Modelli Input/Output Teoria ed Applicazioni

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1 Corso di LOGISTICA TERRITORIALE DOCENTE prof. ing. Agostino Nuzzolo Modelli Input/Output Teoria ed Applicazioni

2 Introduzione Si deve all economista Wassily Leontief l elaborazione degli schemi contabili e analitici che costituiscono gli elementi della moderna analisi Input-Output. L economia nazionale è ipotizzata t comeun insiemei di settori produttivi di beni e servizi. Ciascuno di questi settori realizza un duplice ordine di transazione: da un lato come acquirente dagli altri settori produttivi di beni e servizi che impiega successivamente nella propria attività produttiva; dall altro, come venditore del suo prodotto. 2

3 Settori delle attività economiche L Istat rende disponibili le tavole delle risorse e degli impieghi (o tavole I/O oppure Supply e Use) con una disaggregazione di 60 branche di attività ità economica (settori economici) ii) e 60 prodotti Classificazione NACE-CLIO Alcuni Istituti di Ricerca Nazionali provvedono, invece, all aggregazione aggregazione di questi 60 settori economici. Per es. l IRPET, per la costruzione delle matrici I/O regionali, prevede 30 branche di attività economica (settori economici), risultato di un aggregazione di quelle Istat. 3

4 Settori delle attività economiche Agricoltura, caccia e silvicoltura Pesca, piscicoltura e servizi connessi Estrazione di minerali energetici Estrazione di minerali non energetici Alimentari, bevande e tabacco Tessili ed abbigliamento Concia, prodotti in cuoio, pelli, calzature Legno e prodotti in legno Carta, stampa ed editoria Raffineria di petrolio Prodotti chimici, fibre sintetiche e artificiali Articoli in gomma e materiale plastico Denominazione settori (IRPET, 2006) Macchine elettriche ed ottiche Mezzi di trasporto Altre industrie manifatturiere Prod. e distr.di energia, gas e acqua Costruzioni Commercio e riparazioni Alberghi e ristoranti Trasporti, magazzinaggio e comunicazioni Intermediazione monetaria e finanziaria Informatica, ricerca, altre attività Pubblica amministrazione e difesa Istruzione Prodotti lavorazioni iminerali non metalliferi i Sanità ed altri servizi iisociali ili Fabbricazione di prodotti in metallo Macchine ed apparecchi meccanici Benvenuti Casini, 2006 Altri servizi pubblici, sociali e personali Attività immobiliari e noleggio 4

5 Tavola Input/Output p Si può schematizzare il tutto con una tavola (matrice) adoppia entrata (m x n) dove: per riga m figurano gli impieghi produttivi del settore considerato (m) utilizzati per la produzione degli altri settori economici (venditore) per colonna n figurano i beni ed i servizi i di ciascun settore m necessari per la produzione del settore considerato (n), Settore1 Settore n (acquirente) K = valore della produzione del settore m Kmn necessario per la produzione del settore n Settore 1 Settore m K mn 5

6 Tavola Input/Output p Possono essere definite come delle tavole di interdipendenza settoriale e sono una rappresentazione contabile dei flussi di scambio che avvengono: in un determinato sistema economico (es. nazione, regione); in un determinato arco temporale (es. un anno). L unità elementare di riferimento della tavola è il settore economico (branca produttiva). 6

7 Tavola Input/Output Produzione La lettura della tavola per colonna consente di analizzare, per ciascun settore economico, il processo di acquisizione dei beni/servizi dagli altri settori economici dell area di studio e/o esternamente all area stessa (import). I totali di ogni colonna rappresentano la produzione di ciascun settore economico. Settore1 Settore n Settore m Settore e 1 K mn 7

