Povzetek
Wonderful PCB Sodelovali smo s plačilnim podjetjem pri izdelavi novega ročnega pametnega POS terminala. Stari pametni POS terminali so imeli tri velike težave: baterije so se prehitro izpraznile, varnost je bila šibka in zasloni so bili zunaj težko berljivi. Naš novi pametni POS terminal je odpravil vse te težave. Baterija zdaj deluje 18 ur brez polnjenja. Naprava je prestala stroge varnostne teste. Obvladuje vodo in prah. Podjetje je v osmih mesecih prodalo 50,000 naprav.
Raziskava trga in prepoznavanje problemov
Kdo uporablja ta stroj
Ta pametni POS sistem uporabljajo tri vrste ljudi. Prvič, prodajalci hrane, ki ga prodajajo zunaj, ga potrebujejo. Delajo 12 ur na dan. Drugič, uporabljajo ga blagajniki v trgovinah. Vsak dan obdelajo več kot 200 plačil. Tretjič, potrebujejo ga delavci v storitvah, ki popravljajo stvari zunaj. Potrebujejo močan stroj, ki deluje zunaj.
Kaj je bilo narobe s starimi stroji
Kako pogosto se uporabniki pritožujejo nad življenjsko dobo baterije? Raziskave kažejo, da 67 od 100 prodajalcev mobilnih telefonov pravi, da se jim baterije izpraznijo med delovnim časom. Stari pametni POS terminali zelo hitro porabljajo baterijo. Razlog za to je slab nadzor toplote in stalna internetna povezava. Mnogi prodajalci morajo med delom polniti svoje naprave. To ustavi njihovo poslovanje in izgubljajo denar.
Stari pametni POS terminali so preveliki in težki. Blagajniki, ki držijo te naprave, utrudijo roke. Roke jih bolijo po 4 do 6 urah dela. Večina pametnih POS terminalov tehta med 320 in 380 grami. Mobilni prodajalci, ki napravo nosijo ves dan, menijo, da je ta teža zelo naporna.
Zasloni so zunaj težko berljivi. Običajni zasloni imajo svetlost od 300 do 400 nitov. To ni dovolj, ko sonce sije neposredno na zaslon. Prodajalci morajo najti senco ali zakriti zaslon z roko. Zaradi tega je plačilo počasnejše. Natakarji v restavracijah, ki delajo tako v zaprtih prostorih kot zunaj, izgubljajo čas, ker je zaslon težko berljiv.
Katere so pogoste varnostne skrbi? Številni pametni POS terminali so bili deležni vdora. Milijoni strank so zaradi tega izgubili denar. Stari stroji ne varujejo dobro podatkov o karticah. Uporabljajo stare varnostne metode, ki ne upoštevajo trenutnih pravil. Mala podjetja imajo več težav, ker varnostni pregledi stanejo preveč denarja.
Kako se ta stroj razlikuje
Ogledali smo si druge pametne POS sisteme na trgu. Dragi stroji velikih blagovnih znamk imajo dobro varnost. Vendar stanejo od 400 do 600 dolarjev na kos. Mali prodajalci jih ne morejo kupiti. Poceni stroji stanejo od 150 do 200 dolarjev. Vendar so ti poceni stroji slabe kakovosti. Tiskalnik je slab, baterija pa majhna. Noben stroj v srednjem cenovnem razredu ni imel tako dobre varnosti kot dobrih funkcij. To vrzel smo zapolnili.
Industrijsko oblikovanje in uporabniška izkušnja
Naša oblikovalska ideja
Wonderful PCB Pri tej zasnovi smo uporabili funkcionalni minimalizem. To pomeni, da ohranjamo le pomembne funkcije. Odstranili smo nepotrebne stvari. To blagajnikom pomaga hitreje delati v času gneče. Ne zmedejo se. Čiste linije in enostavni položaji gumbov ljudem omogočajo uporabo naprave brez usposabljanja.
Oblika in velikost
Naša ekipa je preučila 45 prodajalcev na različnih lokacijah. Želeli smo vedeti, kaj je v roki udobno. Izvedeli smo, da bi morala biti širina naprave 78 mm. Ta velikost ustreza tako velikim kot majhnim rokam. Naprava je ukrivljena za 15 stopinj na obe strani. To enakomerno porazdeli težo po dlani.
