Sintesi
Wonderful PCB Abbiamo collaborato con una società di pagamenti per realizzare un nuovo POS intelligente portatile. I vecchi POS intelligenti presentavano tre grossi problemi: le batterie si scaricavano troppo in fretta, la sicurezza era scarsa e gli schermi erano difficili da leggere all'esterno. Il nostro nuovo POS intelligente ha risolto tutti questi problemi. La batteria ora funziona per 18 ore senza ricarica. Il dispositivo ha superato rigorosi test di sicurezza. È resistente all'acqua e alla polvere. L'azienda ha venduto 50,000 dispositivi in otto mesi.
Ricerca di mercato e identificazione dei problemi
Chi usa questa macchina
Questo POS intelligente è utilizzato da tre tipologie di persone. In primo luogo, i venditori ambulanti di generi alimentari ne hanno bisogno. Lavorano 12 ore al giorno. In secondo luogo, lo usano i cassieri dei negozi. Elaborano più di 200 pagamenti al giorno. In terzo luogo, gli addetti ai servizi che riparano i prodotti all'esterno ne hanno bisogno. Hanno bisogno di una macchina potente che funzioni all'aperto.
Cosa c'era che non andava nelle vecchie macchine
Con quale frequenza gli utenti si lamentano della durata della batteria? Le ricerche dimostrano che 67 venditori su 100 che operano tramite dispositivi mobili affermano che le loro batterie si scaricano durante l'orario di lavoro. I vecchi POS intelligenti consumano la batteria molto velocemente. Il motivo è il cattivo controllo del calore e la connessione internet costante. Molti venditori devono ricaricare i loro dispositivi durante il lavoro. Questo interrompe la loro attività e li fa perdere denaro.
I vecchi POS intelligenti sono troppo grandi e pesanti. I cassieri che li usano si stancano le mani. Le loro mani cominciano a far male dopo 4-6 ore di lavoro. La maggior parte dei POS intelligenti pesa tra i 320 e i 380 grammi. I venditori ambulanti che trasportano il POS tutto il giorno trovano questo peso molto faticoso.
Gli schermi sono difficili da leggere all'aperto. Gli schermi normali hanno una luminosità di 300-400 nit. Questa non è sufficiente quando il sole splende direttamente sullo schermo. I venditori devono trovare un po' d'ombra o bloccare lo schermo con la mano. Questo rallenta i pagamenti. I camerieri dei ristoranti che lavorano sia all'interno che all'esterno perdono tempo perché lo schermo è difficile da leggere.
Quali sono le preoccupazioni più comuni in materia di sicurezza? Molti POS intelligenti sono stati hackerati. Milioni di clienti hanno perso denaro a causa di questo. I vecchi dispositivi non proteggono bene i dati delle carte. Utilizzano vecchi metodi di sicurezza che non rispettano le normative attuali. Le piccole imprese hanno più problemi perché i controlli di sicurezza costano troppo.
In che modo questa macchina è diversa
Abbiamo esaminato altri POS intelligenti sul mercato. I dispositivi costosi delle grandi marche offrono un buon livello di sicurezza. Ma costano dai 400 ai 600 dollari ciascuno. I piccoli commercianti non possono acquistarli. I dispositivi economici costano dai 150 ai 200 dollari. Ma questi dispositivi economici hanno una qualità scadente. La stampante è scadente e la batteria è piccola. Nessun dispositivo nella fascia di prezzo media offriva sia un buon livello di sicurezza che buone funzionalità. Questa è la lacuna che abbiamo colmato.
Design industriale ed esperienza utente
La nostra idea di design
Wonderful PCB Abbiamo adottato il minimalismo funzionale per questo design. Ciò significa che manteniamo solo le caratteristiche essenziali. Eliminiamo ciò che non è necessario. Questo aiuta i cassieri a lavorare più velocemente durante i periodi di punta. Non si confondono. Linee pulite e pulsanti posizionati in modo intuitivo aiutano le persone a utilizzare la macchina senza bisogno di formazione.