8 Tavola Input/Output Impieghi La lettura della tavola per riga consente di analizzare la produzione dei settori economici dell area di studio secondo il settore di utilizzo (destinazione), ossia come il risultato dell attività produttiva di un settore si ripartisce per gli impieghi intermedi e i consumi finali. I ttlidi totali ogni riga rappresentano la domanda d (vendite) di Settore1 Settore n ciascun settore economico. Settore e 1 Settore m K mn 8

9 Domanda Intermedia vs Domanda finale Impresa1 Impresa 3 Impresa2 Settore m (latte) Domanda finale Domanda intermedia Mercato finale Impresa ζ 1 Impresa ζ 2 Domanda finale Impresa ζ 3 Mercato intermedio Settore n (dolci) Esempio: il latte prodotto da alcune imprese (es. imprese 1, 2 e 3) può essere consumato direttamente dalle famiglie (mercato finale), oppure può essere utilizzato dalle imprese dli dolciariei ζ 1, ζ 2, ζ 3 per la produzione di torte t (mercato intermedio). 9

10 Tavola Input/Output Settori economici n Output Consumi finali Input Settori ec onomici m K mn Domanda intermedia Domanda finale R Valore aggiunto Imposte indirette nette Produzione effettiva Trasferim. di produzione Importazioni Imposte su importazioni Redditi da lavoro/capitale ed importazioni INPUT = origine di beni e servizi OUTPUT = destinazione dei beni e dei servizi C 10

11 Tavola Input/Output Domanda intermedia Settore1 Output Settori economici Settore n Input Settor ri econom mici Settor re 1 ore m Setto K mn K m = n K mn valore (in ) della domanda intermedia della produzione del settore m necessaria per la produzione del settore n Vettore Domanda Intermedia Totale K 11

12 Tavola Input/Output Domanda finale Componenti Consumi delle famiglie, valore della domanda finale relativa ai consumi privati; Consumi pubblici, valore della domanda finale relativa ai consumi di enti pubblici o collettivi; Investimenti, valore degli investimenti fissi (lordi); Variazione scorte, valore della variazione annuale di scorte (capitale circolante immobilizzato); Esportazioni, valore dei beni esportati al di fuori dell area di studio. 12

13 Tavola Input/Output Domanda finale Output t Impieghi finali Cons. Cons. Investimenti Variazione Famiglie Pubblici Scorte Export Input Setto ori econom mici Setto ore 1 Set ttore m Y m = Y n mn valore (in ) della domanda finale relativa al settore m Vettore Domanda Finale Y 13

14 Tavola Input/Output Redditi da lavoro/capitale ed importazioni Componenti Valore Aggiunto,, per i beni fisici, rappresenta il valore direttamente correlato ai redditi da lavoro (Istat), mentre per i servizi a questi si dovrà aggiungere un aliquota relativa agli asset intangibili, inclusa nel prezzo di vendita; i prezzi vengono considerati al netto di IVA; è stimato come somma di: salari e stipendi lordi; oneri sociali; altri redditi; ammortamenti; Imposte Indirette Nette, riguardano le imposte di fabbricazione di alcuni beni (alcolici, zucchero, oli di semi e margarina), le imposte che gravano sul consumo di alcuni beni (metano, energia elettrica, tabacco, ecc.), nonché le imposte di bollo edi registro, esclusa l IVA e le imposte sulle importazioni dall estero; 14

15 Tavola Input/Output Redditi da lavoro/capitale ed importazioni Componenti Produzione Totale (Effettiva), somma delle componenti di domanda intermedia per settore, del valore aggiunto e delle imposte indirette nette (al netto di IVA); Trasferimenti di Produzione, valore che assume segno positivo se il bene/servizio del settore m viene prodotto in un altra zona ma venduto nella zona considerata, assume invece segno negativo se il bene/servizio è prodotto nella zona considerata, ma viene venduto in un altra zona; 15

16 Tavola Input/Output Redditi da lavoro/capitale ed importazioni Componenti Importazioni, valore dei beni importati da altre zone al di fuori dell area di studio; Imposte su importazioni, differenza data dal totale degli introiti (imposte + IVA non desumibile) delle circoscrizioni doganali più l IVA riscossa sulle importazioni ricavabile dalle Statistiche della Finanza Pubblica. 16