Zakaj je pomemben kot zaslona? Zaslon se pri normalnem držanju nagne za 7 stopinj. Ta kot zmanjša bleščanje za 40 odstotkov. Bleščanje pomeni odboj svetlobe, zaradi česar je zaslon težko viden. Uporabnikom ni treba spreminjati načina držanja naprave. Testi so pokazali, da blagajniki s tem kotom zaslona delajo 12 odstotkov hitreje.
Ročaj je izdelan iz medicinskega silikona. Ta material ima majhne rebra, ki povečajo trenje. Trenje pomeni, da ne drsi. Površina deluje dobro tudi, ko se roke potijo. Napravo smo preizkusili tako, da smo jo večkrat spustili. Ročaj preprečuje, da bi vam zdrsnila iz rok.
Kako vse deluje skupaj
Tiskalnik, čitalnik kartic in reže za kartice so na sprednji strani. To blagajnikom omogoča, da opravijo plačila, ne da bi morali premikati napravo. 58-milimetrski tiskalnik je nameščen pod zaslonom. To ustvarja nemoten potek. Stranka vidi podrobnosti plačila, se dotakne kartice in prejme potrdilo. Blagajnik ne spremeni položaja roke.
Skener QR kod je vgrajen v zgornji del. Uporablja 5-megapikselno kamero s samodejnim ostrenjem. Ta položaj uporabnikom omogoča skeniranje kod, ne da bi pri tem blokirali zaslon. Testi so pokazali, da lahko ljudje skenirajo kode v manj kot 1.2 sekunde. To je tako hitro kot pri običajnih bralnikih črtnih kod.
Strojna oprema in tehnične specifikacije
Glavni računalniški čip
Kateri procesor je najboljši? Wonderful PCB izbrali so čip Qualcomm QCS6490. Ta čip je možgani naprave. Ima osem jeder, ki delujejo s frekvenco 2.7 GHz. Jedra si predstavljajte kot majhne procesorje, ki delujejo skupaj. Čip ima poseben varnostni del, ki zaščito plačil obravnava ločeno od drugih funkcij.
Ta čip porabi 35 odstotkov manj energije kot starejši čipi. Še vedno deluje hitreje. Testi so pokazali, da se plačila zaključijo v 0.8 sekunde. To pomeni, da od dotika kartice do odobritve plačila poteka zelo hitro. Stranke v času prometne gneče ne čakajo dolgo.
Varnostne funkcije
Naprava ima varnost na ravni banke. Ima več zaščitnih plasti. Prvič, okoli plačilnih vezij ima posebno mrežo. Če nekdo poskuša odpreti ohišje naprave, mreža to zazna. Nato naprava v 50 milisekundah uniči vse varnostne ključe. To je zelo hitro.
Kaj zahteva skladnost s standardom PCI-PTS? PCI-PTS 6.x je strog varnostni standard. Stopnja 1 zagotavlja, da bralnik čipov pravilno komunicira s karticami. Napetost mora biti natančno 5 V z le 5-odstotno razliko. Frekvenca mora biti 4.915 MHz. Naprava je prestala teste z Visa, Mastercard, American Express in Discover.
EMV stopnje 2 preverja, ali programska oprema pravilno obdeluje plačila. Naprava deluje z vsemi večjimi sistemi za plačevanje z dotikom. Mednje spadajo Visa payWave, Mastercard brezstično in China UnionPay QuickPass. Obdelava plačil sledi strogim korakom. Najprej preverjanje pristnosti kartice, nato preverjanje imetnika kartice, nato odobritev plačila in na koncu generiranje kode.
Anteno za plačevanje z dotikom je bilo težko namestiti. Kovinski deli v napravi povzročajo motnje. Zaradi motenj se signali blokirajo ali mešajo. Wonderful PCB To sem rešil tako, da sem anteno namestil v 3 mm režo. Ta reža je med zaslonom in pokrovom tiskalnika. Antena lahko bere kartice z razdalje manj kot 35 mm. Kovinski deli ne povzročajo težav.
