowe produkcji, mówiące, że produkcja danej gałęzi jest równa sumie popytu na jej wyroby: i IND X1T OT i = X ij (1) Druga grupa równań opisuję technologię produkcji. W modelu input-output wyrażają one założenie, że nakłady materiałowe (zużycie pośrednie) na jednostkę produkcji danej gałęzi są stałe (in. nakłady materiałowe są proporcjonalne do produkcji gałęzi). Nakłady materiałowe na jednostkę produkcji wyrażane są przez współczynniki bezpośrednich nakładów, oznaczane w analizie input output symbolem a ij (uwaga - dla podkreślenia, że współczynniki bezpośrednich nakładów są stałymi, a nie zmiennymi, zapisujemy je jako ā ij ). Równania nakładów materiałowych mają postać: i IND j IND X i,j = ā ij X1T OT j (2) 3.2 Przekształcenie do postaci z procentowymi przyrostami zmiennych W przekształceniu korzystamy z dwóch elementarnych reguł linearyzacji: Równanie na poziomach Y = X + Z Y = αx Równanie na procentowych przyrostach Y y = Xx + Zz y = x Na podstawie powyższych reguł możemy przekształcić równania 1-2 do postaci: i IND X1T OT i x1tot i = X ij x ij (3) i IND j IND x i,j = x1tot j (4) Warto zauważyć, że w równaniu 4 po linearyzacji znika stała ā ij, co oznacza, że do rozwiązania modelu produkcji input-output w postaci z procentowymi przyrostami zmiennych nie trzeba obliczać współczynników bezpośrednich nakładów materiałowych. 4 Dane Przykładowe dane do modelu, zapisane w formie I i II ćwiartki tablicy input-output, są następujące: P rodukty U slugi F inalny P rodukty 1 6 3 Uslugi 4 2 8 Powyższa macierz to jednocześnie macierz [USE ij ]. Warto też zauważyć, że wartość produkcji globalnej można obliczyć sumując wiersze tej macierzy, tj. V 1T OT i = USE ij. 2
5 Ostateczna postać modelu W modelu w postaci zlinearyzowanej wielkości zapisywane wielkimi literami należy traktować jako stałe (reprezentujące tzw. rozwiązanie początkowe), wyznaczane na podstawie danych. Jednak dane zawarte w tablicy input-output wyrażone są w ujęciu wartościowym (pieniężnym), podczas gdy X1T OT i i X ij, występujące we wzorach 3-4, wyrażają ilości. W takiej sytuacji rozwiązaniem może być przyjęcie założenia, że cena danego produktu jest jednakowa dla wszystkich nabywców 1. Mnożąc równanie 3 obustronnie przez cenę produktu, P i, otrzymujemy: i IND P i X1T OT i x1tot i = P i X ij x ij (5) Podstawiając do powyższego następujące tożsamości, V 1T OT i = P i X1T OT i oraz USE ij = P i X ij (tożsamości te mówią, że wartość produkcji/popytu równa się iloczynowi ceny i ilości), otrzymujemy finalną postać modelu: i IND V 1T OT i x1tot i = USE ij x ij (6) i IND j IND x i,j = x ij (7) Z tablic input-output, przedstawianych z zasady w ujęciu nominalnym (pieniężnym), nie można uzyskać informacji o wielkości produkcji/popytu w jednostkach fizycznych, takich jak np. sztuki, tony, godziny itp. Ponieważ jednak w rozwiązaniu modelu interesują nas tylko procentowe zmiany (produkcji i popytu), jednostki fizyczne nie mają znaczenia. Np. gdy mówimy o wzroście produkcji o 10%, nie jest ważne, czy mierzymy tę produkcję w kilogramach czy w tonach istotne jest natomiast, że mamy na myśli ilość, nie zaś np. wartość. Równania 6-7 zapisane w kodzie TABLO wyglądają następująco: Equation E_x1tot # Rownanie bilansowe produkcji # (all,i,ind) V1TOT(i)*x1tot(i) = sum{j, USER, USE(i,j)*x(i,j)}; Equation E_x # Zuzycie posrednie proporcjonalne do produkcji # (all,i,ind)(all,j,ind) x(i,j) = x1tot(j); Pliki z pełnym kodem modelu i założeniami symulacji można znaleźć na stronie www.inforum.uni.lodz.pl w materiałach ćwiczeniowych. 