Process and methods for the engineering design of the ITER Radial Neutron Camera: the LAISE tool applied to the Ex-Port RNC

Complex engineering projects, characterized by extended lifecycles and intricate interdependencies, are often exposed to unforeseen design challenges at advanced development stages. Traditional Systems Engineering (SE) and Engineering Change Management (ECM) processes, though effective early on, frequently lack the agility and precision needed to integrate major corrective subsystems late in the lifecycle—resulting in cost overruns and schedule delays. This dissertation addresses this limitation through the Late-Stage Add-In via Systems Engineering (LAISE) framework, a structured seven-phase workflow for systematically managing corrective subsystem integration. Its key principles include formalizing performance deviations into requirement gaps, defining Interface Control Contracts, and implementing a targeted Verification & Validation strategy to minimize retesting. The framework operates within a Product Lifecycle Management (PLM)-centric digital environment, leveraging Model-Based Systems Engineering (MBSE) for comprehensive impact analysis. The method’s effectiveness is demonstrated through a case study on the ITER Radial Neutron Camera (RNC). A tolerance chain analysis revealed a critical misalignment risk between the Ex-Port RNC and its optical paths, threatening diagnostic performance. The LAISE framework guided the design and integration of an Alignment System (AS) to resolve this issue. The case study documents the full process—from problem identification to solution—highlighting LAISE’s role in maintaining configuration control, managing interfaces, and ensuring traceability within the ITER ENOVIA PLM system. The research concludes that LAISE provides a validated, disciplined approach to enhancing project resilience to late-stage engineering changes. It contributes a specialized procedural framework to the SE body of knowledge, demonstrating that such integrations can be managed with rigor and control, mitigating the disruptive effects of unforeseen design modifications in complex engineering environments.

I progetti di ingegneria complessa, caratterizzati da lunghi cicli di vita e da intricate interdipendenze tra sistemi, sono spesso soggetti all’emergere di problematiche progettuali impreviste nelle fasi avanzate di sviluppo. I tradizionali processi di Systems Engineering (SE) e di Engineering Change Management (ECM), pur efficaci nelle fasi iniziali, risultano spesso poco agili e mirati nell’integrare sottosistemi correttivi nelle fasi tardive del ciclo di vita, generando costi aggiuntivi e ritardi di programma. Questa ricerca propone il framework Late-Stage Add-In via Systems Engineering (LAISE), una metodologia in sette fasi per la gestione sistematica dell’integrazione di sottosistemi correttivi. I suoi principi chiave comprendono la formalizzazione delle deviazioni prestazionali in gap di requisiti, la definizione di Interface Control Contracts e l’adozione di una strategia mirata di Verification \& Validation per ridurre le attività di retesting. Il framework opera in un ambiente digitale basato su Product Lifecycle Management (PLM), applicando i principi della Model-Based Systems Engineering (MBSE) per un’analisi d’impatto completa. L’efficacia del metodo è dimostrata attraverso un caso di studio sulla ITER Radial Neutron Camera (RNC). Un’analisi delle tolleranze ha evidenziato un rischio critico di disallineamento tra l’Ex-Port RNC e i percorsi ottici, compromettendo le prestazioni diagnostiche. L’applicazione del framework LAISE ha guidato la progettazione e l’integrazione di un Alignment System (AS) per risolvere il problema, garantendo controllo di configurazione, gestione delle interfacce e tracciabilità all’interno del sistema PLM ITER ENOVIA. La ricerca conclude che il metodo LAISE offre un approccio validato e rigoroso per aumentare la resilienza dei progetti rispetto a modifiche ingegneristiche tardive. Contribuisce al corpo di conoscenze della Systems Engineering, fornendo un quadro procedurale che consente di gestire integrazioni complesse con controllo e disciplina, mitigando gli effetti delle modifiche impreviste nei contesti ingegneristici ad alta complessità.