Zaupanja vredno okolje za izvajanje (TEE) deluje ločeno od sistema Android 12. Podatki o plačilih ostanejo na varnem območju. Glavni operacijski sistem se tega območja ne more dotakniti. Tudi če virus napade sistem Android, podatki o plačilih ostanejo varni v okolju TEE.
Sistem za nadzor toplote
Zakaj se pametni POS sistemi pregrevajo v času prometne obremenitve? Stalna internetna povezava, uporaba zaslona in tiskanje ustvarjajo toploto. Običajne naprave po dveh urah intenzivne uporabe dosežejo od 42 do 45 stopinj Celzija. Ta toplota poškoduje baterijo in napravo naredi neprijetno za držanje.
Wonderful PCB ustvaril hladilni sistem z veliko deli. Glavni razpršilec toplote uporablja grafensko termično blazinico. Ta razporeja toploto po notranjem kovinskem okvirju. Ta material prenaša toploto 40 odstotkov bolje kot bakrene plošče. Termična blazinica povezuje procesorski čip, napajalna vezja in baterijo s skupnim hladilnim telesom.
Zračne reže na stranskih ploščah omogočajo uhajanje vročega zraka. Zrak vstopa skozi filtrirane kanale. Ti kanali preprečujejo vdor prahu, vendar odvajajo toploto. Naprava je še vedno vodoodporna. Testi so pokazali, da temperatura površine ostane pod 38 stopinjami Celzija. To je po štirih urah neprekinjenega dela pri sobni temperaturi 35 stopinj.
Tiskalna glava je najbolj vroč del. Med tiskanjem doseže 65 stopinj Celzija. Posebna toplotna pregrada ločuje tiskalnik od baterije. Ta pregrada preprečuje, da bi toplota dosegla baterijo. Zaradi vročine baterije hitreje izgubljajo kapaciteto. Ta pregrada ščiti baterijo.
Lastnosti povezave
Naprava ima internet 4G LTE. Na območjih s šibkim signalom lahko uporablja tudi 3G. Mobilni modem deluje na 12 različnih frekvenčnih pasovih. To pomeni, da deluje v številnih državah. Preizkusili smo ga v 15 državah. Uspešno se je povezal v mestih in vaseh.
Wi-Fi 6 zagotavlja hiter internet v trgovinah. Ta novi standard Wi-Fi bolje obvladuje zasedena omrežja. To je pomembno, kadar hkrati deluje veliko naprav. Sistem preklaplja med 2.4 GHz in 5 GHz. Izbere tisto z boljšim signalom.
Bluetooth 5.2 se poveže s tiskalniki računov, blagajniškimi predali in bralniki črtnih kod. Povezava deluje do 15 metrov stran. To trgovinam omogoča fleksibilnost pri postavitvi opreme.
Izbira zaslona in tiskalnika
Kako izbrati pravi zaslon za zunanjo uporabo? Zaslon potrebuje posebne funkcije. Wonderful PCB Izbral sem 5.5-palčni IPS LCD zaslon s svetlostjo 600 nitov. Ta raven svetlosti deluje tudi na neposredni sončni svetlobi. Baterija še vedno dolgo zdrži. Zaslon uporablja Gorilla Glass 3. To steklo je odporno na praske. Ima premaz, ki je odporen na prstne odtise.
Tiskalnik tiska s hitrostjo 80 mm na sekundo. Tiskalna glava ima 576 pik. To omogoča jasno besedilo in črtne kode. Črtne kode ostanejo berljive več mesecev. Tiskalnik deluje z zvitki papirja širine do 58 mm. To je dovolj prostora za podrobne račune, oglase in QR kode.
Baterija je litij-polimerna s kapaciteto 5000 mAh. Zmore 18 ur normalne uporabe. To zadostuje za dolge delovne dni brez polnjenja. Baterija ima zaščito pred prekomernim polnjenjem in globokim praznjenjem. Prav tako ščiti pred pregrevanjem. Napolnjenost doseže 80 odstotkov v 90 minutah. Priložen je 18W hitri polnilnik.
