System Dynamics Model Of Inflation

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2016Parasal genişlemenin ekonomik aktivite üzerindeki etkisi, ampirik olarak gözlemlenen bir olgudur. Bununla birlikte, bu olgunun teorik açıklaması ve sonuçları, iktisat literatüründe süregelen bir tartışma olmuştur. Bu çalışmada, Enflasyonun Sistem Dinamiği Modeli olarak isimlendirilen dinamik bir dengesizlik modeli sunulmuştur. Bu modelin amacı, parasal ekonomik verilerle reel ekonomik veriler arasındaki dinamik ilişkinin teorik temellerini ve sonuçlarını, denge dışı bir yapıyla açıklamaktır. Sistem dinamiği, karmaşık sistemlerin dinamik davranışlarını açıklamaya ve analiz etmeye uygun bir modelleme ve simülasyon metodolojisidir. Sistem dinamiği modellerinde, modellenmek istenen sistemler, içerdikleri yapısal birimler ve bunlar arasındaki karşılıklı ilişkiler üzerinden tanımlanır. Bu karşılıklı ilişkiler zaman boyutunda tarif edilir, ve böylece sistemin bütününde doğrusal olmayan ve sezgilere aykırı davranışlar sergileyebilir. Tarihsel olarak, sistem dinamiği metodolojisi biyolojik sistemlerden sosyal sistemlere kadar pek çok alana uygulanmıştır. Ekonomik sistemler de, yapısal karmaşıklık ve öngörülemeyen davranışların gözlenmesinden dolayı, sistem dinamiği prensiplerine dayanan modeller geliştirmek için uygundur. Literatürde sistem dinamiği metodolojisinin ekonomik modellerde kullanımı hakkında çok fazla çalışma olsa da, parasal ve reel ekonomik veriler arasındaki ampirik ilişkilerin teorik yapısını açıklamaya yönelik olarak kurgulanmış ve tamamlanmış bir sistem dinamiği modeline rastlanmamıştır. Bu açıdan önerilen model, bu amaç ve kapsamdaki ilk örnek olma özelliğini taşımaktadır. Bu çalışmanın amacıyla ilişkili, ampirik olarak gözlenmiş bazı davranış kalıpları vardır. İlk olarak, parasal şokların ekonomik aktivite ve işsizlik oranı üzerinde belirgin bir etkisi olduğu görülmektedir. İkinci olarak, işsizlik oranı ile fiyat ve ücret enflasyonu arasında ters bir ilişki olduğu görülmektedir. Son olarak, enflasyon oranının parasal şoklara karşı direnç gösterdiği, ve ekonomik çevrimlerde büyüme oranlarına kıyasla bir faz gecikmesi oluştuğu gözlenmektedir. Bu davranış kalıpları birbirleriyle de ilişkilidir ve paranın reel ekonomik göstergelere farklı şekillerde etki ettiğini göstermektedir. Sistem dinamiği, karmaşık sistemlerin dinamik davranış kalıplarını açıklayabilme yeteneğinden dolayı, ampirik verilerdeki bahsedilen davranış kalıplarının yapısal ve teorik nedenlerini açıklama konusunda uygun bir araçtır. Bununla birlikte, günümüz ana akım iktisat teorileri, sistem dinamiği modellerinde kullanılmak için uygun değildir. Çünkü ana akım iktisat, rasyonel beklentiler ve katı denge varsayımlarına dayanmakta, bu varsayımlar da sistem dinamiği metodolojisinin yapısal gereklilikleriyle belirgin biçimde çelişmektedir. Sistem dinamiği modellerinde değişkenler, durum ve akış değişkenleri olarak tanımlanır. Akış değişkenleri, durum değişkenlerinin zamanla nasıl değiştiğini gösterirler. Bu akış değişkenlerinin model içerisinde belirlenmesi, durum değişkenlerinin kendilerinin yerine, değişimlerinin modellenmesini gerektirir. Değişimlerin modellenmesi durumunda ise durum değişkenlerinin, değişim boyunca denge değerlerinden farklı değerler alması kaçınılmazdır. Diğer bir deyişle, sistem dinamiği modelleri doğası gereği denge-dışı modeller olmak zorundadır. Ana akım iktisatta çok temel bir varsayım olan denge varsayımı ise, ekonomik sistemin sürekli olarak bir dengede olduğunu, denge dışı durumların da yalnızca değişimin maliyetli olmasından kaynaklı bilinçli bir tercih olarak seçilmiş durumlar olduğu için yine bir çeşit denge durumu olduğunu savunmaktadır. Diğer bir deyişle, günümüz ana akım iktisat modellerinde, ekonomik ajanların faydalarını kendi kısıtları içerisinde eniyilemeyen, dolayısıyla da bu ajanlar tarafından bilinçli bir tercih olarak gerçekleşmeyen hiç bir durumun var olmasına izin verilmez. Bundan dolayı, ana akım iktisat içerisinde ileri sürülen teoriler, sistem dinamiği prensipleri içerisinde kurgulanmaya uygun teoriler değildirler. Sistem dinamiği modellerinde kullanılmaya uygun teorik bilgilerin bulunabileceği alan, denge dışı teorilerin de yer aldığı Keynezyen ve Post-Keynezyen iktisat okullarıdır. Bu alandaki en etkileyici örnek, bir hidrolik analog bilgisayar olan Phillips Makinası'dır. Phillips Makinası, Bill Phillips tarafından 1949 yılında, London School of Economics'te tasarlanmıştır. Günümüzde bu makinanın benzerlerinden biri de, Istanbul