17 Tavola Input/Output Redditi da lavoro/capitale ed importazioni Output Settori della produzione e dei servizi Settore1 Settore n Input lavoro/cap pitale ed importazio oni Redditi da Valore Aggiunto + Imposte Ind.Nette Produzione Totale (Effettiva) Trasferimenti di Produzione Importazioni Imposte su Importazioni X n J n valore (in ) della produzione totale del settore n valore (in ) delle importazioni del settore n 17

18 Tavola Input/Output Gli impieghi della tavola Input/Output p 1. Analisi nel lungo periodo Analisi strutturale, le tavole I/O consentono di osservare: i settori trainanti dell economia; l incidenza del Valore Aggiunto per settore economico; la dipendenza dell import/export per settore economico; l incidenzaid di ciascun settore sulla produzione di un altro settore 2. Analisi nel breve periodo Analisi di impatto, è possibile stimare gli effetti generati sul sistema da un fattore scatenante (es. investimenti). 18

19 Tavola Input/Output Ipotesi modellistiche Ipotesi di base: Mercato in concorrenza perfetta (equilibrio economico tra domanda e offerta) Il totale di quanto prodotto o importato nel settore m risulta essere uguale a quanto impiegato internamente (consumato come domanda finale o reimpiegato come domanda intermedia) più quanto esportato al di fuori dell area di studio (Leontief, 1936): X m + J m = Σ n K mn + Y m m Produzione totale Importazioni Domanda intermedia Domanda finale Somma elementi di riga (offerta complessiva) = Somma elementi di colonna (domanda d totale) 19

20 Tavola Input/Output Definizioni e notazioni n s numero di settori delle attività economiche (produzione e consumo) K mn valore della domanda intermedia della produzione del settore m necessaria per la produzione del settore n nella zona considerata Y m Y X m valore della domanda finale del settore m nella zona considerata vettore della domanda finale di dimensioni (n s 1) ottenuto ordinando gli elementi Y m per ciascun settore valore della produzione totale del settore m X vettore della produzione totale di dimensioni (n s 1) J m valore delle importazioni del settore m nella zona considerata J vettore delle importazioni di dimensioni (n s 1) ) 20

21 Tavola Input/Output Ipotesi di tecnologia lineare Tra i valori della produzione e della domanda intermedia esiste la seguente relazione: mn K mn a = K mn = a mn X n n X coefficienti tecnici La quantità di input utilizzata in ogni attività produttiva è proporzionale al volume dell output X n I coefficienti tecnici esprimono il valore del prodotto del settore m (input) necessario per produrre un unità di valore dl del settore n (output) t) e dipendono dalle tecnologie produttive disponibili nella zona stessa. Esempio: i coefficienti tecnici indicano il valore del bene latte che deve essere impiegato per produrre una unità di valore di torte (es. 1 ). 21

22 Tavola Input/Output La matrice dei coefficienti tecnici Gli elementi a mn relativi ad una data area di studio possono essere ordinati in una matrice ti quadrata A (n s n s ) nota comematrice ti di dei coefficienti tecnici. Nella pratica si assume che i coefficienti tecnici siano costanti. uova 3U 3 torte Limiti: non vengono considerate né le economie di scala, né di apprendimento. 1U 2U 1L 2L 3L 2 torte 1 torta latte 22

23 Tavola Input/Output Modello di Leontief (1936) X m + J m = Σ n K mn + Y m m K mn = a mn X n n X m + J m = Σ a mn X n + Y m m n 23