Inženirski izzivi in rešitve
Težava z baterijo
Kaj je največji izziv pri načrtovanju baterij? Zasnova je zahtevala baterijo s kapaciteto 5000 mAh v ohišju, debelem le 18 mm. Običajne baterijske celice s to močjo so debele od 22 do 25 mm. Ohišja nismo mogli narediti debelejšega. Debelo ohišje bi napravo naredilo težko. Težki stroji med dolgim delovnim časom povzročajo bolečine v rokah.
Naša ekipa je sodelovala s podjetjem za baterije pri izdelavi baterije po meri. Baterija ima na različnih mestih različno debelino. Na območju oprijema, kjer se dotikajo roke, je baterija debela 16 mm. Nato se v spodnjem delu, kjer je nameščen tiskalnik, razširi na 20 mm. Zaradi te zasnove je naprava tanka tam, kjer jo ljudje držijo. Baterija ima še vedno dovolj moči.
Prilagojena postavitev tiskanega vezja je pomagala rešiti to težavo. Običajni pametni POS sistemi uporabljajo eno veliko tiskano vezje. Ta plošča zavzame največ prostora v notranjosti. Wonderful PCB zasnovali tri ločene tiskane vezja. Ena plošča ima glavni procesor. Druga plošča skrbi za upravljanje porabe energije. Tretja plošča ima brezžične dele. Ta tridelna zasnova ustvarja majhne reže. Deli baterije se bolje prilegajo tem režam.
Posebni toplotni materiali ščitijo baterijo pred poškodbami. Območje baterije je izdelano iz materiala, ki spreminja fazo. Ta material med polnjenjem absorbira dodatno toploto. Med mirovanjem toploto sprošča počasi. Zaradi te regulacije baterija zdrži 30 odstotkov dlje kot baterije brez regulacije toplote.
Težave z anteno zaradi kovinskih delov
Drugi velik izziv je bila brezžična zmogljivost s kovinsko zaščito. Varnostna pravila PCI-PTS zahtevajo kovinsko zaščito okoli plačilnih vezij. Ta kovina preprečuje ljudem krajo podatkov prek elektromagnetnih signalov. Vendar kovina ustvarja učinek Faradayeve kletke. Ta učinek blokira brezžične signale in povzroča slabo delovanje anten.
Wonderful PCB To je rešil s pametno namestitvijo antene in izbiro materiala. Antena za plačevanje z dotikom uporablja fleksibilno vezje. Nahaja se v plastičnem okvirju. Ta okvir jo od kovinskih delov ločuje za 4 mm. Ta reža omogoča oblikovanje elektromagnetnih polj brez blokiranja. Tuljava antene uporablja fraktalni vzorec. Ta vzorec poveča efektivno površino za 25 odstotkov v primerjavi z običajnimi pravokotnimi tuljavami.
Mobilne in Wi-Fi antene so nameščene v zgornjem in spodnjem kotu. Ta mesta so najbolj oddaljena od kovinske zaščite. Plastični končni pokrovčki uporabljajo posebno mešanico polikarbonata. Ta plastika ne blokira veliko elektromagnetnih signalov. Preizkusi signala so pokazali, da naprava ohranja močne signale tudi na območjih s šibko pokritostjo. Moč signala ustreza zahtevam operaterja.
Proizvodnja in kontrola kakovosti
Izdelava testnih modelov
Testne modele smo izdelali v štirih korakih. Prvi modeli so za testiranje oblikovalskih idej uporabili 3D-tiskanje. Ti modeli so nam pomagali preizkusiti, kako se naprava obnese v roki. Preden smo porabili denar za orodja, smo preizkusili položaje gumbov z resničnimi uporabniki.
Drugi modeli so uporabljali aluminijasta ohišja, obdelana s CNC-jem, z delujočimi deli v notranjosti. Ta korak nam je pokazal težave med anteno za plačilo z dotikom in kovinskim ohišjem. Ugotovili smo, da je prvotni položaj antene ustvaril 15 mm mrtvo območje. Kartic v tem območju ni bilo mogoče prebrati.
Tretji modeli so te težave odpravili z boljšim pozicioniranjem delov. Dodali smo funkcije za vzdržljivost. Ti vzorci so bili podvrženi prvim testom padca in testom toplotnih ciklov. V strukturi smo našli šibke točke.