Üniversitesi'nde bulunmaktadır. Phillips Makinası, Keynesyen bir denge dışı ekonomi modeline tekabül eden bir diferansiyel denklemler sistemini simüle etmektedir. Bu çalışmanın ilk bölümü, hem sistem dinamiği metodolojisinin ekonomik modellerde kullanılmasıyla ilgili etkileyici bir örnek olduğu için, hem de çalışmanın teorik altyapısıyla ilişkili olduğu için, Phillips Makinası'nın tanıtılmasına ayrılmıştır. Bu çalışmada, Phillips Makinası'nın iktisat tarihindeki ilk sistem dinamiği modeli olduğu ileri sürülmüştür. Phillips Makinası'nın tanıtıldığı giriş bölümünün ardından, denge kavramı üzerine birbirinden farklı ve uyumsuz iktisadi görüşler hakkında bir tartışma bölümü verilmiştir. İlk kez bu çalışmada, denge kavramı ve bununla ilişkili konular hakkında yapılan tartışmalar, 'Zaman İhtilafı' olarak olarak tanımlanmıştır. Bu tartışma bölümünün ardından, sistem dinamiği metodolojisinin tanıtıldığı ve ilgili literatür taramasının verildiği bölüm gelmektedir. Ardından enflasyon literatürü, tarihsel bir perspektif eşliğinde verilmiş, ve konu hakkındaki önemli noktalara değinilmiştir. Enflasyon konusunun anlatıldığı bölümden sonra, model açıklamasının yapıldığı bölüm verilmiştir. Bu bölümde, sunulan sistem dinamiği modeli, alt modeller halinde gösterilmiş, ve açıklanmıştır. Buna göre modelde altı tane alt model vardır. Para alt modeli, Phillips Makinası'nın simüle ettiği ekonomik model baz alınarak tasarlanmıştır. Bu alt modelde, yaratılan gelirin para formunda devir daim etmesi açıklanmış, bu şekilde parasal talebin nasıl oluştuğu gösterilmiştir. Ürün alt modelinde, reel talep ve arz arasındaki ilişki tanımlanmıştır. Arz ve talep değişkenleri birer akış şeklinde ayrı ayrı gösterilmiştir. Bu iki akış değişkeninin sürekli birbirine eşit olma zorunluluğunu ortadan kaldırmak üzere, bir envanter değişkeni tanımlanmıştır. Buna göre toplam arz envanteri artıran, toplam talep de envanteri azaltan bir akış değişkenidir. Fiyat alt modelinde, ekonomideki genel fiyat düzeyi belirlenir. Arz edilen miktar tarafından belirlenen birim maliyet ve ortalama kar marjı üzerinden fiyat düzeyinin hedeflenen değeri belirlenir, ve fiyat düzeyi bu hedef değere belirli bir hızda yaklaşır. Fiyat düzenleme süresi, ekonomideki ürün fiyat etiketlerinin ortalama değişme süresini ifade eder, ve fiyat düzeyinin hedef değerine ne hızla yaklaştığını belirleyen parametredir. İşgücü alt modelinde, toplam çalışan ve işsiz işgücü birer durum değişkeni olarak tanımlanmıştır. Bu durum değişkenleri arasındaki akışlar, arz-talep ilişkisi üzerinden tarif edilmekte, ve işsizlik oranını belirlemektedir. Ücret alt modelinde de, işgücü piyasasındaki değişiklikler ve işsizlik oranının, ücret düzeyini nasıl etkilediği modellenmiştir. Buna göre, işsizlik oranı düşük olduğunda ve düşmekte iken ücret düzeyi yükselmekte, yüksek olduğunda ve yükselmekte iken de ücret düzeyi düşmektedir. Son olarak yatırım alt modeli tanımlanmıştır. Yatırım alt modelinde, yatırımların sermaye verimliliği ve talep tahmininden nasıl etkilendiği modellenmiştir. Bu alt modelde belirlenen hedeflenen parasal yatırım miktarı, ürün alt modelinde parasal talebin belirlenmesinde girdi olarak kullanılmaktadır. Önerilen sistem dinamiği modeli, iki farklı şok uygulayarak test edilmiştir. İlk olarak sisteme tek bir defaya mahsus olmak üzere para enjekte edilmiş, ve modelin davranışı izlenmiştir. Ardından sisteme sabit bir oranda para enjekte edilmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre, model ampirik gözlemlerdeki davranış kalıplarına benzer bir davranış sergilemektedir. Örneğin işsizlik oranı, ücret enflasyonu, fiyat enflasyonu, beklenmeyen enflasyon ve reel ücret düzeyi ile ters orantılı bir davranış sergilemektedir. Saçılım diyagramlarının özellikleri, ampirik verilerle düzenlenen grafikler ile benzerlik göstermektedir. Bununla birlikte önerilen model, enflasyondaki süreklilik davranışı ve enflasyon-büyüme oranları arasındaki faz farkını da yaratabilmektedir. Model, kullanılan parametre kümesine göre değişkenlik gösteren limit çevrimi oluşturmaktadır. Bu çevrimler geleneksel iktisadi dalgalanmaların temel özelliklerini sergilemektedir. Makul parametre değerlerinde, çevrimlerin ortalama şiddeti %5, ve ortalama süresi 4 yıl olarak gerçekleşmektedir. Modelin güvenirliğini belirlemek için bazı testler uygulanmıştır. Yapısal onay testinde, modeldeki her bir eşitlik ayrı ayrı ele alınmış, ve ampirik ve teorik bilgilerle ne ölçüde uyumlu olduğu irdelenmiştir. Parametre onay testinde, modelde kullanılan parametrelerin ampirik