1. The four indices at a glance
All four compare the width of the specification with the width of the process. They differ in only two things: which standard deviation (σ) they use, and whether they care where the process mean sits.
| Index | σ used | Centering counted? | The question it answers |
| Cp | σ within (short-term) | No | How good could the process be if it were perfectly centered? |
| Cpk | σ within (short-term) | Yes | How good is the process where its mean sits today, if it stays stable? |
| Pp | σ overall (long-term) | No | How wide was all the collected data compared with the tolerance? |
| Ppk | σ overall (long-term) | Yes | What did the customer actually receive during the sampling period? |
Rule of thumb: Cp/Cpk = what the process is capable of, Pp/Ppk = how it actually performed. An index of 1.00 means the ±3σ spread exactly fills the available room.
2. Formulas
Cp = (USL − LSL) / (6 · σwithin)
Cpu = (USL − x̄) / (3 · σwithin) Cpl = (x̄ − LSL) / (3 · σwithin)
Cpk = min(Cpu, Cpl)
Pp = (USL − LSL) / (6 · σoverall)
Ppu = (USL − x̄) / (3 · σoverall) Ppl = (x̄ − LSL) / (3 · σoverall)
Ppk = min(Ppu, Ppl)
- USL / LSL — upper and lower specification limits. x̄ — mean of all measurements.
- Cpk = Cp · (1 − k), where k = |x̄ − midpoint| / half-tolerance. So Cpk can never exceed Cp (and Ppk never exceeds Pp); they are equal only when the mean sits exactly in the middle.
- One-sided specification (only USL or only LSL): Cpk = Cpu or Cpl. Cp and Pp do not exist, because there is no tolerance width.
- Cpk goes negative when the mean itself is outside a limit.
3. The two standard deviations
σ overall is the ordinary sample standard deviation of all values — the same number as STDEV.S in Excel:
σoverall = √( Σ(xᵢ − x̄)² / (n − 1) )
σ within only looks at the variation between parts made close together in time. The tool picks the method from the subgroup size:
| Subgroup size | Method | Formula |
| 1 | Average moving range (I-MR) | σ = MR̄ / 1.128 |
| 2 – 10 | Average range (X̄-R) | σ = R̄ / d₂ |
| 11 – 50 | Average standard deviation (X̄-S) | σ = s̄ / c₄ |
MR̄ is the average absolute difference between consecutive values; R̄ is the average of (max − min) of each subgroup. d₂ by subgroup size: 2 → 1.128 · 3 → 1.693 · 4 → 2.059 · 5 → 2.326 · 6 → 2.534 · 7 → 2.704 · 8 → 2.847 · 9 → 2.970 · 10 → 3.078.
If the process is stable the two σ are close. Shifts, drift, tool wear or batch-to-batch differences make σ overall larger than σ within — which is exactly why Ppk drops below Cpk.
4. Worked example
Press Load sample data then Calculate: 50 diameters in 10 subgroups of 5, LSL = 9.80, USL = 10.20.
x̄ = 10.02502 R̄ = 0.0969 σwithin = 0.0969 / 2.326 = 0.04166 σoverall = 0.04501
Cp = (10.20 − 9.80) / (6 × 0.04166) = 1.60
Cpu = (10.20 − 10.02502) / (3 × 0.04166) = 1.40
Cpl = (10.02502 − 9.80) / (3 × 0.04166) = 1.80
Cpk = min(1.40, 1.80) = 1.40
Pp = 0.40 / (6 × 0.04501) = 1.48
Ppk = (10.20 − 10.02502) / (3 × 0.04501) = 1.30
Reading it: the spread is good (Cp 1.60), the mean sits slightly high so the upper side is the weak one (Cpk 1.40), and over the whole period the result is a little lower again (Ppk 1.30).
5. Reading the result
- Cp much higher than Cpk → a centering problem. Move the mean; the spread is already fine.
- Cp low (below about 1.33) → the spread is too wide. Centering alone cannot fix it.
- Ppk clearly lower than Cpk → the process moves over time. Look at the control chart before trusting Cpk.