Četrti modeli so ustrezali končnim proizvodnim specifikacijam. Te enote se imenujejo enote za inženirsko validacijo. Ti stroji so bili preizkušeni v celoti. Opravili smo teste padca z višine 1.5 metra, milijon testov dotika zaslona na dotik in teste tiskalnika na 100 kilometrov.
Lažja proizvodnja
Kako skrajšate čas montaže? Wonderful PCB uporabili so več strategij, ki so znižale proizvodne stroške za 22 odstotkov. Modularna zasnova omogoča, da tiskalnik, baterija in zaslon delujejo kot ločeni deli. Vsak del lahko zamenjate neodvisno. Ta zasnova zmanjšuje stroške popravil. Tehniki lahko zamenjajo pokvarjene dele, ne da bi morali zamenjati celoten stroj.
Število vijakov smo zmanjšali z 18 na 8. To je skrajšalo čas montaže za 35 odstotkov. Ohišje uporablja zaskočne spoje s podpornimi rebri. Ti ohranjajo trdnost in hkrati poenostavljajo montažo. Vsak zaskočni spoj lahko prenese vlečno silo 25 Newtonov. To presega zahteve za običajno rokovanje.
Prešli smo z ohlapnih žic na fleksibilna tiskana vezja. Fleksibilna tiskana vezja se imenujejo FPC. Ta sprememba je odpravila pogoste napake. Prej so tehniki pri zapiranju ohišja včasih stisnili ali napačno napeljali kable. Konektorji FPC uporabljajo zasnove z ničelno vstavitveno silo. To preprečuje poškodbe med montažo in demontažo.
Proizvodna linija izdela 240 enot na 8-urno izmeno. Inšpektorji kakovosti preverjajo na petih postajah. Preverjajo namestitev delov, preizkušajo delovanje, pregledujejo zapiranje ohišij, potrjujejo končno montažo in potrjujejo embalažo.
Testiranje zanesljivosti
Wonderful PCB stroj preizkusili bolj intenzivno, kot zahtevajo industrijska pravila. Ti testi zagotavljajo, da stroj preživi dejanske pogoje v trgovini.
Preizkusi padca Vključevalo je padec naprave z višine 1.5 metra na beton. Preizkusi so zahtevali udarce na vseh šestih straneh in štirih vogalih. Naprava mora preživeti skupno 18 padcev. Notranji deli ne smejo odpovedati. Zaslon ne sme počiti. Proizvodne enote so prestale preizkus brez napak na 50 testnih napravah.
Preizkusi življenjskega cikla Za testiranje zaslona na dotik in gumbov so uporabili robotske roke. Zaslon na dotik je preživel 1.2 milijona dotikov s silo 5 newtonov. Fizični gumbi so preživeli 500,000 pritiskov. To testiranje kaže, da naprava prenese tri leta intenzivne vsakodnevne uporabe brez poškodb.
Testi tiskalnikov izmerjena razdalja papirja, preden se je kakovost tiskalne glave poslabšala. Tiskalnik je izdelal 75 kilometrov računov, preden se je kakovost poslabšala. To kaže na približno 300,000 običajnih računov. To je enako dvema letoma v trgovinah z veliko količino tiskanja.
Preskusi statične elektrike Preveril sem, ali naprava deluje proti elektrostatični razelektritvi. Naprava je prestala kontaktni preizkus pri plus ali minus 8 kV. Prestala je preizkus zračne razelektritve pri plus ali minus 15 kV. Sistem se ni zamrznil ali ponovno zagnal. Ta zaščita je pomembna v suhem vremenu, ko se na uporabnikih nabira statična elektrika.
Preizkusi v kotanju Stroje so postavili v vrteči se boben z betonsko površino. To simulira večkratno spuščanje in kotaljenje. Stroj je preživel 400 vrtljajev. To je enakovredno padcu s pulta in večkratnemu kotaljenju na dan več mesecev.
Vremenski testi Naprave so bile izpostavljene temperaturam od -10 do 55 stopinj Celzija. Raven vlažnosti se je gibala od 10 do 95 odstotkov. Naprava je v tem območju delovala v celoti. Preizkusi baterije po 100 ciklih segrevanja niso pokazali nabrekanja ali izgube kapacitete. Preizkusi meglenja zaslona so preverili, ali zaslon ostane jasen pri prehodu med vročino in mrazom.
