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![« Substituabilité des facteurs et rendements d’échelle « Substituabilité des facteurs et rendements d’échelle](https://pdfprof.com/Listes/18/14626-18WP2009-37.pdf.pdf.jpg)
N° 2009-37
Décembre 2009
Frédéric Reynès
(OFCE-Institute for Environmental Studies, University Amsterdam)Yasser Yeddir-Tamsamani
(OFCE-Centre d'Economie de la Sorbonne, Université Paris 1) 1 Substituabilité des facteurs et rendements d'échelle sectoriels en France: une estimation par une fonction de coût flexible Frédéric REYNÈS ♠ ♦ et Yasser YEDDIR-TAMSAMANI ♠ ♣1 ♠ OFCE Centre de recherche en économie de Sciences Po ♦ IVM - Institute for Environmental Studies, VU University Amsterdam ♣ CES-Centre d'Economie de la Sorbonne, Université Paris 1Résumé :
Cet article estime une fonction de coût Translog sur données sectorielles françaises pour la
période 1978-2006 en supposant une technologie à 4 facteurs de production : capital, travail,énergie, matériel (KLEM). Il apparaît que : (1) contrairement aux hypothèses d'une fonction
CES, les niveaux d'élasticité de substitution diffèrent entre chaque couple de facteur ; (2)
l'énergie apparaît souvent comme complémentaire des autres facteurs ; (3) la technologie de production est rarement à rendements d'échelle constants.JEL : D24, C31, C32
Mot clef : Fonction de coût Translog, élasticité de substitution, rendements d'échelle.1 Correspondance: Frédéric REYNÈS, Institute for Environmental Studies - Instituut voor Milieuvraagstukken
(IVM), Faculty of Earth and Life Sciences (FALW), VU University Amsterdam, De Boelelaan 1087, 1081 HV
Amsterdam, Pays-Bas, t + 31 (0)20 59 85934, f + 31 (0)20 59 89553, frederic.reynes@ivm.vu.nl. Yasser YEDDIR-TAMSAMANI, OFCE, 69 quai d'Orsay, 75007 Paris, t + 33 (0)1 44 18 54 09, f + 33 (0)1 4418 54 64,
Remerciements : Les auteurs remercient l'ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie)
pour son aide financière apportée à la réalisation de cette étude. Ils remercient aussi Evens Salies pour ses
commentaires sur une version préliminaire de cet article. 21. Introduction
Les phénomènes de substitution entre les facteurs de production et de rendements d'échelle ont fait l'objet de nombreuses recherches théoriques et empiriques. Une attention particulièrea notamment été portée sur le développement de fonctions de production générales et testables
empiriquement. Ainsi, la fonction CES (Constant Elastiscity of Substitution) introduite par Arrow et al. (1961) a l'avantage de généraliser la fonction de Leontief et de Cobb-Douglastout en dépendant d'un nombre limité de paramètres. Du fait de sa maniabilité, cette fonction
est encore largement privilégiée dans les modèles macroéconomiques et dans l'analyse
économétrique du producteur (Van der Werf, 2008).Toutefois, la fonction CES manque de généralité lorsque l'on cherche à analyser un système à
plus de 2 facteurs de production car elle impose une élasticité de substitution commune entretous les facteurs. Cette limite s'est révélée particulièrement contraignante au moment des
chocs pétroliers des années 1970 où il est devenu impératif d'envisager des propriétés de
substitution différentes entre l'énergie, le capital et le travail (voir Artus et Peyroux, 1981).
Dans le contexte du changement climatique, il demeure important de traiter de manière différenciée les niveaux de substitution puisque l'impact des politiques environnementales sur les comportements énergétiques en dépend fortement.Pour cela, il est nécessaire de recourir aux fonctions dites flexibles. La fonction " Translog »,
introduite par Christensen et al. (1971), est communément utilisée car elle impose relativement peu de contraintes sur les niveaux d'élasticité de substitutions et de rendementsd'échelle tout en autorisant l'analyse économétrique. En appliquant le théorème de la dualité
du producteur, il est possible de déduire de l'estimation d'une fonction de coût Translog les niveaux de substitution entre les facteurs de production et les niveaux de rendementsd'échelle. Cette méthode est retenue ici dans le cas de la France sur données sectorielles en
supposant une technologie à 4 facteurs de production (capital, travail, énergie, consommationsintermédiaires hors énergie) souvent désignée par le sigle KLEM (Capital, Labour, Energy,
Material). Les estimations font apparaître plusieurs résultats importants : (1) contrairementaux hypothèses d'une fonction CES, les niveaux d'élasticité de substitution diffère entre
chaque couple de facteur et au sein d'un même couple sont parfois asymétriques ; (2)
l'énergie apparaît souvent comme complémentaire des autres facteurs, alors que ces derniers sont généralement substituables entre eux ; (3) les rendements d'échelle dans les secteurs français sont rarement constants. La section 2 revient sur le problème du choix de la spécification de la fonction de productionlorsque le nombre de facteurs de production est supérieur à 2. Elle discute le choix fait ici de
retenir une fonction Translog. La section 3 présente la méthode d'estimation par une fonctionde coût Translog. La section 4 détaille le modèle estimé ainsi que la méthode économétrique.
