 Función de Producción DocIRS
Introducción
Nótese que la clasificación de las invenciones y las innovaciones, así como optimización de mano de obra (Trabajo), se puede demostrar con el uso del análisis elemental de isocuantas. El concepto de una isocuanta o "curva de productos iguales" es un lugar geométrico de todas las combinaciones de capital $K$ y trabajo $L$, para una tecnología cuya resultante tiene un nivel idéntico de producción física.
Función de Producción Cobb-Douglas
Cobb–Douglas: Función de Produccion
La función de producción Cobb-Douglas es uno de los modelos matemáticos más utilizados en economía para representar la relación entre los factores productivos utilizados por una empresa —principalmente capital y trabajo— y la cantidad de producción obtenida.
Fue propuesta originalmente por Charles W. Cobb y Paul H. Douglas en la década de 1920, a partir del estudio de la producción de la economía estadounidense.
$$P= A · K^{\alpha} · L^{\beta} \qquad\quad[1]$$
donde:
$P$ : Producción total (el valor los ingresos producidos
durante un periodo)
$L$ : Trabajo Insumo
$K$ : Capital Insumo
$A$ : Factor Total de Productividad
$\alpha$ y $\beta$ son las elasticidades producto del trabajo y el capital, respectivamente. Estos valores son constantes determinadas por la tecnología disponible.
Las elasticidad del producto $P$ mide la respuesta del
producto a un cambio en los niveles del trabajo $L$ o del capital usados en
la producción, si permanecen constantes los demás factores.
Asumiremos rendimientos constantes a escala:
$$\alpha + \beta = 1$$
Donde $\alpha , \beta$ son valores Reales llamados
elasticidades, las cuales se obtienen a linearizar la función $[1]$,
aplicando logaritmo natural. En efecto:
$$Ln(P)=ln(A) + \alpha·Ln(K) + \beta·Ln(L)\qquad\quad [2]$$
Entonces, los coeficientes \(\alpha\)· y \(\beta\) pueden estimarse estadísticamente mediante una regresión lineal.
Para tener una visión estratégica del estado de progreso y eficiencia de una empresa de tecnología, es útil configurar un marco referencial con la función Cobb Douglas.
Para diagramar la isocuanta se aplican logaritmos naturales, dado que con las propiedades de los logaritmos permiten transformar el producto $P=A·K^{\alpha}·L^{\beta}$ a una expresión lineal como se señala en $[2]$.
Sea $P^*=Ln(P)$, entonces aplicando logaritmo natural en ambos miembros de la expresión rotulada en $[1]$.
Esta transformación permite aplicar regresiones lineales se expresa el modelo de la siguiente forma:
$$P^{*}=A^{*}+ \alpha K^{*}+\beta L^{*}$$
Donde
$$A^{*}=ln(A),\\ P^{*} =ln(P),\\L^{*}=ln(L)$$
De este modelo lineal se deduce que los coeficientes $\alpha$ y $\beta$ son las elasticidades.
La elasticidad es la razón formada entre el cambio
proporcional de una variable con respecto del cambio proporcional de otra
variable.
En este caso, un cambio porcentual en uno de los coeficientes
tendrá un efecto proporcional en la variable dependiente $P^{*}$.
Nótese que basta derivar parcialmente $P^{*}$ con respecto a una las dos variables $L^{*}$, $K^{*}$ y
obtendremos la definición de elasticidad, para curvas totalmente diferenciables.
La fórmula matemática es:
$$\alpha=E_{P(K)}=\frac{\partial ln(P)}{\partial ln(K)}\qquad \land \qquad \beta = E_{P(L)}= \frac{\partial ln(P)}{\partial ln(L)}$$
Donde $K,L$ representan los insumos o factores del producto $P$.
La ventaja conceptual de Cobb-Douglas es que los mismos parámetros \(\alpha\) y \(\beta\) permiten interpretar simultáneamente la sensibilidad de la producción frente a cada factor y, mediante su suma, los rendimientos a escala.