Forma e dimensioni
Il nostro team ha studiato 45 commessi in diversi punti vendita. Volevamo capire cosa fosse comodo da tenere in mano. Abbiamo scoperto che la larghezza della macchina dovrebbe essere di 78 mm. Questa misura si adatta sia a mani grandi che piccole. La macchina curva di 15 gradi su entrambi i lati, distribuendo il peso uniformemente sul palmo.
Perché l'angolazione dello schermo è importante? Lo schermo si inclina di 7 gradi quando lo si impugna normalmente. Questa angolazione riduce i riflessi del 40%. I riflessi sono riflessi di luce che rendono difficile la visione dello schermo. Gli utenti non devono cambiare il modo in cui impugnano la macchina. I test hanno dimostrato che i cassieri lavorano il 12% più velocemente con questa angolazione dello schermo.
L'impugnatura è realizzata in silicone di grado medicale. Questo materiale presenta piccole nervature che aumentano l'attrito. L'attrito impedisce lo scivolamento. La superficie funziona bene anche quando le mani diventano sudate. Abbiamo testato la macchina facendola cadere più volte. L'impugnatura impedisce che scivoli dalle mani.
Come funziona tutto insieme
La stampante, il lettore di carte e gli slot per le carte sono tutti sul lato anteriore. Questo consente ai cassieri di completare i pagamenti senza dover spostare la macchina. La stampante da 58 mm è posizionata sotto lo schermo, garantendo un flusso di lavoro fluido. Il cliente visualizza i dettagli del pagamento, avvicina la carta e riceve una ricevuta. Il cassiere non deve cambiare la posizione della mano.
Lo scanner per codici QR è integrato nella parte superiore. Utilizza una fotocamera da 5 megapixel con messa a fuoco automatica. Questa posizione consente agli utenti di scansionare i codici senza bloccare lo schermo. I test hanno dimostrato che le persone possono scansionare i codici in meno di 1.2 secondi. È veloce quanto i normali scanner per codici a barre.
Ingegneria hardware e specifiche tecniche
Chip del computer principale
Qual è il processore migliore? Wonderful PCB ha scelto il chip Qualcomm QCS6490. Questo chip è il cervello del dispositivo. Ha otto core a 2.7 GHz. Pensate ai core come a piccoli processori che lavorano insieme. Il chip ha una speciale sezione di sicurezza che gestisce la protezione dei pagamenti separatamente dalle altre funzioni.
Questo chip consuma il 35% di energia in meno rispetto ai chip precedenti. È comunque più veloce. I test hanno dimostrato che i pagamenti vengono completati in 0.8 secondi. Ciò significa che dal contatto con la carta all'approvazione del pagamento avviene in tempi rapidissimi. I clienti non devono attendere a lungo durante le ore di punta.
Caratteristiche di sicurezza
Il terminale è dotato di sicurezza di livello bancario. Dispone di numerosi livelli di protezione. Innanzitutto, è dotato di una speciale rete attorno ai circuiti di pagamento. Se qualcuno tenta di aprire il terminale, la rete lo rileva. Quindi, il terminale distrugge tutte le chiavi di sicurezza in 50 millisecondi. È un'operazione rapidissima.
Cosa richiede la conformità PCI-PTS? PCI-PTS 6.x è uno standard di sicurezza rigoroso. Il Livello 1 garantisce che il lettore di carte con chip comunichi correttamente con le carte. La tensione deve essere esattamente di 5 V con una differenza di solo il 5%. La frequenza deve essere di 4.915 MHz. Il dispositivo ha superato i test con Visa, Mastercard, American Express e Discover.
Il livello EMV 2 verifica la corretta elaborazione dei pagamenti da parte del software. Il terminale funziona con tutti i principali sistemi tap-to-pay, tra cui Visa payWave, Mastercard Contactless e China UnionPay QuickPass. L'elaborazione dei pagamenti segue rigorosi passaggi: prima l'autenticazione della carta, poi la verifica del titolare della carta, quindi l'approvazione del pagamento e infine la generazione del codice.
L'antenna per il pagamento tramite tap-to-pay era difficile da installare. Le parti metalliche all'interno della macchina creano interferenze. Le interferenze causano l'oscuramento o la confusione dei segnali. Wonderful PCB Ho risolto il problema inserendo l'antenna in uno spazio di 3 mm. Questo spazio si trova tra lo schermo e il coperchio della stampante. L'antenna può leggere le carte da una distanza inferiore a 35 mm. Le parti metalliche non causano problemi.