1 W rozbudowanych modelach CGE założenie to jest mniej restrykcyjne przyjmuje się, że wszyscy nabywcy płacą jednakową cenę bazową, podczas gdy marże i podatki od produktów są zróżnicowane. 3
6 Przykładowa symulacja W przykładowej symulacji zakładamy wzrost popytu na Produkty o 20% (w ujęciu ilościowym). Zakładamy, że popyt finalny na Usługi nie zmienia się. Po rozwiązaniu w pakiecie GEMPACK 2 otrzymujemy następujące zmiany procentowe popytu, wyrażone w postaci zmiennej x ij : P rodukty U slugi F inalny P rodukty 8.57 2.86 20 U slugi 8.57 2.86 0 oraz procentowe zmiany produkcji, wyrażone w postaci zmiennej x1tot i : P rodukty 8.57 Uslugi 2.86 Powyższe liczby stanowią komplet wyników symulacji, wyznaczonych poprzez rozwiązanie układu równań 6-7. Mimo to można pogłębić interpretację wyników i rozumienie modelu dzięki podstawieniu uzyskanych liczb do wybranych równań. Podstawmy np. wyniki do równania bilansowego produkcji (6) dla pierwszej gałęzi (Produkty): V 1T OT P rodukty x1tot P rodukty = USE P rodukty, P rodukty x P rodukty, P rodukty +USE P rodukty, Uslugi x P rodukty, Uslugi +USE P rodukty, F inalny x P rodukty, F inalny Pod wartości współczynników podstawiamy liczby z bazy danych: 10 x1tot P rodukty = 1 x P rodukty, P rodukty +6 x P rodukty, Uslugi +3 x P rodukty, F inalny Dzieląc obustronnie przez 10 otrzymujemy: x1tot P rodukty = 0.1 x P rodukty, P rodukty +0.6 x P rodukty, Uslugi +0.3 x P rodukty, F inalny Z powyższego widać, że procentową zmianę produkcji w gałęzi Produkty można wyznaczyć jako ważoną sumę procentowych zmian popytu na Produkty ze strony poszczególnych nabywców. Podstawiają do powyższego równania wyniki symulacji otrzymujemy: x1tot P rodukty = 0.1 8.57 + 0.6 2.86 + 0.3 20 2 Ten niewielki model łatwo rozwiązać także na kartce. 0.857 + 1.716 + 6 = 8.57 4
Wynik 8.57 był już oczywiście znany, ale dzięki podstawieniu do równania uzyskujemy dekompozycję tego wyniku. Interpretacja jest następująca: produkcja gałęzi Produkty wzrasta o 8.57%, przy czym wzrost popytu finalnego na Produkty bezpośrednio przyczynia się do wzrostu produkcji o 6%, wzrost popytu na Produkty ze strony sektora Usług przyczynia się do wzrostu produkcji o 1.716%, a wzrost zużycia wewnętrznego w sektorze Produkty - do zwiększenia produkcji o 0.857%. Podobną dekompozycję można przeprowadzić dla zmian produkcji gałęzi Usługi. Z kolei równania 7 można zinterpretować następująco: procentowy przyrost zużycia materiałów pochodzących z gałęzi i w produkcji gałęzi j jest równy procentowemu przyrostowi produkcji w gałęzi j. Na przykład: x P rodukty, Uslugi = x1tot Uslugi = 2.86 tj. popyt gałęzi Uslugi na Produkty wzrasta o 2.86% - dokładnie o tyle, o ile wzrasta produkcja gałęzi Uslugi. 5