This thesis presents a mechatronics master degree project held at Tritech TechnologyAB by two students from The Royal Institute of Technology (Stockholm, Sweden).It covers a study of the future agenda with IoT (Internet of Things) and the devel-opment of an evaluation framework for designing end devices in IoT systems. Thethesis also presents the leading technical solutions for IoT end devices and a toolfor choosing among available technologies. Lastly, the thesis reports from an in-depth study on power consumption and battery life-span of the two communicationtechniques BLE (Bluetooth Low Energy) and Thread.Data has been collected from literature studies by published authors, company pa-pers and from interviews with experts in the area. This data contributed to thefuture agenda prognosis, the generated evaluation framework and the collected tech-nical information. The attributes constituting the design guidance tool were statedbased on the evaluation framework. The in-depth study was carried out by runningthe two technologies on development boards where data on power consumption wascollected. The future prognosis of the IoT development was found to include 20-50 billiondevices by the year of 2020. The largest design areas appear to be within vehicleindustry, safety systems and home and city automation. Obstacles for the develop-ment seem to be a question about safety and how companies are to create a clearbusiness case out of it. Seven different subgroups of metrics were found constitutingto an evaluation framework and seven communication technologies with compatiblehardware form the basis for the developed design guide tool. In the in-depth study,data on power consumption for BLE and Thread were collected during a simple caseof sensing and transferring temperature data. / Denna avhandling presenterar ett examensarbete inom mekatronik gjort på TritechTechnology AB av två studenter från Kungliga Tekniska Högskolan (Stockholm,Sverige). Den omfattar en studie av den framtida prognosen för IoT (Internet ofThings) och utvecklingen av ett ramverk för de minsta enheterna i IoT-system.Avhandlingen presenterar också de ledande tekniska lösningarna för små IoT-enheteroch ett verktyg för att välja bland tillgänglig teknik. Slutligen rapporterar denockså från en mer djupgående studie av energiförbrukning för de två kommunika-tionsteknikerna BLE (Bluetooth Low Energy) och Thread.Data har samlats in från litteraturstudier av publicerade artiklar, företagsartiklaroch från intervjuer med experter inom området. Den informationen har bidragittill slutsatser kring framtiden med IoT, utvecklandet av ramverket och den samladetekniska informationen. Attributen som det utvecklade verktyget är baserat på kom-mer från ramverkets parametrar. Den fördjupade studien genomfördes genom attimplementera de två teknikerna på utvecklingskort där data om energiförbrukningsamlades in. Den framtida prognosen för Internet of Things befanns omfatta 20-50 miljarder en-heter år 2020. Fordonsindustrin, säkerhetssystem och hem -och stadsautomationverkar vara de mest populära områdena för utveckling. De största hindren förutvecklingen är en fråga om säkerhet och hur företag ska kunna skapa en tydligaffärsmodell inom området. Sju olika undergrupper av parametrar befanns utgöraramverket och sju kommunikationsteknik med kompatibel hårdvara ligger till grundför det designade verktyget. I den fördjupade studien samlades uppgifter om en-ergiförbrukningen för BLE och Thread in under ett enkelt fall av avläsning ochöverföring av temperaturdata.

The extraction of metal and other natural resources has historically been and is still today an important part of Swedish society and its development. To keep pace with demand and at the sametime increase security, more and more digital technology has been implemented into the miningindustry. However, transforming an industry with the help of digital technology is no easy task and the mining industry faces unique challenges to overcome because of the complexity of the mining environment. Against this background the purpose of this study is to describe and analyse the challenges and enabling factors a small enterprise must face to implement Internet of things inan electronic filter indicator in the mining industry. To answer our research questions, we have useda qualitative case study with semi-structured interviews. The results show that the main challengesthat can prohibit an implementation of a filter indicator that has IoT qualities are environmentalaspects of mines such as gas, dust, and water along with challenges of network, connectivity, and power. Further challenges also exist connected to the development and implementation processes where qualified competence and skills are crucial for the success of a functional IoT product. Whatthis study shows are several enabling factors for implementing an IoT product in a specific mining company such as management of servers and data of various kinds, and an extensive network withseveral different connected products.