Vpliv končnega izdelka
Kako se je trg odzval
Podjetje je v osmih mesecih prodalo 50,000 naprav. Prodali so trem vrstam podjetij. Trgovine na drobno so povedale, da so plačila obdelana za 23 odstotkov hitreje kot pri njihovih starih sistemih. To pomeni, da lahko več strank opravi plačilo v času največjega prometa.
Podatki iz prvih šestih mesecev so pokazali le 0.3-odstotno stopnjo napak. To je ena najnižjih stopenj v panogi. Modularna zasnova omogoča hitro odpravljanje težav. Tehniki zamenjajo pokvarjene dele, ne da bi morali vrniti celoten stroj. To skrajša čas izpada z dni na ure.
Kaj uporabniki pravijo o ergonomiji? Blagajniki so povedali, da se njihove roke ne utrudijo. Naprava tehta le 295 gramov. Ljudje jo lahko udobno uporabljajo ves dan. Mobilni prodajalci hrane so delali cele 12-urne delovnike brez polnjenja. Baterija zdrži, zato ne izgubljajo denarja zaradi praznih baterij.
Naprava je osvojila bronasto medaljo na mednarodnih nagradah za odličnost v oblikovanju. Ta nagrada je priznanje, kako smo kompleksne funkcije združili v preprosto zasnovo.
Poslovni rezultati
Podjetje je prihranilo 34 odstotkov pri skupnih stroških lastništva. Nižje stopnje okvar pomenijo manj garancijskih zahtevkov. Modularna zasnova zahteva manj rezervnih delov na skladišču.
Lokacije trgovin aktivirajo naprave v 25 minutah po odprtju škatle. To vključuje polnjenje in nastavitev omrežja. Preprost vmesnik zmanjša stroške usposabljanja za 40 odstotkov.
Zanesljivost obdelave plačil je na vseh napravah dosegla 99.7 odstotka.
Načrti za prihodnost
Modularna zasnova podpira prihodnje nadgradnje. Podjetje načrtuje dodajanje bralnika prstnih odtisov. To bo ljudem omogočilo plačevanje s prstnim odtisom. Trgovine lahko to dodajo brez nakupa novih naprav.
Podjetje razvija upravljanje zalog z umetno inteligenco. Kamera bo prepoznavala izdelke brez skeniranja črtnih kod. To pomaga tržnicam na prostem in kmečkim tržnicam, kjer izdelki nimajo embalaže.
Posodobitve programske opreme se izvajajo po brezžičnem omrežju. To doda nove funkcije brez sprememb strojne opreme. Nedavne posodobitve so dodale podporo za Apple Pay, Google Pay in plačila s kriptovalutami. Ta prilagodljivost ohranja napravo posodobljeno, ko se tehnologija plačil spreminja.
zaključek
Wonderful PCB izdelal pametni POS, ki uravnoteži napredne funkcije z enostavno uporabo. Projekt prikazuje, kako oblikovanje in proizvodnja sodelujeta pri ustvarjanju boljših izdelkov. Naprava ima varnost bančnega razreda s certifikatom PCI-PTS 6.x. Cena je še vedno dostopna za male prodajalce. Zasnova zmanjšuje utrujenost rok med dolgimi delovnimi urami. Temeljito testiranje zagotavlja dobro delovanje v zahtevnih prodajnih okoljih. Modularna zasnova omogoča prihodnje nadgradnje. Ta študija primera prikazuje vrednost združevanja oblikovalskih veščin, znanja elektronskega inženiringa in učinkovitosti proizvodnje za reševanje resničnih tržnih problemov.
O nas Wonderful PCB: Wonderful PCB se ukvarja z integriranim načrtovanjem in proizvodnjo pametnih elektronskih naprav. Ukvarjamo se z industrijskim oblikovanjem, elektronskim inženiringom, izdelavo tiskanih vezij in velikoserijsko proizvodnjo. Sodelujemo s podjetji po vsem svetu, da ideje spremenimo v resnične izdelke.