La section 5 présente les estimations des élasticités de substitution entre le capital, le travail,
l'énergie et les autres consommations intermédiaires. La section 6 teste et revient sur lesimplications des contraintes d'homothétie et d'homogénéité de la fonction de coût. La section
7 présente les estimations des degrés de rendements d'échelle sectoriels. La section 8 conclut.
32. Le choix de la fonction de production
Une fonction de production exprime le processus de production dans une unité industrielle sous la forme d'une relation mathématique entre la quantité de facteurs de production (inputs)et celle de produits (outputs) qui en résulte. Une telle formulation de la technologie est
difficilement exhaustive car il est délicat de prendre en compte l'ensemble des facteurs
susceptibles d'affecter le lien inputs-outputs. Ce dernier dépend notamment de la stratégie de production choisie par l'entreprise concernant la nature de ses objectifs à court et à long terme2. Ces informations sont généralement peu accessibles et difficiles à évaluer.
La modélisation des comportements du producteur dans les études économétriques ou dansles modèles macroéconomiques appliqués (Modèles macro-économétriques et Modèles
d'Equilibre Général Appliqués (MEGA)) retient donc souvent trois hypothèses simplificatrices : (1) L'entreprise ne fabrique qu'un seul produit.(2) La fonction de production est homogène, c'est-à-dire que le degré de rendements
d'échelle ne varie pas au cours du temps. (3) Les possibilités de substitution entre les facteurs de production sont limitées. Ainsi, beaucoup de modélisateurs représentent le processus de production par une fonction à élasticité de substitution constante de type CES. Cette fonction introduite par Arrow et al. (1961) présente deux avantages importants : elle généralise les fonctions standards de type Leontief, Cobb-Douglas et linéaire dont l'élasticité de substitution entre les inputs est respectivement nulle (complément parfait), unitaire et infini (substitutparfait) ; elle nécessite un nombre limité de paramètres à calibrer ou à estimer
économétriquement.
Toutefois, la fonction CES limite la substituabilité entre les facteurs de production. Commeson nom l'indique, elle impose une élasticité de substitution constante le long de l'isoquante,
c'est-à-dire quel que soit le rapport entre les quantités de facteur utilisées. Une deuxième
limite est connue sous le nom de théorème de l'impossibilité d'Uzawa (1962) et de McFadden(1962). Il démontre que la généralisation de la fonction CES à plus de deux facteurs impose
une élasticité de substitution commune entre les facteurs. Ainsi, si l'on souhaite représenter le
processus de production Q d'une économie composée de j facteurs de production (nput jI) par une fonction CES,1( ) ( ,..., )ES nput ES nput nput
jjQ C I C I I= =, l'élasticité de substitution est nécessairement la même entre tous les couples de facteurs j et j' ( 'jjη η=). Sato (1967) propose d'imbriquer les fonctions de production afin d'autoriser des degrés desubstituabilité différents entre les facteurs de production. Ingénieuse et facile à mettre en
oeuvre, cette solution est souvent adoptée dans les MEGA pour spécifier le secteur productif(voir par exemple, McKibbin et Wilcoxen, 1999) et dans des études économétriques qui
introduisent l'énergie en plus du travail et du capital comme facteur de production (voir
2 Consulter Boyer et Freyessent (2000) pour une description des différentes stratégies de production selon les
objectifs fixés par les industriels. Certains de ces objectifs tels que la qualité, la diversité et l'innovation ont fait
l'objet de modélisation dans le cadre théorique des modèles de croissance endogène. Au niveau empirique, ces
dernières années plusieurs modèles macroéconomiques intègrent des mécanismes de croissance endogène. A
titre d'exemple, le modèle GEM-E3-Europe (Fougeyrollas et al., 2005) incorpore un processus d'innovation basé
sur l'accumulation des connaissances et des dépenses de R&D. GEM-E3-Europe est un MEGA destiné à simuler
des politiques de lutte contre le changement climatique et de R&D en Europe. 4quotesdbs_dbs2.pdfusesText_2