The use of Internet-of-Things (IoT) makes it possible to inter-connect Information Technology (IT) and Operational Technology (OT) into a completely new system. This convergence is often known as Industrial IoT (IIoT). IIoT brings a lot of benefits to industrial assets, such as improved efficiency and productivity, reduced cost, and depletion of human error. However, the high inter-connectivity opens new possibilities for cyber incidents. These incidents can cause major damage like halting of production on the manufacturing line, or catastrophic havoc to companies, communities, and countries causing power outages, floods, and fuel shortages. Such incidents are important to be predicted, stopped, or alleviated at no cost. Moreover, these incidents are a great motive for researchers and practitioners to investigate known security problems and find potential moderation strategies.  In this thesis work, we try to identify what types of IIoT systems have been investigated in the literature. We seek out to find if software-related issues can yield security problems. Also, we make an effort to perceive what are the proposed methods to mitigate the security threats.We employ the systematic literature review (SLR) methodology to collect this information. The results are gathered from papers published in the last five years and they show an increased interest in research in this domain. We find out software vulnerabilities are a concern for IIoT systems, mainly firmware vulnerabilities and buffer overflows, and there are a lot of likely attacks that can cause damage, mostly injection and DDoS attacks. There are a lot of different solutions which offer the possibility to stop the identified problems and we summarize them. Furthermore, the research gap considering the update process in these systems and devices, as well as a problem with the unsupervised software supply chain is identified.

The manufacturing industry is quickly adapting to new technologies. Some of these trending technologies are virtual commissioning, virtual reality, and cloud-based technologies. This project summarizes these three technologies and aims to create a commissioning tool adapted to the 4.0 Industry. The project’s methodology was to analyse a problem and consequently create a solution that solves it. The process of designing and developing was repeated iteratively, each time an evaluation was made. The final product developed has shown that it is worth spending time introducing the cloudbased technologies inside many applications since it saves time and allows to work remotely. Applying virtual reality to virtual commissioning has proven to add efficiency. At the same time, it gives an immersive experience with a real-time display of quantitative data and the process itself in a visual mode without interfering with the actual production. With these two technologies, virtual commissioning evolves and goes a step further. This project also proved that the user experience and interface in this type of immersive applications need much attention on creating a comfortableinterface that does not fatigue or cause rejection in the user.

Internet of things is getting more and more popular in healthcare as it comes with benefits that help with efficiency in saving lives and reduce its cost, but it also presents a new attack vector for an attacker to steal or manipulate information sent between them. This report will focus on three properties in the definition of security, confidentiality, integrity and access control. The report will look into what challenges there is in healthcare IoT today through a literature review and from those challenges look into what could minimise these challenges before a device gets into production. The report found that the lack of standardisation has lead to errors that could be easily prevented by following a guideline of tests as those from the European Union Agency for Network and Information Security, or by running a penetration test with the tools brought up in the report on the device to see what vulnerabilities are present.

