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中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2021）08-0038-04
引言
针对现有CMF设计仅仅停留在设计理念及前期设计分析的层面，并未形成足够可操作、量化可执行的设计体系，也远没有得到设计行业应有的重视程度，CMF设计师也仅仅根据设计经验和个人感觉进行相关的设计工作，并且由于目前可参考的理论材料并不多，仍处于探索阶段。
另外，在航天领域，相关行业应用产品特殊的应用环境与特有的产品特点，例如可靠性、可达性、互换性、维修性等性能要求，都会对产品设计有着严格的约束作用，目前来讲，随着航天领域终端类产品小型化、轻量化的设计需求，以及北斗导航的商业化布局要求，民用市场将进一步打开，如何快速打开民用市场，成为当下航天工业设计及CMF设计需要急需解决的问题。可将CMF设计引入航天领域，并在设计的前期提前介入，在保证产品功能与美学元素平衡的前提下，将色彩、材料、工艺作为一种美学元素，创建不同的色彩、材料、工艺组合的战略决策，实现不同部件的拆卸、维修和回收利用，减少成本的同时减少资源的浪费，从而更好地运用CMF驱动设计的思维方法，通过对功能性产品进行结构与解构，打造航天领域特有的产品风格与品牌形象，同时促进北斗产业市场化应用，加快对北斗导航相关的产业链的资源整合。
一、CMF设计概述
CMF（Color、Material&Finishing）传统意义上是指产品设计中针对色彩、材料与工艺三者的总称，通过对产品外观进行色彩搭配、材料与工艺的运用，以达到最佳的视觉美感和最佳的产品性能。目前，随着CMF设计的不断深入，CMF逐步从传统的产品设计的模式剥离出来，成为连接设计对象和用户并与之交互的深层感知部分。
作为一门设计细分学科，CMF联结了感性与理性的综合价值，从设计美学、色彩学、材料学、人机工程学到设计心理学等，是多学科、时尚趋势、工艺技术、创新材料、审美观念综合的交叉产物，也是现在企业提升内在品牌价值与外在产品形象特征的重要手段。CMF设计师需要从全新的设计视角，探索用户和市场的细分需求，提供创新的产品色彩定义和产品图案设计，设计方案的材质与工艺规划、细化设计手板生产及产品工程方案并收集研究新材料、新工艺、新色彩发展趋势。
在CMF设计中，色彩是产品外观效果呈现的首要视觉元素，也是感官最为显著的部分，千变万化的色彩搭配组合，能够带来不同的视觉效果。而产品表面的色彩计划是借由材料与工艺的选择决定的。材料是产品实现的物质载体，直接对产品的色彩、工艺以及最终的视觉效果产生影响，材料的选择决定了产品结构与制造方式，也决定了可选择的色彩计划与工艺表现，因此，材料的选择为CMF设计提供了更加广阔的设计空间。工艺包括成型工艺与表面处理工艺，是产品成型及外观效果实现的手段，工艺的选择决定了可适用的材料与可实现的色彩，也决定了产品表面的处理效果。
二、CMF设计现状及可行性分析
（一）CMF设计现状
CMF设计作为工业设计的一部分，其不仅可以实现产品视觉美感的提升，包括产品的设计风格、流行趋势，也承载着新兴材料、工艺等创新技术的应用，例如成型工艺、表面处理工艺技术的创新。目前CMF设计对于产品研发与设计中的效用与价值在于：首先，针对色彩体系的研发，包括色彩趋势的解读来提升产品形态区域化美感的可读性、易读性;其次，凭借材料本身的特殊属性来优化与改善产品在特定使用场景下功能的实现效果;最后，通过对材料本身施以肌理质感、纹样图案来增加产品的易用性、触觉感知等。