Il Trusted Execution Environment (TEE) funziona separatamente da Android 12. I dati di pagamento rimangono in un'area protetta. Il sistema operativo principale non può accedere a quest'area. Anche se un virus attacca il sistema Android, le informazioni di pagamento rimangono al sicuro nel TEE.
Sistema di controllo del calore
Perché i POS intelligenti si surriscaldano durante le ore di punta? La connessione Internet costante, l'uso dello schermo e la stampa generano calore. Le macchine normali raggiungono i 42-45 gradi Celsius dopo due ore di utilizzo intenso. Questo calore danneggia la batteria e rende la macchina scomoda da impugnare.
Wonderful PCB ha creato un sistema di raffreddamento composto da numerosi componenti. Il dissipatore di calore principale utilizza un pad termico in grafene. Questo distribuisce il calore lungo il telaio metallico interno. Questo materiale dissipa il calore il 40% meglio dei fogli di rame. Il pad termico collega il chip del processore, i circuiti di alimentazione e la batteria a un dissipatore di calore condiviso.
Le fessure di ventilazione sui pannelli laterali lasciano fuoriuscire l'aria calda. L'aria entra attraverso canali filtranti. Questi canali bloccano la polvere ma lasciano fuoriuscire il calore. La macchina è comunque resistente all'acqua. I test hanno dimostrato che la temperatura superficiale rimane inferiore a 38 gradi Celsius. Questo dopo quattro ore di lavoro continuo a 35 gradi di temperatura ambiente.
La testina di stampa è la parte più calda. Raggiunge i 65 gradi Celsius durante la stampa. Una speciale barriera termica separa la stampante dalla batteria. Questa barriera impedisce al calore di raggiungere la batteria. Il calore fa perdere più velocemente la capacità delle batterie. Questa barriera protegge la batteria.
Caratteristiche di connessione
Il dispositivo è dotato di connessione internet 4G LTE. Può utilizzare anche la rete 3G in aree con segnale debole. Il modem cellulare funziona su 12 diverse bande di frequenza. Ciò significa che funziona in molti paesi. L'abbiamo testato in 15 paesi. Si è connesso con successo in città e villaggi.
Il Wi-Fi 6 offre internet veloce nei negozi. Questo nuovo standard Wi-Fi gestisce meglio le reti con traffico intenso. Questo è importante quando molti dispositivi funzionano contemporaneamente. Il sistema commuta tra 2.4 GHz e 5 GHz, scegliendo quello con il segnale migliore.
La tecnologia Bluetooth 5.2 si collega a stampanti per ricevute, cassetti portadenaro e scanner di codici a barre. La connessione funziona fino a 15 metri di distanza. Questo offre ai negozi flessibilità nella scelta del posizionamento delle apparecchiature.
Scelta dello schermo e della stampante
Come scegliere la schermatura giusta per l'uso esterno? Lo schermo necessita di caratteristiche speciali. Wonderful PCB Ho scelto un LCD IPS da 5.5 pollici con luminosità di 600 nit. Questo livello di luminosità funziona anche sotto la luce diretta del sole. La batteria dura a lungo. Lo schermo è in Gorilla Glass 3. Questo vetro è resistente ai graffi. Ha un rivestimento che resiste alle impronte digitali.
La stampante stampa a 80 mm al secondo. La testina di stampa ha 576 punti. Questo rende testo e codici a barre nitidi. I codici a barre rimangono scansionabili per molti mesi. La stampante funziona con rotoli di carta fino a 58 mm di larghezza. Questo spazio è sufficiente per ricevute dettagliate, annunci pubblicitari e codici QR.
La batteria è ai polimeri di litio da 5000 mAh. Offre 18 ore di utilizzo normale, sufficienti per lunghe giornate lavorative senza ricarica. La batteria è dotata di protezioni contro il sovraccarico e la scarica profonda. Protegge anche dal surriscaldamento. La ricarica raggiunge l'80% in 90 minuti. Incluso un caricabatterie rapido da 18 W.