Denna undersökning har granskat det problem som uppstår i samband med den snabba utvecklingen utav Internet of Things där de lågenergienheter saknar kraft för att utföra avancerade säkerhetslösningar. På grund av den låga säkerheten och växande användningsområdet så har Internet of Things enheterna blivit ett lockande mål för eventuella attacker. Den systematiska litteraturanalysen har genomförts genom att granska tidigare mer detaljerade analyser av protokollen och dess säkerhet samt utvecklarnas specifikationer. Detta för att bland annat skapa en sammanfattning utav protokollens säkerhet men också för att sedan jämföra protokollen för att kunna ta fram det säkrare protokollet för hemanvändning. Alla protokoll som tas upp har någon form av säkerhet implementerad för att förse med autentisering i form av MAC (i vissa fall HMAC), nyckelhantering, integritet i form av MIC och kommunikationssäkerhet med kryptering. Alla protokoll har stöd för AES-128 kryptering samt användning av IEEE 802.15.4 säkerhetsserie som ytterligare skydd utöver protokollens egna lösningar. Flertalen av protokollen använder sig också av Elleptic Curve för att säkert transportera nycklar. Analysens slutsats visar att Thread och Z-Wave anses som de två säkraste protokollen för hemmaanvändning. Det baserat på hur protokollen hanterar de olika aspekterna med sin märkbara prioritering av säkerhet tillsammans med det få antalet brister som kan skada det smarta hemmet. Bluetooth Low Energy och EnOcean är de två mindre säkra gällande en IoT miljö. Undersökningen tar också med en diskussion kring olika områden som dykt upp under undersökningens gång. Slutligen tas några punkter som dök upp under granskningen som kan vara bra att tänka på vid utveckling av dessa protokoll men säkerhet i tanken. / This study has examined the problems that arise in connection with the rapid development of the Internet of Things, where the low-energy units lack the power to implement advanced security solutions. Due to the low security and growing area of use, the Internet of Things units have become an attractive target for any attacks. The systematic literature analysis has been carried out by reviewing previously more detailed analyzes of the protocols and their security as well as the developers' specifications. This is to create a wide summary of the security of the protocols and then to compare the protocols to select one or more as the safer protocol for home use. All protocols that are included have some form of security implemented to provide authentication in the form of MAC, key management, integrity in the form of MIC and communication security with encryption. All protocols support AES-128 encryption and the use of IEEE 802.15.4 security suit as additional protection in addition to the protocol's own solutions. The majority of protocols also use Elleptic Curve to safely transport keys. The analysis concludes that Thread and Z-Wave are considered the two most secure home use protocols. It is based on how the protocols handle the various aspects with their noticeable prioritization of security along with the few deficiencies that can damage the smart home. Bluetooth Low Energy and EnOcean are thetwo less secure regarding an IoT environment. The survey also includes a discussion of various areas that emerged during the course of the investigation. Finally, some points that emerged during the review that may be good to consider when developing these protocols with security as focus.

Background: The internet of things (IoT) is transforming industries by enabling data-driven decision-making. IoT play a crucial role in the transition to a Circular Economy of businesses. However, the intrinsic features of the IoT, such as centralization, poor interoperability, and privacy and security vulnerabilities, pose several challenges. Blockchain technology offers potential solutions to these challenges and can enhance traceability and information reliability, while also creating new avenues of interactions and value creation. A combination of these technologies is called Blockchain of Things (BCoT). Additionally, technology such as BCoT and assist the adoption of Circular Economy, a paradigm of sustainable and resource-optimization activities.  Purpose: This study aims to explore the potential challenges of adopting Blockchain of Things and Circular Economy practices, and potential barriers of adopting Blockchain of Things for Circular Economy.  Method: The study uses an explorative-qualitative research method where primary data was gathered through semi-structured interviews. The data was then transcribed and categorized through the use of the Gioia-method, which was then applied to the TOE-framework.   Result: This study finds several barriers regarding Blockchain of Things and Circular Economy, such as lack of standardization, lack of data & information, lack of knowledge, lack of regulations, and finally, slow mind-shift of decision makers.  Conclusion: The results of the study points toward greater systemic challenges of knowledge and standards. Conclusions that can be derived from this are  that industries are still in the early adoption phase of digitalization, which is the reason for a lack of insight and knowledge regarding new technologies. Additionally, identified challenges of a lack of standards, regulations, and know-how regarding Circular Economy showcases a lack of knowledge and confidence in being able to create competitive, sustainable circular activities. / Bakgrund: "Internet of Things" (IoT) är i skedet av att transformera industrier genom att möjliggöra datadriven  bestlutsfattande. IoT spelar även en stor roll i övergången till en Cirkulär Ekonomi av företag. Men flera av IoTs egenskaper såsom centrialisering, samverkan, integretitet, och säkerhet lägger grunden för flera utmaningar.  Blockchain teknologi och dess inbyggda funktioner medgör potentiella lösningar för dessa utmaningar och kan förbättra spårbarhet och pålitlighet av information, samtidigt som den kan skapa nya tillvägagångssätt och värdeskapande. En kombination av IoT och Blockchain kallas för Blockchain of Things (BCoT) Dessutom kan teknik som BCoT  underlätta integration av cirkulär ekonomi, ett paradigm för hållbara och resursoptimerande aktiviteter/handlingar. Syfte: Denna studie strävar till att undersöka de potentiella utmaningarna med att integrera Blockchain of Things och cirkulära aktiviteter, och potentiella hinder för att integrera Blockchain of Things för cirkulär ekonomi. Metod: Studien använder sig utav en explorativ-kvalitativ forskningsmetod där primärdatan samlades genom semistrukturerade intervjuer. Datan transkriberades and kategoriserades med hjälp av Gioia-metoden, som sedan tillämpades till TOE-ramverket.  Resultat: Den här studien finner flera barriärer angående Blockchain of Things och Circular Economy, såsom brist på standardisering, brist på information och data, bristande kunskap, brist på regelverk och slutligen långsam förändrig av tankesätt hos beslutsfattare. Slutsats: Resultaten av studien pekar på större systemiska utmaningar av kunskap och standarder. Slutsatser som kan dras från detta är att industrin fortfarande befinner sig i tidig fas av digitaliseringen, vilket är anledningen till bristande insikt och kunskap om nya teknologier. Dessutom visar de identifierade utmaningar av brist på standarder, regleringar och tillvägagångssätt inom cirkulär ekonomi en brist på kunskap och förtroende för att kunna skapa konkurrenskraftiga, hållbara cirkulära aktiviteter.