目前，大多数国内企业并没有形成较为职业化的CMF设计师，也并没有严格意义上的自主创新路径，仍然采用追随策略，以模仿欧美日韩企业的产品材质设计方案为主，缺乏引领市场和消费趋势的能力。CMF设计师在进行方案设计时多依据个人经验和主观感受，并没有切实可行的量化执行的方法和工具，并且目前关于CMF的设计研究成果并不多，可参考的设计方法也乏善可陈，总体处于起步阶段，缺少相对系统的量化推理方法和研究数据支撑。
（二）CMF设计可行性分析
随着近年来感性工学、情感计算、可拓学以及色彩和材料学的不断发展，尤其是大数据、人工智能等新兴技术物种的问世，对于大量数据、图案、纹样、材料样例等元素均可实现方便快捷的理性分析，运用感性工学、可拓学与工业设计专业的深度融合，研究材质的情感化设计方法，实现典型用户情感意象与产品材质设计之间的双向可拓推理，为感性设计、CMF设计和设计方法学提供新的思路和方法，是解决产品设计同质化、准确匹配用户需求、提高设计创新策略等问题的有效途径。
感性工学作为一门新兴的感性与工学相结合的新兴工学学科，是利用现代技术对人的感知过程进行测定、量化和分析，通过分析人的主观感性和个人喜好来设计、制造产品，掌握其中的规律，将人的主观感觉特性转化为感性价值，启发和引导产品的设计变革。最早的感性分析导入工学领域的是日本广岛大学工学部的研究人员，最初的研究方向是在住宅设计中，综合考虑居住者的情感和欲求，研究如何将居住者的感官需求转换为具体化的理性技术。感性工学一经问世，马自达就率先成立感性工学研究室，并将此技术应用于新产品的设计开发中，并在汽车设计领域打开了市场，例如其采用感性工学研发的跑车Miyata（在欧洲被称为MX5），采用软制顶蓬构造以及前翻灯的造型，增加了活泼的性格，形成并延续了跑车的经典元素。此车推出后连续十多年都是世界上最畅销的跑车，于2000年获得吉尼斯纪录，并于2011年累计生产达成90万台，重新刷新其世界上最畅销跑车吉尼斯纪录，截止目前MX5系列共研發4代，见图l。
另外，日本的夏普公司（Sharp）采用感性工学技术，观察用户在使用产品时的行为习惯，研发出一款带有液晶显示而不是传统目镜的摄像录像组合机（VL-Z811D），在摄像机领域获得了巨大的成功，市场份额也从3%增加到24%，见图2。在冰箱领域，夏普同样将感性工学引进，对家庭主妇烹饪时的行为习惯进行了感性意象分析，认识到弯腰取蔬菜的工作负荷远远大于站立时的工作负荷，将传统冰箱冷冻在上层与冷藏在下层的位置进行了对位调整，这一改变也一直引领着现代冰箱的样式布局。 目前色彩体系相对成熟度较材料及工艺的选用要高，例如瑞典NCS色彩体系，在接近2000个NCS的颜色里，通过量化的色彩编号，明确每个颜色中色彩以及黑白的占比，使得颜色加工能够呈现出理想的效果。例如瑞典国家的国旗颜色（如图3）就是采用了NCS标准色：黄色号：S 0580-Y1OR（含义：“S”表示NCS第2版（Second edition），也代表标准色样（Standard）;“0580”表示黑度和彩度，也就是纯黑色占5%，而纯彩色占80%;“YIOR”表示色相，也就是色相为90%的黄色和10%的红）：蓝色号：S 4055-R95B（含义：“4055”表示纯黑色占40%，纯彩色占55%;“R95B”表示5%的红色和95%的蓝色）。这样的色彩编号形式可借鉴吸收于CMF设计中，形成类似“PC1414-9D155（基础创新材料）”这样的生产语言，运用于航天产品设备的设计研发过程中，确保设计效果与生产效果的一致性。
另外，日本的NCD色彩研究体系将不同行业领域的感性意象进行信息化处理，以此来探求人们的心理以及时尚潮流的发展动向，并实现网络化的信息处理。NCD色彩研究体系通过将表达心理色彩体验的代表色与描述感性价值的形象词衔接起来形成配色群组，形成不同意象感觉的配色方案，并对其进行分类，形成色彩形象坐标。这一形象坐标将用户的心理感知与设计实践、用户需求衔接起来，对于色彩设计有着很好的技术指导，如图4、5。