- All four close together → stable and centered; the numbers can be trusted.
| Cpk / Ppk | Status in this tool | Out of spec, centered (PPM) | One side only (PPM) |
| below 1.00 | Not capable | more than 2,700 | more than 1,350 |
| 1.00 | Marginal | 2,700 | 1,350 |
| 1.33 | Capable | 66 | 33 |
| 1.67 | Excellent | 0.54 | 0.27 |
| 2.00 | Excellent | 0.002 | 0.001 |
These thresholds are common practice, not a law — your customer's requirement always wins (many automotive customers ask for 1.67 on a new process, for example). The small figures under Cp and Cpk are 95% confidence intervals: with few measurements the true value can be far from the estimate.
6. Entering your data correctly
- Specification limits. Type LSL and USL. If the characteristic has only one limit, leave the other box empty — do not type 0 unless 0 really is a limit on the drawing.
- Target is optional. Left empty, the midpoint of the tolerance is used.
- Subgroup size. Use 1 when you measured one part at a time. Use the number of parts taken together each time when you sampled in groups (5 parts every hour → 5).
- Enter the measurements in production order. Subgroups must follow each other. Never sort the data — sorted data makes σ within tiny and Cpk absurdly high.
- Cells works like a small spreadsheet: each row is one subgroup and the number of columns follows the subgroup size. Type values, move with the arrow keys, Enter or Tab, and paste a block copied from Excel or Google Sheets into any cell. A table pasted into empty cells sets the subgroup size to its number of columns; a header row, a text column and a 1, 2, 3 … row-number column are left out. Cells that cannot be read as numbers turn red and are ignored. If a row has fewer values than the subgroup size, its row number is marked: fill it or delete the row, because the values are grouped one after another.
- Text is a plain box for long lists (more than 3000 rows): one row per subgroup or one long column. Paste measurement values only there — no row numbers, dates or units — and use one decimal style in the whole list (10.01 or 10,01, not both).
- If your Excel sheet has one subgroup per column, transpose it first (Paste Special → Transpose) so each subgroup becomes a row.
- After Calculate, check the message “Analyzed n measurements”: n must equal the number of values you intended to enter.
How much data? Two values are enough to calculate, but not to conclude. Aim for 50–100 values (for example 25 subgroups of 4–5) taken over a period that includes normal changes of shift, material and setup.
7. Showing and hiding indices
The Show buttons beside the big numbers switch Cp, Cpk, Pp and Ppk on or off — on screen, in the tables and in the PDF report. Nothing is recalculated; hidden indices are simply not displayed.
- The status (Capable, Marginal…) is based on Cpk. If you hide Cpk and keep Ppk, the status, defect estimate and advice switch to Ppk.
- Pp and Ppk exist only for measurement data; the simulator works with Cp and Cpk.
- Your choice is remembered in this browser and travels with a shared link.
8. Why another tool gives a different number
- Excel. A Cpk built on STDEV uses σ overall — in this tool that number is Ppk, not Cpk.
- Minitab and similar. For subgroups some packages default to the pooled standard deviation instead of R̄/d₂. Pp and Ppk will match exactly; Cp and Cpk can differ slightly.
- Different naming. Some company and national standards use the names Cp/Cpk for the long-term indices, or Cm/Cmk for machine capability. Always ask which σ was used.
- Incomplete last subgroup. Values that do not fill a subgroup are left out of σ within (the tool tells you when this happens).
9. When the indices can be trusted
- Stable process — no points outside the control limits and no long runs (the tool checks this on the control chart).
- Roughly normal data — checked with the Anderson-Darling test. PPM and yield are unreliable for skewed data.
- A capable measurement system (MSA / Gage R&R) — the tool cannot check this for you.
- Enough data — watch the confidence interval, not only the point value.
The calculations in this tool follow the AIAG SPC conventions and were checked against an independent statistics library on 68 data sets.