Sfide e soluzioni ingegneristiche
Il problema della batteria
Qual è la sfida più grande nella progettazione delle batterie? Il design richiedeva una batteria da 5000 mAh in un case spesso solo 18 mm. Le normali celle di batterie con questa potenza hanno uno spessore compreso tra 22 e 25 mm. Non potevamo semplicemente realizzare un case più spesso. Un case spesso avrebbe reso il dispositivo pesante. I macchinari pesanti possono ferire le mani durante le lunghe ore di lavoro.
Il nostro team ha collaborato con un'azienda produttrice di batterie per creare una batteria personalizzata. La batteria ha spessori diversi in diverse aree. Lo spessore della batteria è di 16 mm nella zona di presa, dove le mani toccano la stampante. Poi si espande fino a 20 mm nella parte inferiore, dove si trova la stampante. Questo design mantiene la macchina sottile nella zona di presa. La batteria ha comunque una potenza sufficiente.
Il layout personalizzato del PCB ha contribuito a risolvere questo problema. I normali POS intelligenti utilizzano un'unica grande scheda a circuito stampato. Questa scheda occupa la maggior parte dello spazio interno. Wonderful PCB ha progettato tre schede di circuiti separati. Una scheda contiene il processore principale. Un'altra gestisce la gestione dell'alimentazione. La terza scheda contiene le componenti wireless. Questo design a tre componenti crea piccoli spazi vuoti, in cui i componenti della batteria si inseriscono meglio.
Materiali termici speciali proteggono la batteria dai danni. L'area della batteria utilizza un materiale a cambiamento di fase. Questo materiale assorbe il calore in eccesso durante la carica. Rilascia il calore lentamente durante il periodo di riposo. Questo controllo fa sì che la batteria duri il 30% in più rispetto alle batterie senza controllo termico.
Problemi dell'antenna con parti metalliche
La seconda grande sfida riguardava le prestazioni wireless con schermatura metallica. Le norme di sicurezza PCI-PTS richiedono la schermatura metallica attorno ai circuiti di pagamento. Questo metallo impedisce il furto di dati tramite segnali elettromagnetici. Tuttavia, il metallo crea un effetto gabbia di Faraday, che blocca i segnali wireless e compromette il funzionamento delle antenne.
Wonderful PCB Il problema è stato risolto grazie al posizionamento intelligente dell'antenna e alla scelta dei materiali. L'antenna "tap-to-pay" utilizza un circuito flessibile. È alloggiata in un telaio di plastica. Questo telaio la separa dalle parti metalliche di 4 mm. Questo spazio consente ai campi elettromagnetici di formarsi senza bloccarli. La bobina dell'antenna utilizza un modello frattale. Questo modello aumenta l'area effettiva del 25% rispetto alle normali bobine rettangolari.
Le antenne cellulari e Wi-Fi sono posizionate negli angoli superiore e inferiore. Queste posizioni sono le più lontane dalla schermatura metallica. I terminali in plastica utilizzano una speciale miscela di policarbonato. Questa plastica non blocca molto i segnali elettromagnetici. I test di segnale hanno dimostrato che il dispositivo mantiene segnali forti anche in aree con copertura debole. La potenza del segnale soddisfa i requisiti dell'operatore.
Produzione e controllo qualità
Realizzazione di modelli di prova
Abbiamo realizzato modelli di prova in quattro fasi. I primi modelli hanno utilizzato la stampa 3D per testare le idee progettuali. Questi modelli ci hanno aiutato a testare la sensazione della macchina in mano. Abbiamo testato le posizioni dei pulsanti con utenti reali prima di investire denaro in strumenti.
I secondi modelli utilizzavano involucri in alluminio lavorati a CNC con componenti funzionanti all'interno. Questa fase ci ha evidenziato problemi tra l'antenna tap-to-pay e il contenitore metallico. Abbiamo scoperto che la posizione originale dell'antenna creava una zona morta di 15 mm. Le carte non venivano lette in questa zona.