目前感性工学、可拓学、NCS色彩体系以及NCD色彩研究体系等相关理论的研究思路已相对明确，而在CMF设计领域并未形成体系化、可落地、可量化的程度，可将感性工学的理论引入CMF设计行业，其实现的基本路径如下：首先，提取用户在色彩、材料、工艺的情感意象方面的通用关键特征，建立情感与色彩、材料与工艺的相关性以及统一的评价标准;其次，明确情感意象与关键特征之间的量值范围、优先级别，建立评价标准量表;最后，建立用户情感意象与产品CMF设计的双向推导方案，生成特定情感意象的色彩、材料、工艺三要素组合的最优设计方案。这一思路的实现路径能够根据市场最新的色彩、材料及工艺的趋势进行实时的调整规划，能够科学理性地将CMF设计体系的逻辑框架建立起来。
三、基于航天领域CMF设计的策略与方法
（一）航天领域产品的特点及设计现状分析
航天领域产品特殊的使用环境与应用场景，要求所有的导航、通信系统以及其他领域的航天设备有着严格的质量管控，必须保证设备在工作过程中的长寿命、高可靠、强安全以及其他特殊的性能要求，尤其是航天产品的生产对于其加工、配置的精确度要求极高，所以，在产品设计的前期需要根据复杂的工作环境以及特殊的操作场景进行调研分析，尤其是色彩、特殊材料、特殊工艺的要求有着严格的设计要求，例如机载设备在色彩设计方面的相关规定：座舱内的设备和紧固件表面应为无光黑色;座舱以外的设备表面一般应为无光灰色;其外部紧固件（在维修中需经常拆装的）的可见面应和设备表面的颜色形成明显的对比等设计要求。另外，除了航天领域对于可靠性、可达性、安全性及稳定性方面的要求外，对于某些特定的设备会有互换性、维修性方面的要求，尤其是涉及到舱内及舱外单元模块的设计，要求设备的更换与维修迅速、快捷。
而对于CMF设计在航天领域并未形成严格的设计体系，一般均根据客户要求或者设计师本身的感官经验而定，并未进行用户在视觉、触觉等五感环境下产品操作适应性的分析，使其在特殊环境下的操作行为或操作习惯受限，从而引发操作失误或安全问题。目前，航天领域在材料及工艺方面的标准规范也仅仅从材料及工艺本身的特性进行要求，例如，针对材料表面涂覆方面，要求涂镀层应均匀、光洁、美观，不应有气泡、龟裂、凝结、脱落等缺陷，并未将色彩、材料及工艺作为整体来看待，缺乏对其工业设备或应用产品进行深入的CMF层次的分析，例如色彩的冷暖感、膨胀感、轻重感、进退感以及材料及工艺带来的表面质感、粗糙感、柔软度等都会对用户操作行为产生影响。
针对航天领域目前在工业设计、CMF设计方面存在的缺失，进行设计策略与方法的研究，本着量化可执行、可落地的方案进行探究，包括色彩体系的规范、材料及工艺技术层面的创新、创建组合性的战略决策等方面。
（二）色彩设计的策略与方法
1.色彩体系的建立：
随着商业航天的市场开拓与不断发展，航天产品逐渐从军品市场转移到民品市场，而民品市场的产品定位需要更多地面向普通消费者用户，而非专业用户，因此，企业形象识别系统（CI）对于商业航天整体市场的開拓具有重要的作用，色彩识别作为企业形象识别系统的要素之一，需要具备代表自己企业的标准色以实现识别功能，“航天蓝”色彩体系的建立，象征航天电子产品的科技感与现代感，确保企业始终秉持着沉着、冷静、稳定的心态面对多变的竞争市场，在品牌发展过程中树立自己鲜明的识别性。
基于感性工学及NCD色彩研究体系，深入航天特定领域，借助特定的工具与方法，将航天特定用户隐性的感性需求转换为显性的设计元素，建立航天专属的色彩体系，可以科学合理地定义“航天蓝”的色谱范围、配色体系及色彩流行趋势，在日常的色彩设计过程中，可以从定义好的色彩库中进行产品设计的配色、丝印、以及平面、海报、多媒体、品牌推广等视觉输出物，从而通过更科学的方式约束设计师仅凭借感官经验来进行设计工作，同时保障航天应用产品的输出质量与品牌形象的延续性与合理性。
