Üretim fonksiyonu, teknoloji veri iken her bir spesifik girdi bileşeni için firmanın üretebileceği maksimum çıktı düzeyini gösteren matematiksel bir ifadedir. Yani bu fonksiyon, üretimde kullanılan girdi miktarları ile üretilebilecek en yüksek çıktı düzeyi arasındaki ilişkiyi tanımlar. Gerçek hayatta firmalar üretim sürecinde çok sayıda girdi kullanır; ancak bunlar arasından en öne çıkanlar emek (iş gücü), sermaye, doğal kaynak ve teknoloji girdileridir. Kapalı üretim fonksiyonu Q = f (L, K, D, T) şeklinde ifade edilir; burada Q çıktıyı, L emeği, K sermayeyi, D doğal kaynağı ve T teknolojiyi temsil eder. Üretim fonksiyonu bünyesinde sadece teknolojik olarak etkin olan üretim tekniklerini barındırdığı için, her bir spesifik girdi bileşeni karşısında elde edilebilecek maksimum çıktı düzeyini verir. Bu durum, firmaların rasyonel davranarak israftan kaçındıklarını ve en verimli teknikleri seçtiklerini gösterir. Bir firmanın üretimi artırma kararını hemen hayata geçirmesi her zaman mümkün olmayabilir; çünkü bazı girdilerin miktarını hemen artırmak imkansızdır ve belli bir zaman gerektirir. Örneğin vasıfsız iş gücü kısa sürede artırılabilirken, yeni bir fabrika inşa etmek veya büyük makineler sipariş etmek uzun zaman alır. Kısa dönem, üretim sürecinde kullanılan üretim faktörlerinden sadece bir tanesinin miktarının değiştirilmesini ve diğerlerinin sabit miktarlarda kullanılmasını mümkün kılan dönemdir. Bu dönemde miktarı değiştirilemeyip sabit kalan girdilere 'sabit girdi', kolaylıkla değiştirilebilene ise 'değişken girdi' denir. Uzun dönem ise üretim sürecinde kullanılan üretim faktörlerinin tamamının miktarının değiştirilmesini mümkün kılan, sabit girdinin bulunmadığı dönemdir. Kısa veya uzun dönemin takvimi takvim günleriyle değil, faaliyet alanına (örneğin meyve suyu üretimi ile otomobil üretimi arasındaki farklar gibi) göre değişir. Kısa dönem üretim fonksiyonunda sermaye (K) sabit, emek (L) değişken girdi olarak kabul edilir. Bu bağlamda kısa dönem üretim fonksiyonu Q = f (L, K̅) şeklinde gösterilir ve üretimi artırmanın tek yolu emek miktarını artırmaktır. Değişken girdi miktarının artırılması sonucu elde edilen toplam ürün miktarı Toplam Fiziki Ürün (TPP) olarak adlandırılır. Diğer girdiler sabitken, tek bir girdinin bir birimlik değişimi sonucu TPP'de meydana gelen değişime Marjinal Fiziki Ürün (MPP) denir. Bir birim girdi başına elde edilen ürün miktarına ise Ortalama Fiziki Ürün (APP) denir ve TPP'nin girdi miktarına oranlanmasıyla elde edilir. Bu üç kavram kısa dönem üretim analizinin temelini oluşturur ve birbirleriyle matematiksel ve grafiksel olarak sıkı bir ilişki içindedir. Tablo 3.1 ve Şekil 3.2 incelendiğinde, emek miktarı arttıkça TPP önce artarak artar, sonra azalarak artar, maksimuma ulaşır ve ardından düşüşe geçer. MPP ise önce artar, büküm noktasından sonra azalmaya başlar, sıfır olur ve ardından negatif değerler alır. Azalan marjinal getiriler (verimler) kanununa göre; diğer girdiler sabitken tek bir girdinin üretimde kullanılan miktarını artırdığımızda, söz konusu girdinin marjinal fiziki ürünü belli bir noktaya kadar artar ve bu noktadan sonra azalmaya başlar. Üretimin ilk aşamalarında değişken girdi başına düşen sabit girdi miktarı (K/L oranı) çok olduğu için MPPL artar; ancak L arttıkça K/L oranı azaldığından, belli bir noktadan sonra MPPL kaçınılmaz olarak azalır ve hatta sıfırın altına düşer. Uzun dönemde hem emek hem de sermaye değişken olduğundan, firma aynı ürün miktarını çok sayıda farklı emek-sermaye kombinasyonu kullanarak gerçekleştirebilir. Bu durum firmanın bir girdiyi diğeriyle ikame etmesine olanak tanır. Aynı çıktı düzeyini sağlayan tüm teknolojik olarak etkin emek-sermaye