Eficiencia Económica de Michael J. Farrell
(Artículo más detallado y actualizado en:
Anexo Método Eficiencia Relativa de Michael J. Farrell  )
Al intentar evaluar nuestra posición como una empresa de menor tamaño dedicada al desarrollo de software —específicamente, al diseño e implantación de sistemas para el control y seguimiento de procesos de tratamiento documental de datos en los ámbitos de proyectos y contratos—, llegamos a la conclusión de que nuestra actividad productiva podía considerarse eficiente y competitiva dentro de un mercado suficientemente definido y acotado.
El enfoque que DocIRS bosquejó, inspirado en los conceptos de eficiencia relativa desarrollados por Farrell, fue buscar y estudiar nuestra posición dentro de la industria considerando las características particulares de nuestra tecnología productiva. Esta se encuentra fuertemente sustentada en el conocimiento especializado, la inteligencia aplicada al procesamiento de información y la automatización de procesos, dentro de un ámbito de negocio acotado al desarrollo e implantación de sistemas de software.
Esta característica tecnológica introduce diferencias importantes respecto de empresas cuya actividad productiva depende principalmente de la utilización de equipos de capital convencionales o de tecnologías más antiguas. En consecuencia, no todas las empresas que participan de una misma industria son necesariamente comparables desde la perspectiva de la eficiencia relativa, aun cuando produzcan bienes o servicios aparentemente similares.
Por esta razón, la construcción de una muestra para estimar una frontera de eficiencia debe considerar no solo el tamaño de las empresas y el mercado en el que operan, sino también la naturaleza de la tecnología utilizada, el grado de automatización, el conocimiento incorporado a los procesos y las condiciones tecnológicas bajo las cuales se obtiene el producto o servicio. De lo contrario, la frontera empírica podría mezclar unidades productivas con estructuras tecnológicas sustancialmente diferentes, distorsionando la interpretación de las medidas de eficiencia relativa.
\([F_1]\): Definición de Eficiencia Relativa 5
A partir de las métricas previamente analizadas en relación con la función de producción Cobb-Douglas, y utilizando la representación clásica de la eficiencia económica propuesta por Michael J. Farrell (1957), es posible establecer una medida relativa de eficiencia.
Esta representación, - ilustrada en \([F_1]\)-, se basa en una isocuanta eficiente, entendida como una frontera de producción, y en un punto que representa la combinación de insumos utilizada por una empresa observada.
Dentro de un ámbito productivo específico y considerando una muestra discreta y comparativa observaciones \(S\) 1, se construye una geometría que permite distinguir las siguientes medidas relativas:
donde:
- Eficiencia Técnica: \(ET = \large{\frac{OQ}{OP}}\)
- Eficiencia Asignativa o de Precios: \(EA = \large{\frac{OR}{OQ}}\)
- Eficiencia Económica: \(EE = \large{\frac{OR}{OP}} = ET \times EA\)
- \(P\): combinación de insumos observada, que representa la situación productiva de la empresa.
- \(Q\): proyección radial de \(P\) sobre la frontera eficiente, manteniendo constante la proporción entre los insumos.
- \(R\): punto de mínimo costo sobre la frontera eficiente, determinado por la tangencia entre la isocuanta y la correspondiente recta de isocosto.
La distinción entre estos componentes y una comprensión geométrica de la definición de Farrell pueden apreciarse con mayor claridad mediante las figuras \([F_1]\) y \([F_2]\).
Rendimientos Constantes a Escala
Si se supone la existencia de rendimientos constantes a escala, un único producto (output) y dos factores de producción, la tecnología productiva puede representarse mediante una isocuanta \( DD'\), que reúne todas aquellas combinaciones de los dos factores capaces de producir una misma cantidad de producto 2.
Sea \( DD'\) la recta de precios o isocosto. Su punto de tangencia con la isocuanta, \( Q'\), representa la combinación óptima de los dos factores de producción, dados sus respectivos precios. Sin embargo, una empresa puede no operar en \(Q'\), sino en un punto como \( P \).
La distancia \( OP \), comparada con \( OQ \), permite medir en qué grado la misma cantidad de output podría producirse utilizando una menor cantidad de insumos y manteniendo constante su proporción 3. Esta medida corresponde a lo que Farrell denomina eficiencia técnica.