另外，针对航天电子设备，深入特定使用环境进行人机分析，包括环境光线对视知觉的影响及人机操作行为中色彩的识别对应急处置的影响等内容，将产品特殊的使用环境中涉及的色彩功能纳入航天色彩体系的建立，从而丰富整个色彩体系的深度与广度。
2.工程实现：
基于瑞典NCS色彩体系和日本NCD色彩研究体系以及感性工学的理论研究为基础，在产品外观设计及批产加工过程中，可尝试通过色彩编号与色料或者油漆编号一一对应的形式进行色彩体系的构建，并结合工厂实际的色彩调色工程经验，给出对应的浮动空间，将设计语言转化为生产语言，减少出厂效果与预期设计效果差异过大的情况出现，同时减少返厂重修的概率。 （三）材料工艺技术层面的创新
材料是设计造物的基础，是创新与设计的驱动器。可持续设计的发展，要求我们的设计工作必须注重材料思维，以材料为核心，研究和探索材料，尤其是在航天产品的设备，对材料的约束更加严格，而目前材料的选择集中在传统材料上，对材料自身的特性要求约束更高，所以对传统材料性能的升级是目前发展空间比较大的一种创新方式。另外，也可在高新材料上进行设计策略的思考，例如超材料，由于传统材料在设计上暴露的局限性，对材料的综合性能要求更高，发展超越常规的材料性能的设计思路，成为新材料研发的关键点。其次，在材料的选择上，也越来越提倡定制化材料，例如3D打印、4D打印，一方面可以降低材料设计的成本，另一方面更快成形，4D打印还可以实现在新环境的下物体的变形，实现物体的自组装。例如麻省理工的Self-Assembly Lab（自组装实验室）已经研发出能自我组装的桌子、能够在几分钟内快速液体打印的花瓶、灯具等（如图6）。4D打印的问世，将材料与结构的变形设计内置到物料中，简化了设计造物的过程，让物体能自主组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。
与CMF设计相关的技术层面包括成型工艺与表面处理工艺，成型工艺是产品物化的基础，表面处理工艺影响着产品表面质感、色感，在CMF设计的技术层面的创新的关键在于产品成型加工耗时与获取精致的表面质感之间的平衡，例如越细致光滑的加工纹理意味着越长的加工时间和越少的后期打磨需求。而这种平衡的形成需要C、M、F三者的综合作用。所以，CMF技术层面的创新可以带来产品设备的丰富性与多样性，对于航天特殊使用环境下的设备，在充分考虑到使用者的使用习惯及特殊性能的情况下，依据工艺创新可以实现“高颜值”和“轻量化”的工业化产品。例如，微发泡工艺（Foam Pro）的研发可以实现轻量化的要求，与传统注塑工艺相比可减重20%，成型周期可大幅縮减30%，生产效率大幅提升，也可降低50%的锁模力，消除翘曲、缩水等问题。另外，Neal Feay工作室针对制模工艺的创新，实现了表面纹理加工与完成产品设计的完美融合，做到了在各个层级上的经济适用。这些工艺技术层面的创新均可为航天行业的产品设备设计研发提供一定的设计思路，如图了。
（四）创建材料组合的战略决策
基于航天领域相关模块化设备存在着互换性与快速维修性的特点，在进行尺寸外观约束的前提下，还需要在CMF设计层面建立相应的策略与方法。例如组合材料的可拆卸性设计，要保证不同的产品零部件和材料要方便装配和拆卸后进行维修、翻新或循环利用，就必须注重材料结合的方式对产品功能和美学元素平衡方面产生的影响。这种策略来源于产品设计中经常会遇到的一种矛盾：不同的材料通过物理或化学方式一旦融合在一起，结构上就会成为一个整体，变成一个单一产品，但是在产品的使用过程中，有的部件会先损坏，而有的部件则依旧能够使用。这种矛盾就会造成资源的浪费。以通过共注成型工艺设计的牙刷为例：在日常的使用过程中，牙刷毛会先于牙刷柄扭曲变形而损坏，而此时却不能只换牙刷毛而不换刷柄。另外，在处理废弃牙刷过程中，由于回收物流线受到固体杂质的污染，牙刷也无法实现循环再利用。
