Produktion I Produktionsund Kostentheorie Sechste Auflage
Günter Fandel Produktion I Produktionsund Kostentheorie Sechste Auflage mit 139 Abbildungen und 23 Tabellen 4y Springer
Professor Dr. Günter Fandel Fernuniversität in Hagen FB Wirtschaftswissenschaft Universitätsstraße 41 58084 Hagen E-Mail: guenter.fandel@fernuni-hagen.de Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. ISBN 3-540-25023-9 6.Auflage Springer Berlin Heidelberg New York ISBN 3-540-61469-9 5. Auflage Springer Berlin Heidelberg New York Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1987,1989,1991,1994,1996,2005 Printed in Italy Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: Erich Kirchner Herstellung: Helmut Petri Druck: Legoprint Satz: K+V Fotosatz GmbH SPIN 11396864 Gedruckt auf säurefreiem Papier - 42/3153-5 4 3 2 1 0
Meinen Eltern und meiner Familie in Dankbarkeit gewidmet
Vorwort zur ersten Auflage Die Produktions- und Kostentheorie gehört zu den zentralen Gebieten der Betriebswirtschaft, da alle Überlegungen zu einer wirtschaftlichen Gestaltung industrieller Fertigungsvorgänge von hier aus ihren Ausgang nehmen. Zwei für dieses Gebiet gravierende Entwicklungen der letzten 30 Jahre haben die Struktur und Schwerpunktbildung des Buches maßgeblich geprägt. Es handelt sich dabei um die Erkenntnisse der von KOOPMANS begründeten Aktivitätsanalyse und um die Formulierung des in besonderem Maße auf industrielle Erzeugungsvorgänge zugeschnittenen Konzepts einer Produktionsfunktion durch GUTENBERG. Durch die Aktivitätsanalyse ist es möglich geworden, verschiedene Typen von Produktionsfunktionen, welche die konkreten produktiven Gesetzmäßigkeiten in Produktionsbereichen von Unternehmen beschreiben, aus einem einheitlichen Ansatz heraus zu entwickeln; dies hat allen betriebswirtschaftlichen Produktionsmodellen eine gemeinsame Basis geschaffen. Die Gutenberg-Produktionsfunktion mit ihren verschiedenen Anpassungsformen an veränderte Beschäftigungen hat den produktionstheoretischen und fertigungspraktischen Überlegungen eine Flexibilität eröffnet, die Anlaß zu vielfältigen weitergehenden Studien auf diesem Gebiet war. Insbesondere bedurften dadurch auch die kostentheoretischen Betrachtungen erheblicher Erweiterungen in Richtung kostenminimaler kombinierter Anpassungsprozesse. Das vorliegende Buch will den beiden Ansätzen durch seine inhaltliche Stoffgestaltung in gebührender Weise Rechnung tragen. Es unterscheidet sich damit wesentlich von Büchern gleicher Thematik. Selbstverständlich machen auch die tradierten Analysenmethoden und Denkstrukturen einen großen Teil des Buches aus. Sie sind in einem erheblichen Maße ergänzt um Ansätze, die sich erweiternd um eine stochastische, dynamische und empirische Betrachtungsweise von Produktionsvorgängen aus ökonomischer Sicht bemühen. Darüber hinaus wird auch auf Konzepte der technischen Fundierung von Fertigungsprozessen Rückgriff genommen, soweit sie die üblicherweise güterbezogenen Input-Output-Analysen der Produktionstheorie verständlicher werden lassen. Das Buch ist zu einem großen Teil aus Studienbriefen entwickelt worden, die ich zu diesem Gebiet für die Lehre an der Fernuniversität verfaßt habe. Insofern konnte ich eine Vielzahl positiver Anregungen der Lehrtextkritik durch Studenten in diese Buchfassung einfließen lassen. Dafür bin ich dankbar und hoffe, daß das nun den Studenten nutzt, die das Buch zur Lehre in die Hand nehmen. Ich danke aber auch allen Mitarbeitern meines Lehrstuhls, die durch ihr Mitwirken zur Erstellung dieses Buches beigetragen haben. Meinen Assitenten Dr. DYCKHOFF und Dr. REESE danke ich ganz besonders für ihre stete Bereitschaft,