24 Tavola Input/Output Modello di Leontief (1936) La produzione (X) e le importazioni (J) sono utilizzati in parte per soddisfare la domanda finale (Y) e in parte per la produzione intermedia (AX). In termini vettoriali: Matrice inversa di Leontief X + J = AX + Y X - AX = Y - J X(I A) = Y - J X=(I - A) -1 (Y J) Sommando i valori per colonna si ottiene l incre- lincre mento di produzione determinato da un incremento unitario della domanda finale per il settore economico intestatario della colonna I = matrice identità 24

25 Modello Input/Output p Multi-Regionale I modelli I/O consentono di simulare lo scambio (in valore) tra settori dell economia e zone dell area di studio (es. regioni di una nazione). La zona j di consumo della produzione intermedia K mn j edel consumo finale Y jm può essere diversa dalla zona i della produzione X im e dell importazione J im. Regione 1 Regione 3 Regione N Regione 2 25

26 Modello Input/Output Multi-Regionale Modello di Isard (1960) L offerta complessiva (produzione e importazione) del settore m nella zona i è uguale alla domanda totale (intermedia e finale) del settore m prodotta nella zona i, a sua volta data dalla somma della domanda intermedia (in qualunque zona e qualunque settore) e della domanda finale (in qualunque zona): X m i + Jm reg,i + Jm est,i = Σ j,n Zmn ij + Ym i + Ym reg,i +Ym est,i m, i Produzione totale Importazioni Domanda intermedia Domanda finale Somma elementi di riga (offerta complessiva) = Somma elementi di colonna (domanda d totale) t 26

27 Modello Input/Output Multi-Regionale Definizioni e notazioni (1/3) Z mn ij valore della domanda intermedia del settore m prodotta nella zona i e necessaria per la produzione del (consumata dal) settore n nella zona j K mn j valore della domanda intermedia della produzione del settore m necessaria per la produzione del settore n nella zona j,con K mn mn j = Σ i Z ij n z n s numero di zone (es. regioni di una nazione) numero di settori dell economia (produzione e consumo) 27

28 Modello Input/Output Multi-Regionale Definizioni e notazioni (2/3) Y j m Y valore della domanda finale del settore m nella zona i vettore della domanda finale (escluse le esportazioni) di dimensioni (n m z n s 1) ottenuto ordinando gli elementi Y im per ciascun settore e per ciascuna regione Y m reg,i valore delle esportazioni regionali del settore m dalla zona i verso tutte le altre regioni (zone) dell area di studio Y reg vettore delle esportazioni regionali di dimensioni (n zn s 1) ottenuto ordinando gli elementi Y m reg,i per ciascun settore m e per ciascuna regione i X m i valore della produzione totale del settore m nella zona i X vettore della produzione totale di dimensioni (n z n s 1) 28

29 Modello Input/Output Multi-Regionale Definizioni e notazioni (3/3) Y m est,i valore delle esportazioni del settore m nella zona i verso l esterno dell area di studio (estero) Y est vettore delle esportazioni vero l estero di dimensioni (n z n s 1) ottenuto t ordinando d gli elementi Y m est,i per ciascun settore m e per ciascuna regione j J m reg,i J reg valore delle importazioni del settore m nella zona i dalle altre regioni (zone) dell area di studio; reg vettore delle importazioni regionali di dimensioni (n z n s 1) ) ottenuto ordinando gli elementi per settore m e per regione i J m est,i J est valore delle importazioni del settore m nella zona i dall esterno dell area di studio (estero); vettore delle importazioni estere di dimensioni (n z n s 1) ottenuto ordinando gli elementi per settore m e per regione i 29

30 Modello Input/Output Multi-Regionale I coefficienti tecnici della zona j Tra i valori della produzione e della domanda intermedia esiste la seguente relazione: a j mn = K mn j n X j m K j mn = a j mn X j n I coefficienti tecnici di una zona j esprimono il valore del prodotto del settore m (input) necessario per produrre un unità di valore del settore n (output) dipendente dalle tecnologie produttive disponibili nella zona j. A j = matrice dei coefficienti tecnici della zona j A j 30