I terzi modelli hanno risolto questi problemi con un migliore posizionamento dei componenti. Abbiamo aggiunto caratteristiche di durabilità. Questi campioni sono stati sottoposti a test di caduta e cicli di riscaldamento iniziali. Abbiamo individuato punti deboli nella struttura.
I quarti modelli hanno soddisfatto le specifiche di produzione finali. Queste unità sono chiamate unità di test di convalida ingegneristica. Queste macchine hanno completato tutti i test. Abbiamo eseguito test di caduta da 1.5 metri, 1 milione di test di tocco del touchscreen e test di stampa da 100 chilometri.
Rendere la produzione più semplice
Come si riducono i tempi di assemblaggio? Wonderful PCB ha utilizzato diverse strategie che hanno ridotto i costi di produzione del 22%. Il design modulare consente a stampante, batteria e schermo di funzionare come componenti separati. È possibile sostituire ogni componente in modo indipendente. Questo design riduce i costi di riparazione. I tecnici possono sostituire i componenti rotti senza dover sostituire l'intera macchina.
Abbiamo ridotto il numero di viti da 18 a 8, riducendo i tempi di assemblaggio del 35%. La custodia utilizza giunti a scatto con nervature di supporto. Questi mantengono la resistenza semplificando al contempo l'assemblaggio. Ogni giunto a scatto può sopportare una forza di trazione di 25 Newton, superando i requisiti per la normale movimentazione.
Siamo passati dai fili sciolti ai circuiti stampati flessibili. I circuiti stampati flessibili sono chiamati FPC. Questa modifica ha eliminato errori comuni. In precedenza, i tecnici a volte schiacciavano o instradavano male i cavi durante la chiusura del case. I connettori FPC utilizzano design a forza di inserimento zero. Questi prevengono danni durante il montaggio e lo smontaggio.
La linea di produzione produce 240 unità per turno di 8 ore. Gli ispettori di qualità effettuano controlli in cinque postazioni. Verificano il posizionamento dei componenti, testano le funzioni, ispezionano la chiusura delle scatole, convalidano l'assemblaggio finale e confermano l'imballaggio.
Test di affidabilità
Wonderful PCB La macchina è stata sottoposta a test più severi di quanto richiesto dalle normative del settore. Questi test garantiscono che la macchina resista alle reali condizioni di un punto vendita.
Test di caduta Il test prevedeva la caduta della macchina da 1.5 metri su cemento. I test richiedevano impatti su tutti e sei i lati più quattro gli angoli. La macchina doveva resistere a 18 cadute totali. Le parti interne non dovevano rompersi. Lo schermo non doveva rompersi. Le unità di produzione hanno superato il test senza alcun guasto su 50 macchine di prova.
Test del ciclo di vita hanno utilizzato bracci robotici per testare touchscreen e pulsanti. Il touchscreen ha resistito a 1.2 milioni di pressioni con una forza di 5 Newton. I pulsanti fisici hanno resistito a 500,000 pressioni. Questo test dimostra che la macchina può resistere a tre anni di intenso utilizzo quotidiano senza rompersi.
Test della stampante Misurazione della distanza della carta prima che la testina di stampa peggiori. La stampante ha prodotto 75 chilometri di scontrini prima di mostrare una qualsiasi riduzione della qualità. Questo equivale a circa 300,000 scontrini normali. Ciò equivale a due anni nei negozi ad alto volume.
Test di elettricità statica Abbiamo verificato che la macchina gestisca le scariche elettrostatiche. La macchina ha superato il test di contatto a più o meno 8 kV. Ha superato il test di scarica in aria a più o meno 15 kV. Il sistema non si è bloccato né riavviato. Questa protezione è importante in condizioni di tempo asciutto, quando l'elettricità statica si accumula sugli utenti.
Test di caduta Le macchine sono state posizionate in un tamburo rotante con superficie in cemento. Questo simula cadute e rotolamenti ripetuti. La macchina ha resistito a 400 rotazioni. Ciò equivale a essere lasciata cadere da un bancone e rotolare più volte al giorno per mesi.