VIII Vorwort mit der sie mir für vielfache Diskussionen über den Inhalt und die stoffliche Gestaltung dieses Buches zur Verfügung gestanden haben. Ihre Kritik und Anregungen waren mir stets fruchtbare Beiträge. Meiner Sekretärin, Frau KUTSCHINSKI, gebührt schließlich herzlicher Dank für die Geduld und Ausdauer, mit der sie aus meinem Manuskript die Druckvorlage erstellt hat. Hagen, Juli 1986 GÜNTER FANDEL Vorwort zur sechsten Auflage In den letzten zehn Jahren ist gelegentlich in Veröffentlichungen zur Produktionstheorie die Auffassung vertreten worden, daß die Einbeziehung des Umweltschutzes in die Produktion, die Modellierung der Dienstleistungsproduktion, der Einbau des dispositiven Faktors in die Beschreibung der Leistungserstellung sowie die Verzahnung der Produktionstheorie mit der Produktionsplanung eine Neukonzeption der mikroökonomischen Grundlagen der Produktions- und Kostentheorie erforderlich machen würden. Nach wiederholter Sichtung der in der Literatur schon seit KOOPMANS bekannten Ansätze kann man diese Einschätzung nicht teilen. Die genannten Aspekte lassen sich vielmehr - wie auch neuere Publikationen zeigen - bei geeigneter Formulierung durch die methodische Vorgehensweise der Aktivitätsanalyse und daraus hergeleiteter Produktionsfunktionen produktionstheoretisch adäquat erfassen und analysieren. Die Aktivitätsanalyse und die auf ihr gründende Produktions- und Kostentheorie stellen ein Instrumentarium von großer Anwendungsbreite dar, die von Autoren, die behaupten, diese Instrumente eigneten sich nicht für die Beschreibung bestimmter Produktionsvorgänge, nicht gesehen oder aber nicht zur Kenntnis genommen wird. Es sprechen also gute Gründe dafür, die bewährte inhaltliche Strukturierung des Buches für diese Neuauflage beizubehalten und für die Zukunft darauf hinzuarbeiten, die Produktions- und Kostentheorie auf der Grundlage der hier vorgetragenen Konzepte methodisch fortzuentwickeln. Hagen, Januar 2005 GÜNTER FANDEL
Inhaltsverzeichnis Erstes Kapitel: Einfiihrende Ubersicht zum Gebiet der Produktion 1 I. Einordnung der Produktion in die Betriebswirtschaftslehre 1 1. Zum Begrif f der Produktion 1 2. Institutionelle Gliederung der Betriebswirtschaftslehre 2 3. Funktionsbezogene Gliederung der Betriebswirtschaftslehre... 4 II. Rahmenbedingungen und Aufgaben unternehmerischer Tatigkeit. 6 III. Eingrenzung des Untersuchungsgegenstandes 10 IV. Anliegen der Produktions- und Kostentheorie 11 V. Aufgabenbereiche der Produktionsplanung 16 1. Planung des Produktionsprogramms 16 2. Wahl des Produktionsverfahrens 17 3. Gestaltung des Produktionspotentials 18 4. Planung des Produktionsprozesses 19 VI. Produktions- und Unternehmensplanung 19 VII. Zusammenfassende Ubersicht 21 Erster Teil Produktionstheorie Zweites Kapitel: Grundlagen der Produktionstheorie 25 I. Ubersicht ilber Entwicklungen in der Produktionstheorie 25 1. Erfassung produktiver GesetzmaJMgkeiten durch Technologien. 25 2. Typen von Produktionsfunktionen 26 3. Empirische Geltung von Produktionsfunktionen 29 4. Stochastische und dynamische Erweiterungen 30 II. Grundelemente der Produktion 32 1. Produkte, Produktionsfaktoren, Giiter 32 2. Aktivitat und Technologie 35 III. Technologien 38 1. Allgemeine Annahmen 38 2. Spezielle Formen von Technologien 40 3. Produktionsmatrix und Guterbeschrankungen bei linearen Technologien 43 IV. Das Effizienzkriterium 48
