Shrnutí
Wonderful PCB Spolupracovala s platební společností na vývoji nového ručního chytrého pokladního terminálu. Staré chytré pokladní terminály měly tři velké problémy: baterie se příliš rychle vybíjely, zabezpečení bylo slabé a obrazovky byly venku špatně čitelné. Náš nový chytrý pokladní terminál všechny tyto problémy vyřešil. Baterie nyní vydrží 18 hodin bez nabíjení. Zařízení prošlo přísnými bezpečnostními testy. Zvládne vodu a prach. Společnost prodala 50 000 zařízení za osm měsíců.
Průzkum trhu a identifikace problémů
Kdo používá tento stroj
Tento chytrý pokladní terminál používají tři typy lidí. Zaprvé, potřebují ho prodejci potravin venku. Pracují 12 hodin denně. Zadruhé, používají ho pokladní v obchodech. Denně zpracují více než 200 plateb. Zatřetí, potřebují ho servisní pracovníci, kteří opravují věci venku. Potřebují silný stroj, který funguje venku.
Co bylo špatně na starých strojích
Jak často si uživatelé stěžují na výdrž baterie? Výzkum ukazuje, že 67 ze 100 prodejců mobilních telefonů uvádí, že se jim během pracovní doby vybíjí baterie. Staré chytré pokladní systémy spotřebovávají energii z baterií velmi rychle. Důvodem je špatná regulace teploty a neustálé připojení k internetu. Mnoho prodejců musí své stroje během práce nabíjet. To zastavuje jejich podnikání a oni přicházejí o peníze.
Staré chytré pokladní systémy jsou příliš velké a těžké. Pokladní, kteří tyto stroje drží, mají unavené ruce. Ruce je bolí po 4 až 6 hodinách práce. Většina chytrých pokladních systémů váží 320 až 380 gramů. Mobilní prodejci, kteří stroj nosí celý den, tuto hmotnost velmi unavují.
Venku se špatně čte z obrazovek. Běžné obrazovky mají jas 300 až 400 nitů. To nestačí, když na obrazovku svítí přímo slunce. Prodejci si musí najít stín nebo obrazovku zakrýt rukou. To zpomaluje platby. Obsluha v restauracích, která pracuje uvnitř i venku, ztrácí čas, protože obrazovka se špatně čte.
Jaké jsou běžné bezpečnostní obavy? Mnoho chytrých pokladních systémů bylo napadeno hackery. Miliony zákazníků kvůli tomu přišly o peníze. Staré stroje nechrání informace o kartách dobře. Používají staré bezpečnostní metody, které nedodržují současná pravidla. Malé podniky mají více problémů, protože bezpečnostní kontroly stojí příliš mnoho peněz.
Čím se tento stroj liší
Prohlédli jsme si další chytré pokladní systémy na trhu. Drahé stroje od velkých značek mají dobré zabezpečení. Ale stojí 400 až 600 dolarů za kus. Malí prodejci si je nemohou koupit. Levné stroje stojí 150 až 200 dolarů. Ale tyto levné stroje mají špatnou kvalitu. Tiskárna je špatná a baterie malá. Žádný stroj ve střední cenové relaci nenabízel zároveň dobré zabezpečení i dobré funkce. Tuto mezeru jsme zaplnili.
Průmyslový design a uživatelská zkušenost
Náš designový nápad
Wonderful PCB Pro tento design jsme použili funkční minimalismus. To znamená, že jsme ponechali pouze důležité prvky. Odstranili jsme věci, které nejsou potřeba. To pomáhá pokladním pracovat rychleji v rušných časech. Nezmatou se. Čisté linie a snadno umístěné tlačítka pomáhají lidem používat stroj bez nutnosti školení.
Tvar a velikost
Náš tým zkoumal 45 zaměstnanců obchodů na různých místech. Chtěli jsme vědět, co je v ruce pohodlné. Zjistili jsme, že šířka stroje by měla být 78 mm. Tato velikost se hodí pro velké i malé ruce. Stroj je zakřivený o 15 stupňů na obě strany. Tím se hmotnost rovnoměrně rozloží v dlani.