kombinasyonlarını gösteren eğriye eş ürün eğrisi denir. Eş ürün eğrisi, aynı çıktı düzeyini veren girdi bileşenlerinin geometrik yeridir. Eş ürün eğrilerinin temel özellikleri şunlardır: Orijinden uzaklaştıkça daha yüksek üretim düzeyini temsil ederler, negatif eğimlidirler, birbirlerini kesmezler, orijine göre konvekstirler ve üzerlerindeki her nokta aynı üretim düzeyini gösterir. Ölçeğe göre getiri, üretimde kullanılan tüm girdiler aynı oranda artırıldığında çıktı düzeyinin ne oranda arttığını gösteren orandır. Tüm girdiler örneğin %100 artırıldığında çıktı bu orandan daha büyük artarsa 'ölçeğe göre artan getiri' söz konusudur. Eğer çıktı da girdilerle aynı oranda (%100) artarsa 'ölçeğe göre sabit getiri' elde edilir. Tüm girdiler %100 artırılmasına rağmen çıktı bu orandan daha az (örneğin %50) artarsa 'ölçeğe göre azalan getiri' durumu ortaya çıkar. Bu kavram, uzun dönemde fabrikanın veya işletmenin ölçeğini büyüttüğünde karşılaştığı verimlilik değişimlerini analiz etmek için kritik bir öneme sahiptir ve firma büyüme stratejilerini doğrudan etkiler. Aynı çıktı düzeyinde kalabilmek için girdilerden birinin miktarını bir birim artırdığımızda diğer girdiden kaç birim vazgeçmek zorunda olduğumuzu gösteren orana marjinal teknik ikame oranı (MRTS) denir. MRTSK,L formülü K'daki değişimin L'deki değişimine oranıyla verilir. Marjinal teknik ikame oranı aynı zamanda iki girdinin marjinal fiziki ürünlerinin oranına (MPPL / MPPK) eşittir. Eş ürün eğrisi boyunca yukarıdan aşağıya doğru hareket ettikçe MRTS sürekli azalır. MRTS'nin sürekli azalması 'azalan marjinal teknik ikame oranı' olarak adlandırılır. Bunun temel nedeni, eş ürün eğrisi boyunca sermayeyi emekle ikame ettikçe emek başına düşen sermaye miktarının azalması ve buna bağlı olarak oranların değişmesidir. Her iki girdinin marjinal fiziki ürününün pozitif olduğu ve eş ürün eğrisinin eğiminin negatif olduğu bölgeye üretimin ekonomik bölgesi denir. Bu bölgede OM ve ON sırt çizgileri arasında üretim yapılır. Eş ürün eğrilerinin pozitif eğimli olduğu ve girdilerden birinin marjinal fiziki ürününün negatif olduğu bölgeler ise üretimin ekonomik olmayan bölgeleridir. Bu bölgelerde firma girdi israfı yapar. Kârını maksimize etme amacında olan rasyonel bir firmanın, girdilerin israf edilmesine ve maliyetlerin artmasına yol açan ekonomik olmayan bölgelerde üretim yapması kesinlikle mantıklı ve rasyonel değildir. Firmaların aynı girdi bileşeni ile daha fazla çıktı elde etmelerine veya aynı çıktı düzeyini daha düşük bir girdi bileşeni ile elde etmelerine imkan tanıyan üretim sürecindeki değişikliklere teknolojik gelişme denir. Teknolojik gelişmeler yansız (nötr) ve yanlı teknolojik gelişmeler olmak üzere ikiye ayrılır. Yansız teknolojik gelişmede MRTS değiştirmeksizin aynı çıktı daha az girdiyle elde edilir. Yanlı teknolojik gelişmeler ise emek-tasarruflu (sermaye-kullanımlı) ve sermaye-tasarruflu (emek-kullanımlı) teknolojik gelişme olarak ikiye ayrılır; bunlar marjinal fiziki ürünlerin oranlarını ve MRTS değerlerini etkiler. Çıktı düzeyi sabit iken bir girdinin diğeri ile ne kadar kolay ikame edilebildiğini yüzdesel olarak ölçen ölçüte ikame esnekliği denir. MRTS'deki yüzde 1'lik değişimin K/L oranındaki yüzde değişimine oranını verir. İkame esnekliği sonsuz olan üretim fonksiyonlarına 'doğrusal üretim fonksiyonu' denir; bu fonksiyonlarda girdiler mükemmel ikamedir. İkame esnekliği sıfır olan fonksiyonlar ise 'sabit-oranlı (Leontief) üretim fonksiyonudur' ve girdiler mükemmel tamamlayıcıdır. İkame esnekliği 1 olan fonksiyonlar 'Cobb-Douglas üretim fonksiyonu' iken, sıfır ile sonsuz arasında herhangi bir değeri alabilenler 'sabit ikame esnekli üretim fonksiyonu' olarak adlandırılır.