1. Bốn chỉ số trong một cái nhìn
Cả bốn chỉ số đều so sánh độ rộng dung sai với độ rộng của quá trình. Chúng chỉ khác nhau ở hai điểm: dùng độ lệch chuẩn (σ) nào, và có xét vị trí trung bình của quá trình hay không.
| Chỉ số | σ sử dụng | Có xét lệch tâm? | Trả lời câu hỏi |
| Cp | σ nội nhóm (ngắn hạn) | Không | Nếu định tâm hoàn hảo, quá trình có thể tốt đến mức nào? |
| Cpk | σ nội nhóm (ngắn hạn) | Có | Với vị trí trung bình hiện tại, quá trình tốt đến mức nào nếu giữ ổn định? |
| Pp | σ tổng thể (dài hạn) | Không | Toàn bộ dữ liệu đã thu rộng bao nhiêu so với dung sai? |
| Ppk | σ tổng thể (dài hạn) | Có | Trong giai đoạn lấy mẫu, khách hàng thực sự đã nhận được gì? |
Cách nhớ: Cp/Cpk = quá trình có khả năng làm được gì, Pp/Ppk = quá trình đã thực sự làm được gì. Chỉ số bằng 1,00 nghĩa là độ rộng ±3σ vừa khít khoảng cho phép.
2. Công thức
Cp = (USL − LSL) / (6 · σnội nhóm)
Cpu = (USL − x̄) / (3 · σnội nhóm) Cpl = (x̄ − LSL) / (3 · σnội nhóm)
Cpk = min(Cpu, Cpl)
Pp = (USL − LSL) / (6 · σtổng thể)
Ppu = (USL − x̄) / (3 · σtổng thể) Ppl = (x̄ − LSL) / (3 · σtổng thể)
Ppk = min(Ppu, Ppl)
- USL / LSL — giới hạn kỹ thuật trên và dưới. x̄ — trung bình của tất cả số đo.
- Cpk = Cp · (1 − k), với k = |x̄ − điểm giữa| / nửa dung sai. Vì vậy Cpk không bao giờ lớn hơn Cp (và Ppk không bao giờ lớn hơn Pp); chúng chỉ bằng nhau khi trung bình nằm đúng giữa dung sai.
- Dung sai một phía (chỉ có USL hoặc chỉ có LSL): Cpk = Cpu hoặc Cpl. Không có Cp và Pp vì không có độ rộng dung sai.
- Cpk âm khi chính giá trị trung bình đã nằm ngoài giới hạn.
3. Hai loại độ lệch chuẩn
σ tổng thể là độ lệch chuẩn mẫu thông thường của toàn bộ giá trị — đúng bằng hàm STDEV.S trong Excel:
σtổng thể = √( Σ(xᵢ − x̄)² / (n − 1) )
σ nội nhóm chỉ xét biến động giữa các sản phẩm được làm gần nhau về thời gian. Công cụ chọn phương pháp theo cỡ nhóm con:
| Cỡ nhóm con | Phương pháp | Công thức |
| 1 | Khoảng biến thiên trượt trung bình (I-MR) | σ = MR̄ / 1,128 |
| 2 – 10 | Khoảng biến thiên trung bình (X̄-R) | σ = R̄ / d₂ |
| 11 – 50 | Độ lệch chuẩn trung bình (X̄-S) | σ = s̄ / c₄ |
MR̄ là trung bình của chênh lệch tuyệt đối giữa hai giá trị liên tiếp; R̄ là trung bình của (lớn nhất − nhỏ nhất) trong từng nhóm con. Hệ số d₂ theo cỡ nhóm con: 2 → 1,128 · 3 → 1,693 · 4 → 2,059 · 5 → 2,326 · 6 → 2,534 · 7 → 2,704 · 8 → 2,847 · 9 → 2,970 · 10 → 3,078.
Nếu quá trình ổn định, hai giá trị σ gần bằng nhau. Sự dịch chuyển, trôi, mòn dao hay khác biệt giữa các lô làm σ tổng thể lớn hơn σ nội nhóm — đó chính là lý do Ppk thấp hơn Cpk.