Proč záleží na úhlu obrazovky? Obrazovka se při normálním držení nakloní o 7 stupňů. Tento úhel snižuje odlesky o 40 procent. Odlesky se rozumí odraz světla, který ztěžuje viditelnost obrazovky. Uživatelé nemusí měnit způsob, jakým drží stroj. Testy ukázaly, že pokladní pracují s tímto úhlem obrazovky o 12 procent rychleji.
Rukojeť je vyrobena z lékařského silikonu. Tento materiál má malé výstupky, které zvyšují tření. Díky tření neklouže. Povrch funguje dobře, i když se ruce zpotí. Testovali jsme tak, že jsme přístroj mnohokrát upustili. Rukojeť zabraňuje vyklouznutí přístroje z rukou.
Jak všechno funguje dohromady
Tiskárna, čtečka karet a sloty pro karty jsou na přední straně. To umožňuje pokladním provádět platby, aniž by bylo nutné terminál přemisťovat. Tiskárna o šířce 58 mm je umístěna pod obrazovkou. To zajišťuje plynulý průběh platby. Zákazník vidí podrobnosti o platbě, přiloží kartu a obdrží účtenku. Pokladní nemění polohu ruky.
Skener QR kódů je zabudován v horní části. Používá 5megapixelový fotoaparát s automatickým ostřením. Tato poloha umožňuje uživatelům skenovat kódy bez blokování obrazovky. Testy ukázaly, že lidé dokáží naskenovat kódy za méně než 1.2 sekundy. To je stejně rychlé jako u běžných skenerů čárových kódů.
Hardwarové inženýrství a technické specifikace
Hlavní počítačový čip
Jaký procesor je nejlepší? Wonderful PCB Zvolili jste čip Qualcomm QCS6490. Tento čip je mozkem stroje. Má osm jader běžících na frekvenci 2.7 GHz. Představte si jádra jako malé procesory, které spolupracují. Čip má speciální bezpečnostní část, která se stará o ochranu plateb odděleně od ostatních funkcí.
Tento čip spotřebovává o 35 procent méně energie než starší čipy. Stále však funguje rychleji. Testy ukázaly, že platby jsou dokončeny za 0.8 sekundy. To znamená, že od přiložení karty až po schválení platby probíhá velmi rychle. Zákazníci nečekají dlouho ani v době špičky.
Funkce zabezpečení
Stroj má zabezpečení na úrovni banky. Má mnoho ochranných vrstev. Zaprvé, má speciální síťku kolem platebních obvodů. Pokud se někdo pokusí otevřít kryt stroje, síťka to detekuje. Stroj pak zničí všechny bezpečnostní klíče během 50 milisekund. To je velmi rychlé.
Co vyžaduje shoda s PCI-PTS? PCI-PTS 6.x je přísný bezpečnostní standard. Úroveň 1 zajišťuje, že čtečka čipových karet s kartami komunikuje správně. Napětí musí být přesně 5 V s rozdílem pouze 5 procent. Frekvence musí být 4.915 MHz. Zařízení prošlo testy s kartami Visa, Mastercard, American Express a Discover.
EMV úrovně 2 kontroluje, zda software správně zpracovává platby. Platební terminál funguje se všemi hlavními systémy pro platby bezkontaktním přístupem. Patří mezi ně Visa payWave, Mastercard bezkontaktní a China UnionPay QuickPass. Zpracování plateb probíhá podle přísných kroků. Nejprve ověření karty, poté kontrola držitele karty, poté schválení platby a nakonec generování kódu.
Anténu pro platby dotykem bylo těžké umístit. Kovové části uvnitř zařízení způsobují rušení. Rušení znamená, že signály jsou blokovány nebo míchány. Wonderful PCB Vyřešil jsem to umístěním antény do 3mm mezery. Tato mezera je mezi obrazovkou a krytem tiskárny. Anténa dokáže číst karty ze vzdálenosti menší než 35 mm. Kovové části nezpůsobují problémy.