所以，在进行模块化设备的设计研发时，建立色彩、材料及工艺组合作用时的战略决策，充分考虑产品模块单元的结构与解构方式，避免出现“局部损坏即全部报废”的局面，确保所研发产品设备的互换性与维修性，以及产品的更换效率、回收利用率，实现最大限度的产品价值，节约设计成本，延长产品的生命周期。
总结
CMF设计在产品的设计研发中起着越来越重要的作用，本文基于航天领域特殊的产品特点及特殊的使用环境，进行CMF设计策略与方法的分析研究，从定性推演、量化分析的视角，分别从色彩设计体系的建立、材料及工艺的技术创新、材料组合的战略决策等方面进行了设计分析，通过有效的系统工具对设计元素进行分类、选择，转化为可量化执行的生产语言，实现产品设计中色彩、材料、工艺的量化管理，从而建立可管控的设计管理体系，为未来的航天领域产品的设计研发奠定技术基础。
文章编号：1003-0069（2021）08-0038-04
引言
针对现有CMF设计仅仅停留在设计理念及前期设计分析的层面，并未形成足够可操作、量化可执行的设计体系，也远没有得到设计行业应有的重视程度，CMF设计师也仅仅根据设计经验和个人感觉进行相关的设计工作，并且由于目前可参考的理论材料并不多，仍处于探索阶段。
另外，在航天领域，相关行业应用产品特殊的应用环境与特有的产品特点，例如可靠性、可达性、互换性、维修性等性能要求，都会对产品设计有着严格的约束作用，目前来讲，随着航天领域终端类产品小型化、轻量化的设计需求，以及北斗导航的商业化布局要求，民用市场将进一步打开，如何快速打开民用市场，成为当下航天工业设计及CMF设计需要急需解决的问题。可将CMF设计引入航天领域，并在设计的前期提前介入，在保证产品功能与美学元素平衡的前提下，将色彩、材料、工艺作为一种美学元素，创建不同的色彩、材料、工艺组合的战略决策，实现不同部件的拆卸、维修和回收利用，减少成本的同时减少资源的浪费，从而更好地运用CMF驱动设计的思维方法，通过对功能性产品进行结构与解构，打造航天领域特有的产品风格与品牌形象，同时促进北斗产业市场化应用，加快对北斗导航相关的产业链的资源整合。
一、CMF设计概述
CMF（Color、Material&Finishing）传统意义上是指产品设计中针对色彩、材料与工艺三者的总称，通过对产品外观进行色彩搭配、材料与工艺的运用，以达到最佳的视觉美感和最佳的产品性能。目前，随着CMF设计的不断深入，CMF逐步从传统的产品设计的模式剥离出来，成为连接设计对象和用户并与之交互的深层感知部分。
作为一门设计细分学科，CMF联结了感性与理性的综合价值，从设计美学、色彩学、材料学、人机工程学到设计心理学等，是多学科、时尚趋势、工艺技术、创新材料、审美观念综合的交叉产物，也是现在企业提升内在品牌价值与外在产品形象特征的重要手段。CMF设计师需要从全新的设计视角，探索用户和市场的细分需求，提供创新的产品色彩定义和产品图案设计，设计方案的材质与工艺规划、细化设计手板生产及产品工程方案并收集研究新材料、新工艺、新色彩发展趋势。
在CMF设计中，色彩是产品外观效果呈现的首要视觉元素，也是感官最为显著的部分，千变万化的色彩搭配组合，能够带来不同的视觉效果。而产品表面的色彩计划是借由材料与工艺的选择决定的。材料是产品实现的物质载体，直接对产品的色彩、工艺以及最终的视觉效果产生影响，材料的选择决定了产品结构与制造方式，也决定了可选择的色彩计划与工艺表现，因此，材料的选择为CMF设计提供了更加广阔的设计空间。工艺包括成型工艺与表面处理工艺，是产品成型及外观效果实现的手段，工艺的选择决定了可适用的材料与可实现的色彩，也决定了产品表面的处理效果。
二、CMF设计现状及可行性分析