verilere kıyasla mantıklı, teorik olarak da uyumlu olup olmadıkları irdelenmiştir. Direkt aşırı durum testinde, modeldeki formülasyonlar varsayımsal olarak aşırı durumlara uyarlanmış, ve analitik sonuçlarla gerçek hayatta aşırı durumlarda gerçekleşmesini öngördüğümüz durumlar kıyaslanmıştır. Boyutsal tutarlılık testinde, değişkenlerin birimlerinin anlamlı olup olmadığı, gerçek hayatta neye tekabül ettiği, ve eşitliklerdeki birimlerin tutarlı sonuçlar verip vermediği irdelenmiştir. Parametre hassaslığı testinde, modelin davranışının farklı parametre değerlerine göre ne ölçüde hassas olduğu analiz edilmiştir. Aşırı durum testinde, modelin davranışı gerçek hayatta karşılaşılmayan fakat teorik olarak mümkün bazı aşırı durumlar için test edilmiştir. Son olarak, davranış güvenirliği testinde, simülasyon sonuçlarının ampirik gözlemlerle uyumlu olup olmadığı tartışılmıştır. Modelin sergilediği davranışlara bakıldığında işgücü piyasasının, ekonomik değişkenliğin ana kaynağı olduğu söylenebilir. Benzer şekilde davranış hassaslık analizinin sonuçlarına bakıldığında, davranış kalıplarının bazı parametre değerlerine karşı belirgin biçimde hassaslık gösterdiği, ve çevrimsel davranışı etkileyen ana unsurun is¸gücü piyasası olduğu görülmektedir. Buna göre, eğer ücret düzeylerinin düzenleme süreleri kısalırsa, iktisadi sistemin bütününde istikrarsız davranış gözlenmektedir. Bu sebeple politika yapıcılara, ekonomik istikrar için, ücret düzeylerindeki ani değişimleri kontrol edecek regülasyonlar önerilmektedir. Paranın ekonomik aktivite üzerindeki etkisini açıklamayı amaçlayan sistem dinamiği modeli, bu çalışmanın temel bilimsel katkısını oluşturmaktadır. Bununla birlikte, önerilen modelin davranışları ve bunların teorik çıkarımları, araştırmacılar ve politika yapıcılar için önemli bilgiler sunmaktadır. Son olarak, bu çalışmada denge ve zaman ihtilafı hakkında yapılan teorik tartışmalar, iktisat ve sistem dinamiği alanlarındaki teorik araştırmalara katkı sunacaktır.Effect of money on output is an empirically observed phenomenon. Yet, the theoretical foundations and implications of this phenomenon is a debate in economics. In this study, System Dynamics Model of Inflation is developed in order to explain these foundations and implications based on a disequilibrium economic framework. System dynamics is a modeling and simulation methodology which is suitable for analyzing the dynamic behavior of complex systems. In system dynamics models, systems are defined as the structural components and their interrelations. These interrelations are defined on time dimension, thus the whole system may show non-linear and unintuitive behavior. Historically, system dynamics methodology is applied in various areas, from biological systems to social systems. Economics is also a suitable area to apply system dynamics principles for modeling, because of the complexity of the economic system structure, and the counter-intuitive behavioral observations in the system. Although there are many studies in the literature about the usage of this methodology for economic modeling, a complete system dynamics model could not be found which aims to explain the theoretical nature of the empirical relation between monetary and real economic variables. There are several empirical observations related to the scope of this study. First, a monetary shock appears to affect economic activity and unemployment rate. This effect sustains and accumulates for more than a year. Secondly, there is a negative relation between unemployment rate and inflation rates. Finally, inflation is persistent to monetary shocks and there is a phase lag for inflation in the business cycle. These behavior patterns are all related and show that money has different effects on the real economic indicators. Due to its ability to explain dynamic behavior of complex systems, system dynamics methodology is suitable to explore the structural reasons of these empirical regularities. However, the currently mainstream new-consensus model is not applicable in system dynamics models. Mainstream economic view is based on rational expectations and strict equilibrium assumptions, which conflicts the fundamentals of the system dynamics methodology. Theoretical knowledge for a suitable framework can be found in the disequilibrium theories of Keynesian and Post-Keynesian schools of thought. A remarkable example is Phillips Machine, a hydraulic analog computer built by Bill Phillips in 1949, in London School of Economics. It simulates a