В качестве примеров применения теории игр в экономике можно назвать решения по поводу проведения принципиальной ценовой политики, вступления на новые рынки, кооперации и создания совместных предприятий, определения лидеров и исполнителей в области инноваций, вертикальной интеграции и т.д.
Рассмотрим двух гигантов, конкурирующих на рынке производства пассажирских самолетов: «Боинг» и «Эйрбас». Предельные издержки производства самолетов одинаковы у каждой компании и равны 10 млн. долларов за штуку.
Рыночный спрос на самолёты показан в таблице 1.
Таблица 1 – Рыночный спрос на самолёты
| P, млн. долл. | Q, штук |
В таблице 2 приведена прибыль конкурентов, если они договорятся о разделе рынка пополам.
Таблица 2 – Прибыль компаний «Боинг» и «Эйрбас» в случае раздела рынка
| P, млн. долл. | Q, штук | TR, млн. долл. | TC, млн. долл. | Общая прибыль | Прибыль каждого участника |
| -2000 | -1000 | ||||
Продолжение таблицы 2
Прибыль участников будет максимальна, если они оба произведут по 45 самолетов (вместе 90) и равна в этом случае 2025 млн. долл. Эта точка является Парето-оптимумом, то есть в ней состояние одного участника нельзя улучшить без ухудшения состояния другого.
Каждый из участников может думать следующим образом:
Если я произвожу 45 самолетов и мой конкурент производит 45 самолетов, то наша общая прибыль будет максимальной, и я получу половину от максимальной общей прибыли. Однако что мешает мне произвести не 45, а 55 самолетов? В этом случае, если мой конкурент не предпримет ответных действий, общий объем продаж вырастет до 100, цена упадет до 50, а получу выручку 55∙50=2750 и прибыль 2750-550=2200. Тогда прибыль моего конкурента составит 50∙45-10∙45=1800.
Точно также может думать и другой участник, и в таком случае они оба произведут по 55 самолетов. В этом случае общий объём продаж вырастет до 110, цена упадет до 45, общая прибыль будет равна 1925, и каждый из участников получит прибыль 1925.
Игра этой ситуации описывается следующей матрицей выигрышей рисунок 4.
| Боинг | |||
| Произвести 45 | Произвести 55 | ||
| Эйрбас | Произвести 45 | (2025;2025) | (2200;1800) |
| Произвести 55 | (1800;2200) | (1925;1925) |
Рисунок 4 – Матрица выигрышей для компаний «Боинг» и «Эйрбас»
Первое значение в скобках означает прибыль Боинга, второе – прибыль Эйрбаса.
Если между участниками не заключено договоренностей, то каждый из них имеет стимулы произвести 55, а не 45 штук, чтобы увеличить свою прибыль. В этом случае производство 55 штук является доминирующей стратегий для каждого участника. Нэш-равновесие устанавливается в ситуации, когда они оба производят по 55 штук и получают прибыль в размере 1925 млн. долл. Это равновесие не является Парето-оптимальным.
Данная ситуация показывает, как эгоистические интересы каждого из участников мешают им достигнуть оптимального значения прибыли.
Рассмотрим пример «доминирующей стратегии», в котором одним из участников принимается решение относительно проникновения на новый рынок. Возьмем предприятие, которое выступает в качестве монополиста на каком-либо рынке. Другое предприятие обдумывает вопрос о проникновении на рынок. Компания-аутсайдер может принять решение о вступлении или невступлении на рынок. Компания-монополист может отреагировать на появление нового конкурента агрессивно или дружественно. Оба предприятия вступают в двухэтапную игру, в которой первый ход делает компания-аутсайдер. Игровая ситуация с указанием платежей показана в виде дерева на рисунке 3.
Рисунок 3 – Решение о проникновении на рынок
Та же самая игровая ситуация может быть представлена и в нормальной форме (рисунок 4). Здесь обозначены два состояния – «вступление – дружественная реакция» и «невступление – агрессивная реакция». Очевидно, что второе равновесие несостоятельно. Из развернутой формы следует, что для уже закрепившейся на рынке компании нецелесообразно реагировать агрессивно на появление нового конкурента: при агрессивном поведении теперешний монополист получает 1(платеж), а при дружественном – 3. Компания-аутсайдер к тому же знает, что для монополиста не рационально начинать действия по ее вытеснению, и поэтому она принимает решение о вступлении на рынок. Грозившие потери в размере (-1) компания-аутсайдер не понесет.
| Компания-монополист | |||
| Дружественная реакция | Агрессивная реакция | ||
| Компания-аутсайдер | Вступление | (3;2) | (1;-1) |
| Невступление | (5;1) | (5;1) |
Рисунок 4 – Нормальная форма игры, предметом которой является проникновение на рынок
Первое значение в скобках означает прибыль компании-монополиста, второе – прибыль компании-аутсайдера.
Подобное рациональное равновесие характерно для «частично усовершенствованной» игры, которая заведомо исключает абсурдные ходы. Такие равновесные состояния на практике в принципе довольно просто найти. Равновесные конфигурации могут быть выявлены с помощью специального алгоритма из области исследования операций для любой конечной игры. Игрок, принимающий решение, поступает следующим образом: вначале делается выбор «лучшего» хода на последнем этапе игры, затем выбирается «лучший» ход на предшествующем этапе с учетом выбора на последнем этапе и так далее, до тех пор пока не будет достигнут начальный узел дерева игры.