（一）CMF设计现状
CMF设计作为工业设计的一部分，其不仅可以实现产品视觉美感的提升，包括产品的设计风格、流行趋势，也承载着新兴材料、工艺等创新技术的应用，例如成型工艺、表面处理工艺技术的创新。目前CMF设计对于产品研发与设计中的效用与价值在于：首先，针对色彩体系的研发，包括色彩趋势的解读来提升产品形态区域化美感的可读性、易读性;其次，凭借材料本身的特殊属性来优化与改善产品在特定使用场景下功能的实现效果;最后，通过对材料本身施以肌理质感、纹样图案来增加产品的易用性、触觉感知等。
目前，大多数国内企业并没有形成较为职业化的CMF设计师，也并没有严格意义上的自主创新路径，仍然采用追随策略，以模仿欧美日韩企业的产品材质设计方案为主，缺乏引领市场和消费趋势的能力。CMF设计师在进行方案设计时多依据个人经验和主观感受，并没有切实可行的量化执行的方法和工具，并且目前关于CMF的设计研究成果并不多，可参考的设计方法也乏善可陈，总体处于起步阶段，缺少相对系统的量化推理方法和研究数据支撑。
（二）CMF设计可行性分析
随着近年来感性工学、情感计算、可拓学以及色彩和材料学的不断发展，尤其是大数据、人工智能等新兴技术物种的问世，对于大量数据、图案、纹样、材料样例等元素均可实现方便快捷的理性分析，运用感性工学、可拓学与工业设计专业的深度融合，研究材质的情感化设计方法，实现典型用户情感意象与产品材质设计之间的双向可拓推理，为感性设计、CMF设计和设计方法学提供新的思路和方法，是解决产品设计同质化、准确匹配用户需求、提高设计创新策略等问题的有效途径。
感性工学作为一门新兴的感性与工学相结合的新兴工学学科，是利用现代技术对人的感知过程进行测定、量化和分析，通过分析人的主观感性和个人喜好来设计、制造产品，掌握其中的规律，将人的主观感觉特性转化为感性价值，启发和引导产品的设计变革。最早的感性分析导入工学领域的是日本广岛大学工学部的研究人员，最初的研究方向是在住宅设计中，综合考虑居住者的情感和欲求，研究如何将居住者的感官需求转换为具体化的理性技术。感性工学一经问世，马自达就率先成立感性工学研究室，并将此技术应用于新产品的设计开发中，并在汽车设计领域打开了市场，例如其采用感性工学研发的跑车Miyata（在欧洲被称为MX5），采用软制顶蓬构造以及前翻灯的造型，增加了活泼的性格，形成并延续了跑车的经典元素。此车推出后连续十多年都是世界上最畅销的跑车，于2000年获得吉尼斯纪录，并于2011年累计生产达成90万台，重新刷新其世界上最畅销跑车吉尼斯纪录，截止目前MX5系列共研發4代，见图l。
另外，日本的夏普公司（Sharp）采用感性工学技术，观察用户在使用产品时的行为习惯，研发出一款带有液晶显示而不是传统目镜的摄像录像组合机（VL-Z811D），在摄像机领域获得了巨大的成功，市场份额也从3%增加到24%，见图2。在冰箱领域，夏普同样将感性工学引进，对家庭主妇烹饪时的行为习惯进行了感性意象分析，认识到弯腰取蔬菜的工作负荷远远大于站立时的工作负荷，将传统冰箱冷冻在上层与冷藏在下层的位置进行了对位调整，这一改变也一直引领着现代冰箱的样式布局。 目前色彩体系相对成熟度较材料及工艺的选用要高，例如瑞典NCS色彩体系，在接近2000个NCS的颜色里，通过量化的色彩编号，明确每个颜色中色彩以及黑白的占比，使得颜色加工能够呈现出理想的效果。例如瑞典国家的国旗颜色（如图3）就是采用了NCS标准色：黄色号：S 0580-Y1OR（含义：“S”表示NCS第2版（Second edition），也代表标准色样（Standard）;“0580”表示黑度和彩度，也就是纯黑色占5%，而纯彩色占80%;“YIOR”表示色相，也就是色相为90%的黄色和10%的红）：蓝色号：S 4055-R95B（含义：“4055”表示纯黑色占40%，纯彩色占55%;“R95B”表示5%的红色和95%的蓝色）。这样的色彩编号形式可借鉴吸收于CMF设计中，形成类似“PC1414-9D155（基础创新材料）”这样的生产语言，运用于航天产品设备的设计研发过程中，确保设计效果与生产效果的一致性。