X Inhaltsverzeichnis V. Produktionsfunktionen 51 1. Herleitung der Produktionsfunktion aus der Technologie 51 2. Beziehungen zwischen den Faktoren und zwischen den Produkten 53 3. Produktionstheoretische Grundbegriffe zur Charakterisierung von Produktionsfunktionen 57 Drittes Kapitel: Substitutionale Produktionsfunktionen 63 I. Grenzrate der Substitution, Komplementaritat, Substitutionselastizitat 63 II. Die klassische Produktionsfunktion (das Ertragsgesetz) 69 III. Neoklassische Produktionsfunktionen 75 1. Die Produktionsfunktion von COBB und DOUGLAS 76 2. Die CES-Produktionsfunktion 81 3. Erweiterungen zur CES-Produktionsfunktion 86 Viertes Kapitel: Limitationale Produktionsfunktionen 90 I. Die Leontief-Produktionsfunktion 90 1. Betrachtungen auf der Grundlage nur eines Produktionsverfahrens 90 2. Untersuchung des Falls mehrerer Produktionsverfahren 95 II. Die Gutenberg-Produktionsfunktion 101 1. Ausgangsbedingungen und Grundiiberlegungen 101 2. Verschiedene Anpassungsformen als Aktionsparameter 104 3. Produktionszusammenhange zwischen Endproduktmenge und GebrauchsfaktoreinsatzbeiunterschiedlichenAnpassungen... 108 4. Das Konzept der Verbrauchsfunktion fur Verbrauchsfaktoren. Ill 5. Produktionszusammenhange zwischen Endproduktmenge und Verbrauchsfaktoreinsatz bei unterschiedlichen Anpassungen 113 Funftes Kapitel: Erweiterungsansatze auf dem Gebiet der statischdeterministischen Produktionsfunktionen 119 I. Vorbemerkungen 119 II. Die Heinen-Produktionsfunktion 120 III. Engineering Production Functions 127 1. Entwicklung und allgemeine formale Darstellung von Engineering Production Functions 127 2. Engineering Production Functions fur einzelne Aggregate 132 3. Engineering Production Functions fur Industriezweige 135 4. Engineering Production Function fur eine Starkstromleitung.. 137 5. Engineering Production Function im Flugzeugbau 141 IV. Das Konzept der Durchsatzfunktionen von PICHLER 143 V. Der Input-Output-Analyse-Ansatz von KLOOCK 145
Inhaltsverzeichnis XI Sechstes Kapitel: Dynamische und stochastische Erweiterungsansatze auf dem Gebiet der Produktionsfunktionen 149 I. Vorbemerkungen 149 II. Zur Dynamisierung von Produktionsfunktionen 150 1. Beriihrungspunkte zwischen statischer und dynamischer Betrachtungsweise 150 2. Beweggrtinde fur eine dynamische Betrachtungsweise 153 3. Formen der Dynamisierung 156 HI. Zeitabhangige Technologien aufgrund von Innovationen autonomer technischer Fortschritt 159 1. Darstellung zeitabhangiger Input-Output-Relationen bei Leontief-Prozessen 159 2. Der technische Fortschritt in der Gutenberg- Produktionsfunktion 164 3. Die dynamische Produktionsfunktion von KRELLE 165 IV. Einbeziehung von Lernprozessen in die Produktionstheorie - induzierter technischer Fortschritt 166 1. Theoretisches Konzept der Lernprozesse in der Fertigung... 