Test meteorologici I dispositivi sono stati esposti a temperature comprese tra -10 e 55 gradi Celsius. I livelli di umidità sono passati dal 10 al 95%. Il dispositivo ha funzionato perfettamente in questo intervallo. I test della batteria non hanno evidenziato rigonfiamenti o perdite di capacità dopo 100 cicli di riscaldamento. I test di appannamento dello schermo hanno verificato che il display rimanesse trasparente quando si passa da caldo a freddo.
Impatto sul prodotto finale
Come ha risposto il mercato
L'azienda ha venduto 50,000 macchine in otto mesi, rivolgendosi a tre tipologie di attività. I negozi al dettaglio hanno dichiarato che i pagamenti vengono elaborati il 23% più velocemente rispetto ai loro vecchi sistemi. Questo significa che più clienti possono pagare durante le ore di punta.
I dati dei primi sei mesi hanno mostrato un tasso di guasto pari solo allo 0.3%. Si tratta di uno dei tassi più bassi del settore. Il design modulare aiuta a risolvere rapidamente i problemi. I tecnici sostituiscono i componenti guasti senza dover rispedire l'intera macchina. Questo riduce i tempi di fermo da giorni a ore.
Cosa dicono gli utenti sull'ergonomia? I cassieri hanno affermato che le loro mani non si stancano. La macchina pesa solo 295 grammi. Le persone possono usarla comodamente tutto il giorno. I venditori ambulanti di cibo hanno completato intere giornate lavorative di 12 ore senza ricaricarla. La batteria dura a lungo, quindi non perdono soldi a causa di batterie scariche.
La macchina ha vinto l'International Design Excellence Awards Bronze. Questo premio ha premiato la nostra capacità di integrare funzionalità complesse in un design semplice.
Risultati aziendali
L'azienda ha risparmiato il 34% sui costi totali di gestione. I minori tassi di guasto si traducono in un minor numero di richieste di intervento in garanzia. Il design modulare richiede meno pezzi di ricambio in magazzino.
I punti vendita attivano le macchine entro 25 minuti dall'apertura della confezione. Questo include la ricarica e la configurazione della rete. L'interfaccia semplice ha ridotto i costi di formazione del 40%.
L'affidabilità dell'elaborazione dei pagamenti ha raggiunto il 99.7% su tutti gli sportelli automatici.
Progetti per il futuro
Il design modulare supporta futuri aggiornamenti. L'azienda prevede di aggiungere un lettore di impronte digitali, che permetterà ai clienti di pagare con le proprie impronte digitali. I negozi possono aggiungerlo senza dover acquistare nuovi dispositivi.
L'azienda sta sviluppando un sistema di gestione dell'inventario basato sull'intelligenza artificiale. La telecamera identificherà i prodotti senza dover scansionare i codici a barre. Questo è utile nei mercati all'aperto e nei mercati agricoli, dove i prodotti non hanno imballaggio.
Gli aggiornamenti software avvengono via etere. Questo aggiunge nuove funzionalità senza modifiche hardware. Gli aggiornamenti recenti hanno aggiunto il supporto per Apple Pay, Google Pay e pagamenti in criptovaluta. Questa flessibilità mantiene il dispositivo al passo con l'evoluzione della tecnologia di pagamento.
Conclusione
Wonderful PCB ha realizzato un POS intelligente che coniuga funzionalità avanzate e semplicità d'uso. Il progetto dimostra come progettazione e produzione collaborino per creare prodotti migliori. Il dispositivo offre sicurezza di livello bancario grazie alla certificazione PCI-PTS 6.x. Il prezzo è comunque accessibile per i piccoli commercianti. Il design riduce l'affaticamento delle mani durante le lunghe ore di lavoro. Severi test ne garantiscono il funzionamento anche in ambienti di vendita difficili. Il design modulare consente futuri aggiornamenti. Questo caso di studio dimostra il valore della combinazione di competenze progettuali, conoscenze di ingegneria elettronica ed efficienza produttiva per risolvere problemi di mercato reali.
Chi siamo Wonderful PCB: Wonderful PCB si occupa di progettazione e produzione integrate per dispositivi elettronici intelligenti. Ci occupiamo di progettazione industriale, ingegneria elettronica, produzione di PCB e produzione su larga scala. Collaboriamo con aziende in tutto il mondo per trasformare le idee in prodotti concreti.