另外，日本的NCD色彩研究体系将不同行业领域的感性意象进行信息化处理，以此来探求人们的心理以及时尚潮流的发展动向，并实现网络化的信息处理。NCD色彩研究体系通过将表达心理色彩体验的代表色与描述感性价值的形象词衔接起来形成配色群组，形成不同意象感觉的配色方案，并对其进行分类，形成色彩形象坐标。这一形象坐标将用户的心理感知与设计实践、用户需求衔接起来，对于色彩设计有着很好的技术指导，如图4、5。
目前感性工学、可拓学、NCS色彩体系以及NCD色彩研究体系等相关理论的研究思路已相对明确，而在CMF设计领域并未形成体系化、可落地、可量化的程度，可将感性工学的理论引入CMF设计行业，其实现的基本路径如下：首先，提取用户在色彩、材料、工艺的情感意象方面的通用关键特征，建立情感与色彩、材料与工艺的相关性以及统一的评价标准;其次，明确情感意象与关键特征之间的量值范围、优先级别，建立评价标准量表;最后，建立用户情感意象与产品CMF设计的双向推导方案，生成特定情感意象的色彩、材料、工艺三要素组合的最优设计方案。这一思路的实现路径能够根据市场最新的色彩、材料及工艺的趋势进行实时的调整规划，能够科学理性地将CMF设计体系的逻辑框架建立起来。
三、基于航天领域CMF设计的策略与方法
（一）航天领域产品的特点及设计现状分析
航天领域产品特殊的使用环境与应用场景，要求所有的导航、通信系统以及其他领域的航天设备有着严格的质量管控，必须保证设备在工作过程中的长寿命、高可靠、强安全以及其他特殊的性能要求，尤其是航天产品的生产对于其加工、配置的精确度要求极高，所以，在产品设计的前期需要根据复杂的工作环境以及特殊的操作场景进行调研分析，尤其是色彩、特殊材料、特殊工艺的要求有着严格的设计要求，例如机载设备在色彩设计方面的相关规定：座舱内的设备和紧固件表面应为无光黑色;座舱以外的设备表面一般应为无光灰色;其外部紧固件（在维修中需经常拆装的）的可见面应和设备表面的颜色形成明显的对比等设计要求。另外，除了航天领域对于可靠性、可达性、安全性及稳定性方面的要求外，对于某些特定的设备会有互换性、维修性方面的要求，尤其是涉及到舱内及舱外单元模块的设计，要求设备的更换与维修迅速、快捷。
而对于CMF设计在航天领域并未形成严格的设计体系，一般均根据客户要求或者设计师本身的感官经验而定，并未进行用户在视觉、触觉等五感环境下产品操作适应性的分析，使其在特殊环境下的操作行为或操作习惯受限，从而引发操作失误或安全问题。目前，航天领域在材料及工艺方面的标准规范也仅仅从材料及工艺本身的特性进行要求，例如，针对材料表面涂覆方面，要求涂镀层应均匀、光洁、美观，不应有气泡、龟裂、凝结、脱落等缺陷，并未将色彩、材料及工艺作为整体来看待，缺乏对其工业设备或应用产品进行深入的CMF层次的分析，例如色彩的冷暖感、膨胀感、轻重感、进退感以及材料及工艺带来的表面质感、粗糙感、柔软度等都会对用户操作行为产生影响。
针对航天领域目前在工业设计、CMF设计方面存在的缺失，进行设计策略与方法的研究，本着量化可执行、可落地的方案进行探究，包括色彩体系的规范、材料及工艺技术层面的创新、创建组合性的战略决策等方面。
（二）色彩设计的策略与方法
1.色彩体系的建立：
随着商业航天的市场开拓与不断发展，航天产品逐渐从军品市场转移到民品市场，而民品市场的产品定位需要更多地面向普通消费者用户，而非专业用户，因此，企业形象识别系统（CI）对于商业航天整体市场的開拓具有重要的作用，色彩识别作为企业形象识别系统的要素之一，需要具备代表自己企业的标准色以实现识别功能，“航天蓝”色彩体系的建立，象征航天电子产品的科技感与现代感，确保企业始终秉持着沉着、冷静、稳定的心态面对多变的竞争市场，在品牌发展过程中树立自己鲜明的识别性。