The purpose of this project is to make it easier to grow plants domestically all year round. The objective is to construct a remotely controllable and environmentally independent automated hydroponic system. This would minimize the efforts required by the user to sustain plants in non-native climates. A hydroponic gardening system uses water as a growth medium instead of soil. The system is climate conscious and has benefits compared to conventional agriculture. Hydroponic systems are affected by several factors, this project only focuses on controlling the light intensity by isolating the system, and regulating the nutrient concentration through EC. The system uses a microcontroller for analysis and control. The results are promising, showing that the system works. However, the limitations in time led to a short test period, therefore the data gathered is limited. The discussion based on the results conclude that the system cannot be considered completely automatic but reduces the need of manual labour. / Syftet med detta projekt är att göra det lättare att odla växter inhemskt året runt. Målet är att konstruera ett fjärrstyrbart och miljöoberoende automatiskt hydroponiskt system. Detta ska minimera ansträngningarna från användaren för att underhålla växter i icke-inhemska klimat. Ett hydroponiskt odlingssystem använder vatten som tillväxtmedium istället för jord. Tekniken har fördelar jämfört med konventionell odling vilket gör hydroponi mer miljövänligt. Hydroponiska system påverkas av flera faktorer, men detta projekt fokuserar bara på att kontrollera ljusintensiteten genom att isolera ljuset inom systemet samt att reglera näringsämne-koncentrationen genom att mäta den elektriska ledningsförmågan i vattnet. Systemet använder en mikrokontroll för analys och kontroll. Resultaten är lovande och visar att systemet fungerar. Däremot har begränsningarna i tid lett till en kort testperiod, därför är data som samlas in begränsad. Diskussionen baserad på resultaten drar slutsatsen att systemet inte kan anses vara helt automatiskt men reducerar behovet av manuell arbetskraft.