4. Ví dụ tính tay
Nhấn Nạp dữ liệu mẫu rồi Tính: 50 đường kính trong 10 nhóm con cỡ 5, LSL = 9,80, USL = 10,20.
x̄ = 10,02502 R̄ = 0,0969 σnội nhóm = 0,0969 / 2,326 = 0,04166 σtổng thể = 0,04501
Cp = (10,20 − 9,80) / (6 × 0,04166) = 1,60
Cpu = (10,20 − 10,02502) / (3 × 0,04166) = 1,40
Cpl = (10,02502 − 9,80) / (3 × 0,04166) = 1,80
Cpk = min(1,40; 1,80) = 1,40
Pp = 0,40 / (6 × 0,04501) = 1,48
Ppk = (10,20 − 10,02502) / (3 × 0,04501) = 1,30
Cách đọc: độ phân tán tốt (Cp 1,60), trung bình hơi lệch lên trên nên phía giới hạn trên là phía yếu (Cpk 1,40), và tính trên cả giai đoạn thì kết quả thấp hơn một chút nữa (Ppk 1,30).
5. Đọc kết quả
- Cp cao hơn Cpk nhiều → vấn đề lệch tâm. Chỉ cần đưa trung bình về giữa; độ phân tán đã ổn.
- Cp thấp (dưới khoảng 1,33) → độ phân tán quá rộng. Định tâm không giải quyết được.
- Ppk thấp hơn Cpk rõ rệt → quá trình thay đổi theo thời gian. Hãy xem biểu đồ kiểm soát trước khi tin vào Cpk.
- Cả bốn chỉ số gần nhau → quá trình ổn định và định tâm; có thể tin các con số.
| Cpk / Ppk | Trạng thái trong công cụ | Ngoài dung sai, định tâm (PPM) | Chỉ một phía (PPM) |
| dưới 1,00 | Không đạt | trên 2.700 | trên 1.350 |
| 1,00 | Sát ngưỡng | 2.700 | 1.350 |
| 1,33 | Đạt năng lực | 66 | 33 |
| 1,67 | Xuất sắc | 0,54 | 0,27 |
| 2,00 | Xuất sắc | 0,002 | 0,001 |
Các ngưỡng này là thông lệ phổ biến, không phải quy định bắt buộc — yêu cầu của khách hàng luôn được ưu tiên (ví dụ nhiều khách hàng ngành ô tô yêu cầu 1,67 với quá trình mới). Các số nhỏ bên dưới Cp và Cpk là khoảng tin cậy 95%: khi có ít số đo, giá trị thật có thể cách xa giá trị ước lượng.
6. Nhập dữ liệu thế nào cho đúng
- Giới hạn kỹ thuật. Nhập LSL và USL. Nếu đặc tính chỉ có một giới hạn, hãy để trống ô còn lại — đừng nhập 0, trừ khi 0 thực sự là giới hạn ghi trên bản vẽ.
- Mục tiêu là tùy chọn. Nếu để trống, công cụ dùng điểm giữa dung sai.
- Cỡ nhóm con. Nhập 1 khi bạn đo từng sản phẩm một. Nhập số sản phẩm lấy cùng một lần khi bạn lấy mẫu theo nhóm (mỗi giờ lấy 5 sản phẩm → 5).
- Nhập số đo theo đúng thứ tự sản xuất. Các nhóm con phải nối tiếp nhau. Tuyệt đối không sắp xếp dữ liệu — dữ liệu đã sắp xếp làm σ nội nhóm rất nhỏ và Cpk cao một cách vô lý.
- Chế độ Ô hoạt động như một bảng tính nhỏ: mỗi dòng là một nhóm con và số cột ứng với cỡ nhóm con. Gõ giá trị, di chuyển bằng phím mũi tên, Enter hoặc Tab, và dán một khối sao chép từ Excel hay Google Sheets vào ô bất kỳ. Khi dán một bảng vào các ô còn trống, cỡ nhóm con được đặt bằng số cột của bảng; dòng tiêu đề, cột chữ và cột số thứ tự 1, 2, 3 … được bỏ ra. Ô không đọc được thành số sẽ chuyển sang màu đỏ và bị bỏ qua. Nếu một dòng có ít giá trị hơn cỡ nhóm con, số dòng đó được đánh dấu: hãy điền cho đủ hoặc xóa dòng, vì các giá trị được nhóm nối tiếp nhau.