Prostředí Trusted Execution Environment (TEE) běží odděleně od systému Android 12. Platební data zůstávají v zabezpečené oblasti. Hlavní operační systém se této oblasti nemůže dotknout. I když systém Android napadne virus, platební informace zůstanou v prostředí TEE v bezpečí.
Systém regulace tepla
Proč se chytré pokladní systémy v rušných hodinách zahřívají? Neustálé připojení k internetu, používání obrazovky a tisk vytvářejí teplo. Běžné počítače dosáhnou po dvou hodinách intenzivního používání teploty 42 až 45 stupňů Celsia. Toto teplo poškozuje baterii a způsobuje, že se zařízení nepříjemně drží.
Wonderful PCB vytvořili chladicí systém s mnoha součástmi. Hlavní rozváděč tepla používá grafenovou tepelnou podložku. Ta rozvádí teplo po vnitřním kovovém rámu. Tento materiál odvádí teplo o 40 procent lépe než měděné plechy. Tepelná podložka spojuje procesorový čip, napájecí obvody a baterii se společným chladičem.
Vzduchové otvory na bočních panelech umožňují únik horkého vzduchu. Vzduch vstupuje filtrovanými kanály. Tyto kanály zachycují prach, ale propouštějí teplo. Stroj je stále voděodolný. Testy ukázaly, že povrchová teplota se drží pod 38 stupni Celsia. To platí po čtyřech hodinách nepřetržitého provozu při pokojové teplotě 35 stupňů.
Tiskářská hlava je nejteplejší částí. Při tisku dosahuje teploty 65 stupňů Celsia. Speciální tepelná bariéra odděluje tiskárnu od baterie. Tato bariéra brání teplu v přístupu k baterii. Teplo způsobuje rychlejší vybíjení baterií. Tato bariéra chrání baterii.
Funkce připojení
Stroj má internet 4G LTE. V oblastech se slabým signálem dokáže používat i 3G. Mobilní modem pracuje na 12 různých frekvenčních pásmech. To znamená, že funguje v mnoha zemích. Testovali jsme ho v 15 zemích. Úspěšně se připojil ve městech i vesnicích.
Wi-Fi 6 poskytuje v obchodech rychlý internet. Tento nový standard Wi-Fi si lépe poradí s vytíženými sítěmi. To je důležité, když mnoho zařízení pracuje současně. Systém přepíná mezi 2.4 GHz a 5 GHz. Vybere si frekvenci s lepším signálem.
Bluetooth 5.2 se připojuje k tiskárnám účtenek, pokladním zásuvkám a skenerům čárových kódů. Spojení funguje až do vzdálenosti 15 metrů. To dává obchodům flexibilitu v umístění zařízení.
Výběr obrazovky a tiskárny
Jak si vybrat správnou obrazovku pro venkovní použití? Obrazovka potřebuje speciální funkce. Wonderful PCB Zvolil jsem 5.5palcový IPS LCD displej s jasem 600 nitů. Tato úroveň jasu funguje i na přímém slunečním světle. Baterie stále vydrží dlouho. Obrazovka používá Gorilla Glass 3. Toto sklo je odolné proti poškrábání. Má povlak, který odolává otiskům prstů.
Tiskárna tiskne rychlostí 80 mm za sekundu. Tisková hlava má 576 bodů. Díky tomu je text i čárové kódy čitelný. Čárové kódy zůstanou skenovatelné po mnoho měsíců. Tiskárna pracuje s rolemi papíru o šířce až 58 mm. To je dostatek místa pro položkové účtenky, reklamy a QR kódy.
Baterie je lithium-polymerová s kapacitou 5000 mAh. Vydrží 18 hodin při běžném používání. To pokrývá dlouhé pracovní dny bez nabíjení. Baterie má ochranu proti přebití a hlubokému vybití. Chrání také před přehřátím. Nabití dosáhne 80 procent za 90 minut. Součástí balení je 18W rychlonabíječka.