set of differential equations of a Keynesian disequilibrium economic model. The beginning of this study is dedicated to Phillips Machine, because it is an impressive example of using system dynamics methodology in economic modeling, and it is closely related with the purpose of this study. In this study, this machine is argued to be the first system dynamics model in the history of economics. The study follows with a discussion chapter about different economic views and incompatibilities on the concept of equilibrium. For the first time, this historical debate is entitled as 'Time Controversy'. This discussion chapter is followed by introductory chapter, dedicated to introduce the system dynamics methodology. After that, literature review of inflation is given from a historical perspective. Finally, description of the proposed model is given, model behavior is analyzed, and validation tests are conducted. System Dynamics Model of Inflation includes six sectors, or sub-models. Money sector explains the determination of demand-side by the circular flow of income. In the goods sector, supply-side is formulated and both sides are linked in real terms. In the price sector, pricing behavior of firms is explained. In the labor sector, employment dynamics are captured. In the wage sector, wage determination is explained by the feedback from labor sector. Finally, in the investment, investment decisions are described. The proposed model is tested for two types of monetary shock, which are named as money shock and inflation shock. The simulation results show that, the model is able to generate the related behavior patterns similar to empirical observations. Accordingly, unemployment rate is inversely related with wage inflation, price inflation, unexpected inflation and real wage level. The simulated scatter diagrams share some properties with the empirical observations. Moreover, the model is able to generate the persistent behavior of inflation, and the phase lag between inflation and growth rate. Depending on the parameter set, the model may generate limit cycles. These cycles share the behavioral properties of the conventional business cycles. The amplitude of this limit cycle is around 5% and the duration of cycles is approximately 4 years, for reasonable parameters. For building confidence on the proposed model, some validation tests are applied. In the structure confirmation test, each equation in the model is evaluated for its relevance to empirical and theoretical knowledge. In the parameter confirmation test, model parameters are questioned for being empirically reasonable and theoretically consistent. In the direct extreme-condition test, model equations are hypothetically forced to extreme conditions, in order to compare the analytical results with the real life anticipations for these extreme conditions. In the dimensional consistency test, the units of the variables are questioned to be meaningful and consistent with each other. In the integration error test, the sensitivity of model behavior to the simulation step is considered and the accuracy of the integration process is questioned for validation. In the extreme condition test, model behavior is analyzed for extreme condition scenarios, which are not likely to observe in real life but theoretically possible. In the parameter sensitivity test, the sensitivity of model behavior to different parameter sets are analyzed. Finally, in the behavioral validation test, the simulation results are discussed to be consistent with empirical observations. Model behavior shows that, labor market is the main source of economic instability. Likewise, sensitivity analysis show that, the behavior is significantly sensitive for some parameters, and the cyclic behavior is mainly the result of labor market conditions. Specifically, when wage rates adjusts easily, the overall economic system become more unstable. As a result, governmental controls and regulations for wage determination are argued to be a reasonable policy for economic stability. The proposed model in this study is the first system dynamics economic model which aims to explain the effect of money on output, and is the main contribution of this study. Other than that, the theoretical implications of the model behavior are also important for researchers and policy makers. Finally, the theoretical discussions about equilibrium and time controversy are scientifically valuable for the theoretical research in economics and system dynamics.DoktoraPh