Por otra parte, la relación \(\frac{OR}{OP}\) mide la proporción de los costos que podría alcanzarse si la combinación relativa de los insumos se modificara de acuerdo con sus respectivos precios, manteniendo el nivel de producción. Esta medida corresponde a la denominada eficiencia de precios o, en terminología más habitual, eficiencia asignativa.
La medida global o agregada, que resulta particularmente útil para nuestro propósito de evaluación, corresponde a la eficiencia económica, que puede expresarse como:
\[\large{ \frac{OR}{OQ} = \frac{OR}{OP} \cdot \frac{OP}{OQ}} \]
De esta manera, la eficiencia económica combina dos dimensiones complementarias: la capacidad de producir una determinada cantidad de output utilizando la menor cantidad técnicamente posible de insumos (eficiencia técnica), y la capacidad de utilizar esos insumos en una proporción que minimice su costo, dados sus respectivos precios (eficiencia asignativa).
\([F_2]\): Determinación Empírica de la Frontera
Medida de Eficiencia de Farrell 4
A partir de un conjunto de observaciones discretas, expresadas como pares ordenados \((L_i,K_i)\) en el plano de insumos \(L\times K\), puede construirse una frontera empírica de eficiencia utilizando las observaciones que representan las combinaciones de insumos más eficientes para un determinado nivel de producción.
La imagen puede interpretarse como una muestra de \( n = 55 \) empresas que producen el mismo nivel de output, por ejemplo \( Y=100 \), utilizando distintas combinaciones de dos factores:
- \( L \): Trabajo, medido en unidades equivalentes de trabajo
- \( K \): Capital, medido en unidades equivalentes de capital
- \( Y \): Nivel de producción de referencia para todas las empresas (Por ejemplo \(Y=100\))
Es importante hacer una precisión conceptual: no todos los puntos deben pertenecer a la isocuanta eficiente. La idea de Farrell es precisamente que algunas empresas utilizan más insumos de los técnicamente necesarios para producir el mismo output. Por ello, los puntos observados forman una nube alrededor de una frontera empírica de eficiencia.
Para cada observación buscamos aquellas empresas para las cuales no existe otra empresa que utilice simultáneamente menos trabajo y menos capital. En las gráfica \([F_2]\), se marca con color rojo los puntos que pertenecen a la frontera relativamente más eficiente de la isocuanta.
Esta frontera constituye una envolvente de las observaciones de la muestra y puede interpretarse como una aproximación empírica a la isocuanta eficiente. En términos conceptuales, se trata de una frontera que representa las mejores prácticas observadas dentro de la muestra, frente a la cual pueden compararse las restantes unidades productivas.
Síntesis Gráfica del Proceso de Eficiencia de Farrell
El propósito de aplicar los conceptos de Farrell fue para obtener una medida relativa de eficiencia económica para una empresa individual que sea coherente con la noción intuitiva de productividad. Farrell propone, en este sentido, reemplazar la función de producción teórica —generalmente desconocida— por una frontera empírica construida a partir de la muestra \( S \) de empresas o unidades productivas comparables.
La siguiente figura animada \([F_3]\) ilustra este principio mediante la dispersión de observaciones en el plano de los insumos. La envolvente de las observaciones más eficientes define la frontera de referencia, permitiendo medir la distancia relativa de cada empresa respecto de dicha frontera.
\([F_3]\): Síntesis Gráfica del Proceso de Eficiencia de Farrell
Con esta frontera empírica de Farrell y sus datos asociados se puede construir las mediciones de eficiencia de manera muy sencilla.
Por lo tanto, la medida de Farrell depende tanto del tamaño \( n \) como de la composición de la muestra \( S \). Este carácter relativo constituye una de las principales características de su enfoque y, al mismo tiempo, una de sus principales limitaciones.
Nótese que una vez determinado los pares ordenados \( (L_i,K_j) \) que representan la frontera eficiente, se debe estimar una curva isocuanta continua y diferenciable que intente interpolárse sobre los puntos de esa frontera 7. Ver curva isocuanta en color verde en \([F_3]\).
Si se estima la eficiencia de un caso particular de una empresa con una situación productiva \( P \), sobre esa nube de observaciones, entonces se debe calcular la recta tangente al punto \( Q' \) que es la combinación óptima de los dos factores de producción en la isocuanta, de ese modo conocer el punto de mínimo \( R \) que es el mínimo costo sobre la frontera eficiente.