Inženýrské výzvy a řešení
Problém s baterií
Jaká je největší výzva při návrhu baterií? Návrh vyžadoval baterii s kapacitou 5000 mAh v pouzdře o tloušťce pouhých 18 mm. Běžné bateriové články s touto kapacitou mají tloušťku 22 až 25 mm. Nemohli jsme prostě udělat pouzdro silnější. Silné pouzdro by stroj ztěžovalo. Těžké stroje při dlouhé pracovní době bolí ruce.
Náš tým spolupracoval s výrobcem baterií na vytvoření zakázkové baterie. Baterie má v různých oblastech různou tloušťku. V oblasti úchopu, kde se dotýkáte rukou, je baterie tlustá 16 mm. Ve spodní části, kde je umístěna tiskárna, se poté rozšiřuje na 20 mm. Díky tomuto designu je zařízení v místě, kde ho lidé drží, štíhlé. Baterie má stále dostatek energie.
Vlastní rozvržení desky plošných spojů pomohlo tento problém vyřešit. Běžné chytré pokladní systémy používají jednu velkou desku plošných spojů. Tato deska zabírá uvnitř nejvíce místa. Wonderful PCB navrhl tři samostatné desky plošných spojů. Jedna deska obsahuje hlavní procesor. Druhá deska se stará o správu napájení. Třetí deska obsahuje bezdrátové součástky. Tato třídílná konstrukce vytváří malé mezery. Části baterie do těchto mezer lépe zapadají.
Speciální tepelné materiály chrání baterii před poškozením. Oblast baterie je vyrobena z materiálu s fázovou změnou. Tento materiál absorbuje přebytečné teplo během nabíjení. Během klidového stavu teplo uvolňuje pomalu. Díky této regulaci vydrží baterie o 30 procent déle než baterie bez regulace teploty.
Problémy s anténou s kovovými částmi
Druhou velkou výzvou byl bezdrátový výkon s kovovým stíněním. Bezpečnostní pravidla PCI-PTS vyžadují kovové stínění kolem platebních obvodů. Tento kov brání lidem v krádeži dat prostřednictvím elektromagnetických signálů. Kov však vytváří efekt Faradayovy klece. Tento efekt blokuje bezdrátové signály a způsobuje špatnou funkci antén.
Wonderful PCB Tento problém byl vyřešen chytrým umístěním antény a výběrem materiálu. Anténa s možností platby dotykem využívá flexibilní obvod. Je umístěna v plastovém rámu. Tento rám ji od kovových částí odděluje o 4 mm. Tato mezera umožňuje vytváření elektromagnetických polí bez blokování. Cívka antény využívá fraktální vzor. Tento vzor zvětšuje efektivní plochu o 25 procent ve srovnání s běžnými obdélníkovými cívkami.
Mobilní a Wi-Fi antény se nacházejí v horním a dolním rohu. Tyto pozice jsou nejdále od kovového stínění. Plastové koncovky používají speciální směs polykarbonátu. Tento plast příliš neblokuje elektromagnetické signály. Testy signálu ukázaly, že zařízení udržuje silný signál i v oblastech se slabým pokrytím. Síla signálu splňuje požadavky operátora.
Výroba a kontrola kvality
Vytváření testovacích modelů
Testovací modely jsme vytvořili ve čtyřech krocích. První modely využívaly 3D tisk k otestování designových nápadů. Tyto modely nám pomohly otestovat, jak se stroj cítí v ruce. Než jsme utratili peníze za nástroje, otestovali jsme polohy tlačítek se skutečnými uživateli.
Druhé modely používaly CNC obráběné hliníkové pouzdra s funkčními částmi uvnitř. Tento krok nám ukázal problémy mezi anténou pro platby tap-to-pay a kovovým pouzdrem. Zjistili jsme, že původní poloha antény vytvořila 15mm mrtvou zónu. Karty v této zóně nebyly čteny.