166 2. Einbeziehung von Lernprozessen in verschiedene Produktionsfunktionstypen 169 V. Die dynamische Produktionsfunktion von KOPPER 175 VI. Beriicksichtigung von Unsicherheiten in der Fertigung durch Stochastisierung der Produktionsfunktion 179 VII. Modell einer stochastischen Produktionsfunktion auf der Grundlage des Ertragsgesetzes 182 Siebtes Kapitel: Empirische Geltung von Produktionsfunktionen 188 I. Unterschiedliche Ansatzmoglichkeiten 188 II. Ein formaler Rahmen zur Analyse der empirischen Geltung von Produktionsfunktionen 189 III. Beurteilung der empirischen Geltung bestimmter Produktionsfunktionen 191 1. Das Ertragsgesetz 191 2. Die Leontief-Produktionsfunktion 194 3. Die Gutenberg-Produktionsfunktion 195 4. Die Heinen-Produktionsfunktion 198 5. Die Kloock-Produktionsfunktion 200 6. Die Engineering Production Functions 201 7. Zusammenfassung 201 IV. Empirische Bedeutung der Gutenberg-Produktionsfunktion im Lichte praktischer Untersuchungen 202 1. Moglichkeiten und Grenzen der Gutenberg- Produktionsfunktion 202 2. Wege der empirischen Ermittlung 203 3. Ergebnisse empirischer Studien aus der Literatur 204
XII Inhaltsverzeichnis Zweiter Teil Kostentheorie Achtes Kapitel: Grundlagen der Kostentheorie und Minimalkostenkombination 217 I. Der Ubergang von der Produktionstheorie zur Kostentheorie 217 II. Kosten und KosteneinfluBgrbBen 219 1. Der allgemeine Kostenbegriff 219 2. KosteneinfluBgroBen 221 III. Spezielle Kostenbegriffe 227 IV. Das kostentheoretische Auswahlproblem: Die Minimalkostenkombination 233 1. Begriff und Inhalt der Minimalkostenkombination 233 2. Minimalkostenkombination bei substitutionaler Produktion... 237 3. Minimalkostenkombination bei linear-iimitationaler Produktion mit einem ProduktionsprozeB 242 4. Minimalkostenkombination bei linear-iimitationaler Produktion mit mehreren Produktionsprozessen 244 V. Die Minimalkostenkombination bei dynamischen Produktionsund Kostenbetrachtungen 246 VI. Historische Beitrage zur Kostentheorie 251 Neuntes Kapitel: Kostenfunktionen auf der Basis spezieller Produktionsfunktionen 258 I. Die Entwicklung der Kostenfunktion aus der Produktionsfunktion 258 II. Kostenfunktionen auf der Grundlage der ertragsgesetzlichen Produktionsfunktionen 260 III. Kostenfunktionen bei neoklassischen Produktionsfunktionen... 267 IV. Kostenfunktionen bei Leontief-Produktionsfunktionen 272 V. Kostenfunktionen auf der Basis der Gutenberg- Produktionsfunktion 278 Zehntes Kapitel: Kombinierte Anpassungsprozesse bei mehreren funktionsgleichen Aggregaten 289 I. Ansatze der kombinierten Anpassung in der Literatur 289 II. Zeitliche, intensitatsmabige und quantitative Anpassung kostenverschiedener Aggregate 291 1. Problemformulierung und Annahmen 291 2. Der Losungsansatz voroptimierter Grenzkostenfunktionen... 294 3. Die Losungsmethode der Dynamischen Programmierung 298
Inhaltsverzeichnis XIII III. Kombinierte Anpassungsprozesse ohne zeitliche Anpassung 302 1. Vorbemerkungen 302 2. Anpassungsprozesse bei konstanter Leistungsintensitat 303 3. Anpassungsprozesse bei Intensitatssplitting 309 Literatur 315 Namenverzeichnis 321 Sachverzeichnis 323
Wichtige Symbole k = 1,..., K j =!,, J S I 5 = 1,..., / = 1,..., m = 1,... n m = 1,... v k X J,M, N m &«v = (v u.... v K ) T 71=1,..., n a,d X a(x), p(x) t, T Qi K k Giiterart Outputart Zwischenproduktart Inputart Aggregattyp (Gebrauchsfaktorart) Aggregat des Typs m Giitermenge Outputmenge Zwischenproduktmenge Inputmenge Leistungsabgabe des Aggregats Aktivitat Technologie ProzeBart Produktionskoeffizienten Leistungsintensitat Verbrauchsfunktion Zeit, Zeitintervall Faktorpreis Gesamtkosten Durchschnittskosten