El contenido puede mejorarse bastante en fluidez, precisión conceptual y coherencia terminológica, manteniendo la idea original de que el enfoque de Farrell puede extenderse más allá de la eficiencia económica hacia la evaluación comparativa del desempeño.
Perspectivas y Usos del Método de Farrell
Desde nuestra perspectiva, el método de Farrell no solo puede utilizarse para medir la eficiencia económica, sino que también puede extenderse al análisis del desempeño relativo en distintos ámbitos donde existan registros cuantificables de rendimiento. Por ejemplo, puede aplicarse para evaluar la productividad o el desempeño de equipos, trabajadores, unidades operativas, procesos o cualquier otro conjunto de unidades comparables, siempre que se disponga de datos que permitan establecer una referencia común y realizar un análisis comparativo.
En este sentido, la adaptación del enfoque de Farrell permite construir una frontera de referencia a partir de las mejores observaciones de una muestra y determinar la posición relativa de cada unidad respecto de dicha frontera. El resultado puede expresarse mediante una puntuación o indicador de eficiencia que proporcione un estándar cuantitativo y fácilmente interpretable para evaluar qué tan cerca se encuentra una determinada unidad de las mejores prácticas observadas.
Desde cualquiera de estas perspectivas, el método presenta, sin embargo, algunos aspectos que requieren especial consideración. Entre ellos se encuentran la necesidad de establecer determinados supuestos tecnológicos —como el supuesto de rendimientos constantes a escala presente en la formulación original—, las dificultades para realizar comparaciones entre unidades que operan bajo condiciones de competencia imperfecta y, especialmente, la posibilidad de que existan diferencias significativas en los entornos tecnológicos, económicos y competitivos de las unidades que integran la muestra.
Este último aspecto resulta particularmente relevante para cualquier definición de eficiencia relativa. Una comparación solo resulta significativa cuando las unidades analizadas operan bajo condiciones suficientemente comparables. Por ello, al construir una medida empírica de eficiencia, resulta conveniente estandarizar, en la medida de lo posible, las características relevantes del entorno en el que opera cada unidad.
En consecuencia, una medida de eficiencia relativa debería procurar distinguir entre las diferencias atribuibles propiamente al desempeño o a la eficiencia productiva y aquellas que pueden explicarse por condiciones externas a la unidad analizada. Idealmente, la medición debería incorporar o controlar las características relevantes del entorno, de modo que el indicador refleje no solo las diferencias observadas en eficiencia, sino también el grado en que las condiciones en las que opera cada unidad pueden ser más o menos favorables respecto de las condiciones de las unidades utilizadas como referencia.
Bajo esta perspectiva, el principal valor del enfoque de Farrell no radica únicamente en asignar una puntuación de eficiencia, sino en proporcionar un criterio relativo de comparación basado en las mejores prácticas observadas dentro de un conjunto de unidades suficientemente homogéneas. De este modo, la frontera de referencia puede constituirse en un instrumento para identificar brechas de desempeño, analizar posibles mejoras y evaluar, con una base cuantitativa, diferentes procesos, estrategias o formas de organización.
Nota matemática acerca de la Isocuanta.
La función de producción es de la forma. $z=f(x,y)$,
simplificando $z=xy$, donde se asigna un nivel de producción constante
$c$.
Es decir, sea $z=c$, donde $c \gt 0$ es constante en $\mathbb R$.
En otros terminos , se hace un corte en $z=c$ y queda la curva en el plano
cartesiano llamada isocuanta, donde toda combinación o producto de los
factores $x$ e $y$ es igual a $c$, generándose una
curva con infinitas posibilidades.
Se define la isocuanta en los Reales positivos
$$f: \mathbb R^{+}\longrightarrow \mathbb R^{+}$$
Nótese que la función está definida para $x\in R, x \gt 0$, donde algunas propiedades de la función son:
La función $f$ es continua.
La función $f$ es decreciente.
La función $f$ es cóncava hacia arriba (o convexa).
Los ejes $x=0$ e $y = 0$ son asíntotas.
|
|