31 Modello Input/Output Multi-Regionale La matrice dei coefficienti tecnici A j Regioni diverse possono avere tecnologie di produzione e quindi matrici A j di coefficienti tecnici diverse. Le matrici A j (n s n s ), possono essere disposte in una matrice A diagonale a blocchi di dimensioni i i (n z n s n z n s ), in cui ogni blocco è relativo ad una zona. Regione A Regione B Regione C settore 1 settore 2 settore 1 settore 2 settore 1 settore 2 Regione A settore 1 settore 2 11 a A a 21 A 12 a A 22 a A Regione B settore settore a B 21 a B 12 a 0 0 B a B Regione C settore settore a C 21 a C 12 a C 22 a C 31

32 Modello Input/Output Multi-Regionale I coefficienti di scambio e commercio t mn est,j Area di acquisizione (zone esterne all area di studio) Regione1 t mn 12 Regione2 t 1N mn Regione3 t 3N mn RegioneN Area di studio t ij mn = aliquota di prodotto del settore m acquisito dalla zona i ed utilizzato nel settore n nella zona j, nota come coefficiente di scambio o di commercio interregionale. 32

33 Modello Input/Output Multi-Regionale I coefficienti di scambio e commercio Modello di Chenery emoses(1953, 1955) Ipotesi semplificativa: le aliquote di acquisizione del prodotto del settore m della zona i sono indipendenti dal settore economico di destinazione n nel quale tale prodotto viene impiegato: pegato: t mn ij = t ijm ; t mn est,j = t m est,j Vincolo di congruenza: m m test, j + tij = 1 i Percentuale di acquisizione dall estero Percentuale di acquisizione dall interno dell area di studio 33

34 Modello Input/Output Multi-Regionale Matrice dei coefficienti di scambio e commercio I coefficienti di scambio possono essere disposti in una matrice T, detta matrice di scambio o di commercio, di dimensioni (n z n s n z n s ). Regione A Regione B Regione C settore 1 settore 2 settore 1 settore 2 settore 1 settore 2 =1 se t est,j mn =0 Regione A Regione B Regione C settore 1 settore 2 0 settore 1 settore 2 0 settore 1 settore t 0 AA 1 t 0 BA 1 t CA 0 2 t 0 AA 2 t 0 BA t 0 1 t 0 AB 1 t 0 BB 1 t CB 0 2 t 0 AB 2 t 0 BB 1 t AC 0 2 t AC 1 t BC 0 2 t BC 1 t CC CA t CB 0 t CC 34

35 Modello Input/Output Multi-Regionale Formulazioni Il modello I/O Multi-Regionale a coefficienti costanti, assume che gli elementi delle matrici A e T siano costanti e noti. m m mn m m re g, i = ji i + ji i n, j i j i m m mn m m esti, = esti, i + esti, i n mn m mn m mn m mn Ki = tii Ki + tji Ki + test, i Ki n n n, j i n m m m m m m m i = ii i + ji i + est, i i j i m m mn m m re g, i = ji j + ij j n, j i j i J t K t Y J t K t Y Y t Y t Y t Y Y t K t Y 35

36 Modello Input/Output Multi-Regionale Formulazioni m m I coefficienti test,i e tii possono essere stimati direttamente dalle tavole I/O regionali: per cui si ottiene: t m m m m Jest, i m Jest, i + Jr e g, i est,i = t mn m ii =1- mn m Ki + Yi Ki + Yi n n = + +, m m mn n m n m Xi tij aj X j + tij Yj + Yest i m, i n, j j 36

37 Modello Input/Output Multi-Regionale Formulazioni In termini vettoriali: X = TAX + TY + Y est per cui la soluzione del modello è: X = (I-TA) -1 (TY + Y est ) I è la matrice identità di dimensioni [(n z n s ) ( n z n s )]. 37