- Chế độ Văn bản là một ô nhập thường, dùng cho danh sách dài (hơn 3000 dòng): mỗi nhóm một hàng hoặc tất cả thành một cột dài. Ở đó chỉ dán giá trị đo — không kèm số thứ tự, ngày tháng hay đơn vị — và dùng một kiểu dấu thập phân cho cả danh sách (10.01 hoặc 10,01, không trộn lẫn).
- Nếu bảng Excel của bạn để mỗi nhóm con một cột, hãy chuyển vị trước (Paste Special → Transpose) để mỗi nhóm con thành một hàng.
- Sau khi nhấn Tính, hãy kiểm tra thông báo “Đã phân tích n số đo”: n phải đúng bằng số giá trị bạn định nhập.
Cần bao nhiêu dữ liệu? Hai giá trị là đủ để tính, nhưng chưa đủ để kết luận. Nên có 50–100 giá trị (ví dụ 25 nhóm con cỡ 4–5), lấy trong khoảng thời gian bao gồm các thay đổi bình thường về ca, vật liệu và cài đặt máy.
7. Hiện và ẩn chỉ số
Các nút Hiển thị bên cạnh những con số lớn dùng để bật/tắt Cp, Cpk, Pp và Ppk — trên màn hình, trong các bảng và trong báo cáo PDF. Không có gì được tính lại; chỉ số bị ẩn đơn giản là không hiển thị.
- Trạng thái (Đạt, Sát ngưỡng…) được đánh giá theo Cpk. Nếu bạn ẩn Cpk và giữ Ppk, trạng thái, ước tính lỗi và khuyến nghị sẽ chuyển sang dùng Ppk.
- Pp và Ppk chỉ có khi tính từ dữ liệu đo; chế độ mô phỏng làm việc với Cp và Cpk.
- Lựa chọn của bạn được ghi nhớ trên trình duyệt này và đi kèm theo liên kết chia sẻ.
8. Vì sao công cụ khác cho kết quả khác
- Excel. Cpk tính bằng hàm STDEV là dùng σ tổng thể — trong công cụ này con số đó là Ppk, không phải Cpk.
- Minitab và phần mềm tương tự. Với nhóm con, một số phần mềm mặc định dùng độ lệch chuẩn gộp (pooled) thay vì R̄/d₂. Pp và Ppk sẽ khớp hoàn toàn; Cp và Cpk có thể lệch nhẹ.
- Cách gọi tên khác nhau. Một số tiêu chuẩn công ty hoặc quốc gia dùng tên Cp/Cpk cho chỉ số dài hạn, hoặc Cm/Cmk cho năng lực máy. Hãy luôn hỏi rõ đã dùng σ nào.
- Nhóm con cuối không đủ. Các giá trị không đủ một nhóm con sẽ không được dùng để tính σ nội nhóm (công cụ có thông báo khi điều này xảy ra).
9. Khi nào có thể tin các chỉ số
- Quá trình ổn định — không có điểm vượt giới hạn kiểm soát và không có chuỗi dài một phía (công cụ kiểm tra trên biểu đồ kiểm soát).
- Dữ liệu gần với phân phối chuẩn — kiểm tra bằng phép thử Anderson-Darling. PPM và tỷ lệ đạt không đáng tin khi dữ liệu lệch.
- Hệ thống đo đạt yêu cầu (MSA / Gage R&R) — công cụ không thể kiểm tra giúp bạn điều này.
- Đủ dữ liệu — hãy nhìn khoảng tin cậy, đừng chỉ nhìn giá trị ước lượng.
Các phép tính trong công cụ tuân theo quy ước của sổ tay AIAG SPC và đã được đối chiếu với một thư viện thống kê độc lập trên 68 bộ dữ liệu.