Třetí modely tyto problémy vyřešily lepším umístěním součástí. Přidali jsme prvky odolnosti. Tyto vzorky prošly prvními pádovými testy a testy tepelných cyklů. Nalezli jsme slabá místa v konstrukci.
Čtvrtý model odpovídal finálním výrobním specifikacím. Tyto stroje prošly kompletním testováním. Provedli jsme pádové testy z výšky 1.5 metru, testy dotykové obrazovky s 1 milionem dotyků a testy tiskárny s dojezdem 100 kilometrů.
Usnadnění výroby
Jak zkrátíte dobu montáže? Wonderful PCB použila několik strategií, které snížily výrobní náklady o 22 procent. Modulární konstrukce umožňuje tiskárně, baterii a obrazovce fungovat jako samostatné součásti. Každou součástku lze vyměnit samostatně. Tato konstrukce snižuje náklady na opravy. Technici mohou vyměnit poškozené součástky, aniž by museli vyměňovat celý stroj.
Snížili jsme počet šroubů z 18 na 8. Tím se zkrátila doba montáže o 35 procent. Pouzdro využívá zacvakávací spoje s podpůrnými žebry. Ty zachovávají pevnost a zároveň usnadňují montáž. Každý zacvakávací spoj vydrží tažnou sílu 25 Newtonů. To překračuje požadavky na běžnou manipulaci.
Přešli jsme z volných vodičů na flexibilní plošné spoje. Flexibilní plošné spoje se nazývají FPC. Tato změna odstranila běžné chyby. Dříve technici při zavírání pouzdra někdy skřípali nebo špatně vedli kabely. Konektory FPC používají konstrukce s nulovou silou pro zasouvání. To zabraňuje poškození během montáže a demontáže.
Výrobní linka vyrobí 240 kusů za 8hodinovou směnu. Inspektoři kvality provádějí kontrolu na pěti stanicích. Kontrolují umístění dílů, testují funkce, kontrolují uzavření pouzder, ověřují finální montáž a potvrzují balení.
Testování spolehlivosti
Wonderful PCB testovali stroj přísněji, než vyžadují oborová pravidla. Tyto testy zajišťují, že stroj vydrží skutečné podmínky v obchodě.
Pádové testy zahrnoval pád stroje z výšky 1.5 metru na beton. Testy vyžadovaly nárazy na všech šest stran a čtyři rohy. Stroj musel vydržet celkem 18 pádů. Vnitřní součásti nesmí selhat. Obrazovka nesmí prasknout. Výrobní jednotky prošly testem s nulovým selháním na 50 testovacích strojích.
Testy životního cyklu K testování dotykové obrazovky a tlačítek byly použity robotické paže. Dotyková obrazovka vydržela 1.2 milionu klepnutí při síle 5 newtonů. Fyzická tlačítka vydržela 500 000 stisknutí. Toto testování ukazuje, že stroj zvládne tři roky náročného každodenního používání bez poškození.
Testy tiskáren změřená vzdálenost papíru před zhoršením stavu tiskové hlavy. Tiskárna vytiskla 75 kilometrů účtenek, než se projevilo jakékoli snížení kvality. To ukazuje na přibližně 300 000 běžných účtenek. To se rovná dvěma letům ve velkoobjemových prodejnách.
Testy statické elektřiny Zkontrolováno, zda stroj zvládá elektrostatický výboj. Stroj prošel kontaktním testem při napětí plus mínus 8 kV. Prošel testem vzduchového výboje při napětí plus mínus 15 kV. Systém se nezamrzol ani nerestartoval. Tato ochrana je důležitá v suchém počasí, kdy se na uživatelích hromadí statická elektřina.
Bubnové testy umístil stroje do rotujícího bubnu s betonovým povrchem. Simulovalo se tak mnohonásobné pády a kutálení. Stroj vydržel 400 otáček. To se rovná pádu z pultu a kutálení několikrát denně po dobu několika měsíců.