38 Modello Input/Output Multi-Regionale Formulazioni Modello di Okamoto et alii (2005) Calcolo dei coefficienti di scambio t m ij (E = esportazioni) t m ij m X j m m Xj + Jj = m m J j E i se i j m m m Xj + J j Ei' i' j se i = j % di prodotto nel settore m utilizzato nella zona j (ogni uso) prodotto nella stessa regione j % di prodotto dtt nel settore m utilizzato nella zona i (ogni uso) importato dalle regioni j % delle importazioni rispetto al totale entrante nel settore m dll della zona j % delle esportazioni del settore m della zona i rispetto allo stesso settore nelle altre zone dell area di studio 38

39 Modello Input/Output Multi-Regionale Applicazioni a scenari diversi dall attuale Coefficienti a ij e t ij costanti (uguali allo scenario attuale) Coefficienti a ij e t ij elastici 39

40 Modello Input/Output Multi-Regionale Applicazioni a scenari diversi dall attuale Coefficienti costanti indipendenza d di dei coefficienti i tecnici i a mn j e di dei coefficienti i di scambio t m ij da alcune variabili significative (sia economiche che trasportistiche) a mn m j e t ij si ipotizzano noti (per es. uguali a quelli attuali) 40

41 Modello Input/Output Multi-Regionale Applicazioni a scenari diversi dall attuale Coefficienti elastici dipendenza dei coefficienti tecnici a mn j e/o dei coefficienti di scambio t ijm da alcune variabili significative (economiche e/o trasportistiche): livello della produzione prezzo dei prodotti costo generalizzato del trasporto In molte applicazioni, i coefficienti tecnici sono generalmente ritenuti costanti, mentre esistono diversi modelli in cui i coefficienti di scambio sono considerati sia costanti che elastici. 41

42 Modello Input/Output Multi-Regionale Coefficienti elastici (1/4) In questi modelli i coefficienti di scambio (T) e/o i coefficienti tecnici di produzione (A) dipendono da variabili trasportistiche ed economiche. In particolare, i coefficienti di scambio t ijm sono ottenuti con un modello comportamentale in cui la probabilità di scelta della zona di approvvigionamento ii è dt data da: t = p (i/ j) = prob[v +ε > V +ε ] m m m m m m ij i/j i/j i'/ j i'/ j in cui l utilità sistematica V m i/j può essere espressa come: V m m m i/jm = V(X im, cq ijm ) Produzione totale Costo medio unitario di acquisizione 42

43 Modello Input/Output Multi-Regionale Coefficienti elastici (2/4) Le percentuali di acquisizione possono essere simulate con un modello Logit Multinomiale: t ijm = exp(v i/jm )/Σ k exp(v k/jm ) Il costo medio unitario di acquisizione cq ijm, nel caso generale, può essere espresso in funzione del prezzo medio unitario dei prodotti m in i, pz im, e del costo medio di trasporto dell unità di prodotto m da i a j, c m ijm : cq ijm = pz im + c m ij 43

44 Modello Input/Output Multi-Regionale Coefficienti elastici (3/4) Esempio di funzione di utilità sistematica Ipotesi: prezzi pz im = pz m i (Cascetta, 2001) V ijm = β 1m C m ij + β 2m ln(x jm )+ β 3m Reg m ij dove: C m ij = Logsum dei costi di trasporto, derivanti dal modello di scelta modale; X m j = Produzione totale della regione nel settore m, espresso in mln ; Reg m ij = Variabile dummy che vale 1 se i=j, 0 altrimenti; β 1m, β 2m, β 3m = parametri del modello 44

45 Modello Input/Output Multi-Regionale Coefficienti elastici (4/4) La matrice di scambio risulta essere funzione del vettore della produzione effettiva X e della matrice dei costi di acquisizione cq: T = T (V(X, cq)) L espressione formale del modello Input-Output Multi-Regionale a coefficienti di scambio elastici è la seguente: X* + J = T(X*,cq) AX* + T(X*, cq) Y 45