Механизмы внутренних цен

Рассмотрим систему, состоящую из центра и n агентов. Целевая функция i -го агента представляет собой разность между вознаграждением, выплачиваемым i -му агенту, и затратами, которые квадратичным образом зависят от действия агента:

.

Коэффициент r_i, стоящий в знаменателе функции затрат – тип агента, который характеризует эффективность его деятельности. Чем больше эффективность (чем больше значение типа), тем меньше затраты на выполнение одних и тех же действий. Параметр – внутрифирменная цена – стоимость единицы продукции, выпускаемой агентом, y_i – объем этой продукции.

Рассмотрим следующую задачу: предположим, что центр хочет, чтобы агенты выбрали действия, сумма которых равна заданной величине R, т.е. должно выполняться следующее условие:

.

Например, центр хочет добиться выполнения подразделениями корпорации суммарного заказа R. Считается, что подразделения выпускают однородную продукцию, в сумме надо добиться некоторого выпуска. Это – первое ограничение.

Кроме того, центр хочет, чтобы заказ был выполнен с минимальными затратами. Т.е. сумма затрат агентов должна быть минимальна: .

Но, центр имеет возможность управлять только путем выбора функции стимулирования, т.е. зависимости вознаграждения агента от результатов его деятельности. Этот параметр l, который называется внутрифирменной ценой, один и тот же для всех агентов. Агенты, зная внутрифирменную цену, будут выбирать действия, которые максимизируют их целевые функции. Агенты в данном случае независимы друг от друга, так как их целевые функции зависят только от их индивидуальных действий, поэтому задачей центра является выбор внутрифирменной цены таким образом, чтобы затраты агентов были минимальны, было выполнено суммарное действие, и агенты выбирали действия, исходя из максимизации своих целевых функций.

Опишем поведение агента, вычислив точку максимума его целевой функции. Целевая функция агента вогнутая, имеет единственный максимум. Продифференцировав, найдем зависимость действия, выбираемого агентом, от параметра l: , i Î N. Получаем следующую задачу:

Обозначим . В этой задаче не остается никаких свободных переменных, т.к. первое ограничение нам однозначно определит l, а значение l, определенное из ограничения, даст значение целевой функции: а именно, l должно быть равно отношению . Оптимальным значением целевой функции является величина .

Т.е. центр имеет полную централизацию, агентам назначаются планы, и агентам выгодно их выполнять. Остается только понять, какие планы назначать агентам, чтобы достичь минимума затрат агентов при выполнении программы суммарного выпуска. Решая эту задачу, получим следующее.

Запишем лагранжиан (m – множитель Лагранжа):

.

Получаем: , i Î N, .

Следовательно, , i Î N, то есть оптимальное действие агента пропорционально его типу.

Таким образом, сформулированы две разные задачи и получены одинаковые решения. Первая задача: центру необходимо выбрать такую внутрифирменную цену, чтобы сумма затрат агента была минимальна, при условии, что агенты выбирают свои действия из условия максимизации своих целевых функций. Вторая задача: найти оптимальный набор планов, таких, что сумма этих планов равна R, а сумма затрат агентов минимальна. В результате множитель Лагранжа в этой задаче – внутрифирменная цена (m = l). Интересно, что в данной модели оптимальной оказалась пропорциональная система стимулирования, и, более того, оптимальной оказалась система стимулирования, в которой ставки оплаты для всех агентов одинаковы (такая система стимулирования называется унифицированной). Ведь можно было бы каждому агенту назначать свою цену, но оптимальна равная цена для всех подразделений.

Содержательной интерпретацией этой модели может быть не только задача корпорации (внутрифирменная цена корпорации), но это может быть и ставка оплаты труда агента внутри бригады. Кроме того, известна такая задача: выполняется проект и есть задача сокращения критического пути (времени выполнения проекта). Тогда тем агентам, кто выполняет критические операции, нужно дополнительно доплачивать, чтобы они сокращали время выполнения операций, а в сумме они должны сократить длительность проекта на заданную величину. Если участники проекта, выполняющие критические операции, имеют квадратичные затраты, а мы им за единицу сокращения времени платим l, то получается такая же задача с аналогичным решением.

Естественно, результат, который мы получили: решения задач совпадают, оптимальным является система стимулирования, когда ставки всех агентов одинаковы (унифицированная система стимулирования) – получен только в рамках тех предположений, которые мы ввели, а именно: в данной модели существенным является предположение о виде функций затрат агента (квадратичная функция). Это свойство степенных функций дает в экономико-математических моделях много хороших свойств:

1. оптимальность унифицированной системы стимулирования (оптимальность единой ставки оплаты);

2. возможность решения задач агрегирования, т.е. решая задачи минимизации затрат с данным набором агентов с характеристиками r_i, получили, что затраты на выполнение данного заказа имеют такой же вид, что и затраты одного агента с характеристикой H – все агенты могут быть заменены на одного агента, действие которого равно сумме их действий, и тип которого равен сумме их типов.

Такие свойства присущи квадратичным функциям, функциям типа Кобба-Дугласа: . Это можно доказать и для функций более общего вида: , где (×) – возрастающая выпуклая функция.

Выше мы считали, что все параметры известны, и решали задачу, полагая, что, в частности, нам известны параметры r_i функций затрат агентов. Если мы не обладаем этой информацией, то можно спросить у агентов значения их типов.

Рассмотрим задачу, когда информацией о типах агентов центр не обладает, тогда пусть s_i – сообщение i -го агента о своем типе.

Центр на основании сообщений решает задачу планирования, т.е. определяет, какими должны быть вектор планов x (s) и значение внутрифирменной цены l (s) в зависимости от сообщений агентов.

Первое, что приходит в голову – воспользоваться решениями задач, которые получены при полной информированности о функциях затрат агентов. Т.е. центр может подставить сообщения агентов в параметры механизмов, которые мы определили решая задачу в условиях полной информированности, и назначать планы в соответствии с полученными механизмами.

Данный путь приведет к тому, что значение l будет следующим: , а план, назначаемый i -му агенту, равен (подставляем вместо типов сообщения):

, i Î N.

Получили так называемый механизм внутренних цен (который похож на механизм пропорционального распределения ресурса). Но информация, сообщаемая центру, зависит от типов агентов. Рассмотрим их целевые функции, подставив в них зависимости l (s) и x_i (s) для того, чтобы понять, будет ли агенту выгодно выполнять назначенный план, и какую информацию ему будет выгодно сообщать:

, i Î N.

Получили целевую функцию, которая зависит не от действий, а от сообщений агентов. Какие сообщения будет делать агент, чтобы максимизировать свою целевую функцию?

Будем искать максимум целевой функции i -го агента по его сообщению s_i. Для дифференцирования неудобен знаменатель, т.к. он тоже включает в себя s_i. Избавляются от этого "недостатка" введением гипотезы слабого влияния: предположим, что агентов достаточно много, т.е. так много, что каждый агент своим сообщением практически не влияет на общий для всех агентов управляющий параметр – внутрифирменную цену. Знаменатель целевой функции тогда не будет зависеть от сообщения отдельного агента. Получим, что s_i = r_i, i Î N, то есть сообщение достоверной информации выгодно всем агентам – механизм является неманипулируемым.

Итак, для механизма внутренних цен выполняется:

1) требование сообщения агентами достоверной информации;

2) балансовое ограничение: сумма действий равна требуемой величине;

3) суммарные затраты агентов минимальны.

Отличный механизм!

Рассмотрим еще один механизм планирования, в котором агентам выгодно сообщение достоверной информации.

Дата добавления: 2014-01-20