Компаниям полезно в эксплицитном виде обдумывать возможные реакции партнеров по игре. Изолированные хозяйственные расчеты, даже опирающиеся на теорию принятия решений, часто носят, как в изложенной ситуации, ограниченный характер. Так, компания-аутсайдер могла бы и выбрать ход «невступление», если бы предварительный анализ убедил ее в том, что проникновение на рынок вызовет агрессивную реакцию монополиста. В этом случае в соответствии с критерием ожидаемой стоимости разумно выбрать ход «невступление» при вероятности агрессивного ответа 0,5.
Эти знания можно использовать в практике предприятий, чтобы помочь двум фирмам достичь ситуации «выигрыш – выигрыш». Сегодня консультанты с подготовкой в области игр быстро и однозначно выявляют возможности, которыми предприятия могут воспользоваться для заключения стабильных и долгосрочных договоров с клиентами, субпоставщиками, партнерами по разработкам и т.п.
Практическая часть
Задача 1.
Швейное предприятие реализуется свою продукцию через магазин. Сбыт зависит от состояния погоды. В условиях теплой погоды предприятие реализует a костюмов и b платьев, а при прохладной погоде - c костюмов и d платьев. Затраты на изготовление одного костюма равны α0, а платья – β0 рублям, цена реализации соответственно равна α1 рублей и β1 рублей. Определить оптимальную стратегию предприятия.
a=1000, b=2300, c=1400, d=700,
α0=20, β0=5, α1=40, β1=12.
Составим математическую модель задачи. В связи с возможными состояниями спроса фирма располагает двумя стратегиями.
1. F1 = (1000, 2300) – произвести 1000 костюмов и 2300 платьев,
2. F2 = (1400, 700) – произвести 1400 костюмов и 700 платьев.
Природа (рынок) располагает также двумя стратегиями:
1. D1 = погода теплая,
2. D2 = погода прохладная.
Если фирма примет стратегию F1 и спрос действительно будет находиться в первом состоянии, то есть погода будет теплой (D1), то выпущенная продукция будет полностью реализована и доход составит w11 =1000∙(40-20) + 2300∙(12-5) = 36100.
Если фирма примет стратегию F1, а спрос будет находиться в состоянии D2 (погода прохладная), то платья будут реализованы лишь частично, и доход составит: w12 = 1000∙(40-20) + 700∙(12-5) – (2300-700)∙5= 16900.
Аналогично, если фирма выберет стратегию F2, а природа – стратегию D1 (погода теплая), то доход составит (будут недораспроданы костюмы):
w21 =1000∙(40-20) + 700∙(12-5) – (1400-1000)∙20= 16900, а если природа выберет стратегию D2, то
w22 = 1400∙(40-20) + 700∙(12-5) = 32900.
Рассматривая фирму и природу в качестве двух игроков, получим платежную матрицу игры
,
которая будет служить игровой моделью задачи.
Поскольку максиминная стратегия игры составляет a = max (16900, 16900) = =16900, а минимаксная b = min (36100, 3290) = 32900, то цена игры лежит в диапазоне
16900 ден. ед. < ν < 32900 ден. ед.
Решим данную игру аналитическим методом. Средний выигрыш первого игрока, если он использует оптимальную смешанную стратегию xʹ=(x1ʹ,x2ʹ), а второй игрок – чистую стратегию, соответствующую первому столбцу платежной матрицы, равен цене игры ν:
36100∙x1ʹ+16900∙x2ʹ= ν.
Тот же средний выигрыш получает первый игрок, если второй игрок применяет стратегию, соответствующую второму столбцу платежной матрицы, то есть
16900∙x1ʹ+32900∙x2ʹ=ν.
Учитывая, что x1ʹ+x2ʹ=1, получаем систему уравнений для определения оптимальной стратегии первого игрока и цены игры:
Решаем эту систему и находим:
Оптимальная стратегия фирмы:
Таким образом, фирме оптимально произвести 1218 костюмов и 1427 платьев.
Задача 2.
Количество возможных стратегий Получателя - 5, Плательщика - 4. Величины платежа образуют таблицу.
Требуется найти наиболее выгодную чистую стратегию первого игрока, выбирающего строку (Получателя).
Решение:
1. В каждой строке найдем минимальное значение
2. Из полученных значений возьмем максимальное, то есть вычислим максимин
Найденное значение реализуется при выборе последней (пятой) стратегии А5 Получателя.
Ответ: наиболее выгодной для Получателя (при однократной игре) является стратегия А5, так как при любом выборе Плательщиком его стратегии величина платежа составит а = 3 или больше.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Интрилигатор, М. Математические методы оптимизации и экономическая теория: Учебное пособие/ М. Интрилигатор. – М.: Айрис - пресс, 2002. – 576 с.
2. Баканов, М.И. Теория экономического анализа: Учебное пособие/ М.И. Баканов, М.В. Мельник, А.Д. Шеремет. – 5-е изд., доп. и перераб. – М: Финансы и статистика, 2008. – 536 с.
3. Моргенштерн, О. Теория игр и экономическое поведение / О. Моргенштерн, Дж. фон Нейман. – М.: Книга по Требованию, 2012. – 708 с.
4. Замков, О.О. Математические методы в экономике: Учебное пособие/ О.О. Замков, А.В. Толстопятенко, Ю.Н. Черемных; под общ. ред. А.В. Сидоровича. – 3-е изд., перераб. – М.: Издательство «Дело и Сервис», 2001. – 368 с.
5. Васин, А.А. Введение в теорию игр с приложениями к экономике: Учебное пособие/ А.А. Васин, В.В. Морозов. − М.: 2003. − 278 с.
6. Волков, И.К. Исследование операций: Учебник для вузов / И.К. Волков, Е.А. Загоруйко; под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. − М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 436 с.
7. Писарук, Н. Н. Введение в теорию игр: Учебное пособие / Н.Н. Писарук. − Минск: БГУ, 2015. – 256 c.