Edge computing facilitates applications of cyber-physical systems that require low latencies by moving compute and storage resources closer to the end application. Whilst the edge network benefits such systems in terms of responsiveness, it increases the systems’ complexity due to edge devices’ often heterogeneous and resource-constrained nature. In this work, we evaluate whether WebAssembly can be used as a lightweight and portable abstraction layer for such applications. Through the implementation of an edge network robot control scenario, we benchmark and compare the performance of WebAssembly against its native equivalent. We measure WebAssembly’s overhead and assess the impact of different placement options in the network. We further compare the overall application responsiveness against the latency requirements of an industrial application to evaluate its performance. We find that WebAssembly satisfies the portability and performance requirements of the selected industrial use case. Our empirical results show that WebAssembly doubles the execution latency in a localized setting, but does not excessively impact the overall responsiveness of a cyber-physical system. / Edge computing underlättar tillämpningar av cyberfysiska system som kräver låga latenser genom att flytta beräknings- och lagringsresurser närmare slutapplikationen. Även om edge-nätverket gynnar sådana system när det gäller reaktionsförmåga, ökar det systemens komplexitet på grund av edge-enheternas ofta heterogena och resursbegränsade natur. I detta arbete utvärderar vi om WebAssembly kan användas som ett lättviktigt och portabelt abstraktionslager för sådana applikationer. Genom att implementera ett robotkontrollscenario för edge-nätverk benchmarkar och jämför vi prestandan hos WebAssembly med dess inbyggda motsvarighet. Vi mäter WebAssemblys overhead och utvärderar effekten av olika placeringsalternativ i nätverket. Vi jämför även den övergripande applikationsresponsen mot latenskraven i en industriell applikation för att utvärdera dess prestanda. Vi konstaterar att WebAssembly uppfyller portabilitets- och prestandakraven för det utvalda industriella användningsfallet. Våra empiriska resultat visar att WebAssembly fördubblar exekveringslatensen i en lokaliserad miljö, men att det inte påverkar den övergripande responsiviteten i ett cyberfysiskt system i alltför hög grad.

In the prevailing industrial revolution, most industries are on the path towards the digitalization journey. To incorporate several digital technologies in the organization data reliability and accuracy act as key enablers. To achieve the set goals, the connectivity of the machines is considered a prominent endeavour. Such connectivity can be achieved by implementing IIOT technology, the connected IIOT architecture enables interoperability, where the computerized machine can seamlessly communicate and transfer information among them. The purpose of this study was to examine the potential impacts of integrating IIOT into the organizational framework and further explore the advantages gained in terms of productivity and maintenance. This intended study concentrated on the welding department in VCE and prioritized specific robots for the research. In addition, to improve the connectivity and visualize the data a customizable dashboard was created to facilitate real-time tracking of the robots and an alert system was developed to notify the problems in real-time. To carry out the study this research was intended to use a particular IIOT software Thingworx from the PTC community. The research was carried out with extensive interviews and personal observation on the shop floor following a qualitative analysis methodology. Through the interviews, the prioritized entities were focused and based on the end user’s requirement the selected data tags were visualized. Furthermore, the findings from the research were analyzed and discussed on how IIOT technology could potentially benefit an organization is presented. / I den rådande industriella revolutionen är de flesta industrier på väg mot digitaliseringsresan. Att införliva flera digitala teknologier i organisationen fungerar datatillförlitlighet och noggrannhet som viktiga möjliggörare. För att uppnå de uppsatta målen anses maskinernas anslutningsmöjligheter vara en framträdande strävan. Sådan anslutning kan uppnås genom att implementera IIOT-teknik, vilket möjliggör interoperabilitet, där den datoriserade maskinen sömlöst kan kommunicera och överföra information mellan dem. Syftet med denna studie var att undersöka de potentiella effekterna av att integrera IIOT i det organisatoriska ramverket och ytterligare utforska fördelarna som uppnåddes i termer av produktivitet och underhåll. Denna tilltänkta studie koncentrerade sig på svetsavdelningen i VCE och prioriterade specifika robotar för forskningen. För att förbättra anslutningen och visualisera data skapades dessutom en anpassningsbar instrumentpanel för att underlätta realtidsspårning av robotarna och ett varningssystem utvecklades för att meddela problemen i realtid. För att genomföra studien var denna forskning avsedd att använda en speciell IIOT-programvara Thingworx från PTC-gemenskapen. Forskningen genomfördes med omfattande intervjuer och observation på verkstadsgolvet enligt en kvalitativ analysmetodik. Genom intervjuerna fokuserades de prioriterade enheterna och baserat på slutanvändarens krav visualiserades de valda datataggarna. Vidare har resultaten från forskningen analyserats och diskuterats om hur IIOT-teknik potentiellt skulle kunna gynna en organisation.