Testy počasí Stroje byly vystaveny teplotám od -10 do 55 stupňů Celsia. Vlhkost se pohybovala od 10 do 95 procent. Stroj fungoval v tomto rozsahu plně. Testy baterie neprokázaly žádné zvětšení ani ztrátu kapacity po 100 tepelných cyklech. Testy zamlžení obrazovky ověřily, zda displej zůstává čirý při přechodu mezi teplem a chladem.
Dopad na konečný produkt
Jak reagoval trh
Společnost prodala 50 000 automatů za osm měsíců. Prodávala třem typům podniků. Maloobchodní prodejny uvedly, že platby se zpracovávají o 23 procent rychleji než u jejich starých systémů. To znamená, že v době špičky může platit více zákazníků.
Data z prvních šesti měsíců ukázala pouze 0.3% míru poruchovosti. To je jedna z nejnižších hodnot v oboru. Modulární konstrukce pomáhá rychle řešit problémy. Technici vyměňují poškozené díly, aniž by museli posílat zpět celý stroj. To zkracuje prostoje z dnů na hodiny.
Co říkají uživatelé o ergonomii? Pokladní uvedli, že se jim neunavují ruce. Stroj váží pouhých 295 gramů. Lidé ho mohou pohodlně používat celý den. Mobilní prodejci potravin odpracovali celé 12hodinové dny bez nabíjení. Baterie vydrží, takže nepřicházejí o peníze kvůli vybitým bateriím.
Stroj získal bronzovou cenu International Design Excellence Awards. Toto ocenění uznává, jak se nám podařilo vměstnat složité prvky do jednoduchého designu.
Obchodní výsledky
Společnost ušetřila 34 procent na celkových nákladech na vlastnictví. Nižší míra poruchovosti znamená méně reklamací. Modulární konstrukce vyžaduje méně náhradních dílů na skladě.
Aktivace zařízení v jednotlivých lokalitách do 25 minut po otevření krabice. To zahrnuje nabíjení a nastavení sítě. Jednoduché rozhraní snižuje náklady na školení o 40 procent.
Spolehlivost zpracování plateb dosáhla 99.7 procenta na všech platebních terminálech.
Plány do budoucna
Modulární design podporuje budoucí vylepšení. Společnost plánuje přidat čtečku otisků prstů. To umožní lidem platit otiskem prstu. Obchody si ji mohou přidat, aniž by si musely kupovat nové stroje.
Společnost vyvíjí systém správy zásob s využitím umělé inteligence. Kamera bude identifikovat produkty bez skenování čárových kódů. To pomáhá na trzích pod širým nebem a farmářských trzích, kde produkty nemají žádný obal.
Aktualizace softwaru probíhají bezdrátově. To přidává nové funkce bez nutnosti změn hardwaru. Nedávné aktualizace přidaly podporu pro Apple Pay, Google Pay a platby kryptoměnami. Tato flexibilita udržuje zařízení aktuální s ohledem na změny platebních technologií.
Závěr
Wonderful PCB vytvořili chytrý pokladní systém, který vyvažuje pokročilé funkce se snadným použitím. Projekt ukazuje, jak design a výroba spolupracují na vytváření lepších produktů. Stroj má zabezpečení na bankovní úrovni díky certifikaci PCI-PTS 6.x. Cena je stále dostupná i pro malé prodejce. Konstrukce snižuje únavu rukou během dlouhé pracovní doby. Důkladné testování zajišťuje, že funguje dobře i v náročných podmínkách obchodu. Modulární konstrukce umožňuje budoucí upgrady. Tato případová studie ukazuje hodnotu kombinace designérských dovedností, znalostí elektronického inženýrství a efektivity výroby pro řešení skutečných tržních problémů.
O nás Wonderful PCB: Wonderful PCB Zabýváme se integrovaným návrhem a výrobou chytrých elektronických zařízení. Zabýváme se průmyslovým designem, elektronickým inženýrstvím, výrobou desek plošných spojů a velkosériovou výrobou. Spolupracujeme se společnostmi po celém světě, abychom proměnili nápady ve skutečné produkty.