基于感性工学及NCD色彩研究体系，深入航天特定领域，借助特定的工具与方法，将航天特定用户隐性的感性需求转换为显性的设计元素，建立航天专属的色彩体系，可以科学合理地定义“航天蓝”的色谱范围、配色体系及色彩流行趋势，在日常的色彩设计过程中，可以从定义好的色彩库中进行产品设计的配色、丝印、以及平面、海报、多媒体、品牌推广等视觉输出物，从而通过更科学的方式约束设计师仅凭借感官经验来进行设计工作，同时保障航天应用产品的输出质量与品牌形象的延续性与合理性。
另外，针对航天电子设备，深入特定使用环境进行人机分析，包括环境光线对视知觉的影响及人机操作行为中色彩的识别对应急处置的影响等内容，将产品特殊的使用环境中涉及的色彩功能纳入航天色彩体系的建立，从而丰富整个色彩体系的深度与广度。
2.工程实现：
基于瑞典NCS色彩体系和日本NCD色彩研究体系以及感性工学的理论研究为基础，在产品外观设计及批产加工过程中，可尝试通过色彩编号与色料或者油漆编号一一对应的形式进行色彩体系的构建，并结合工厂实际的色彩调色工程经验，给出对应的浮动空间，将设计语言转化为生产语言，减少出厂效果与预期设计效果差异过大的情况出现，同时减少返厂重修的概率。 （三）材料工艺技术层面的创新
材料是设计造物的基础，是创新与设计的驱动器。可持续设计的发展，要求我们的设计工作必须注重材料思维，以材料为核心，研究和探索材料，尤其是在航天产品的设备，对材料的约束更加严格，而目前材料的选择集中在传统材料上，对材料自身的特性要求约束更高，所以对传统材料性能的升级是目前发展空间比较大的一种创新方式。另外，也可在高新材料上进行设计策略的思考，例如超材料，由于传统材料在设计上暴露的局限性，对材料的综合性能要求更高，发展超越常规的材料性能的设计思路，成为新材料研发的关键点。其次，在材料的选择上，也越来越提倡定制化材料，例如3D打印、4D打印，一方面可以降低材料设计的成本，另一方面更快成形，4D打印还可以实现在新环境的下物体的变形，实现物体的自组装。例如麻省理工的Self-Assembly Lab（自组装实验室）已经研发出能自我组装的桌子、能够在几分钟内快速液体打印的花瓶、灯具等（如图6）。4D打印的问世，将材料与结构的变形设计内置到物料中，简化了设计造物的过程，让物体能自主组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。
与CMF设计相关的技术层面包括成型工艺与表面处理工艺，成型工艺是产品物化的基础，表面处理工艺影响着产品表面质感、色感，在CMF设计的技术层面的创新的关键在于产品成型加工耗时与获取精致的表面质感之间的平衡，例如越细致光滑的加工纹理意味着越长的加工时间和越少的后期打磨需求。而这种平衡的形成需要C、M、F三者的综合作用。所以，CMF技术层面的创新可以带来产品设备的丰富性与多样性，对于航天特殊使用环境下的设备，在充分考虑到使用者的使用习惯及特殊性能的情况下，依据工艺创新可以实现“高颜值”和“轻量化”的工业化产品。例如，微发泡工艺（Foam Pro）的研发可以实现轻量化的要求，与传统注塑工艺相比可减重20%，成型周期可大幅縮减30%，生产效率大幅提升，也可降低50%的锁模力，消除翘曲、缩水等问题。另外，Neal Feay工作室针对制模工艺的创新，实现了表面纹理加工与完成产品设计的完美融合，做到了在各个层级上的经济适用。这些工艺技术层面的创新均可为航天行业的产品设备设计研发提供一定的设计思路，如图了。
（四）创建材料组合的战略决策
基于航天领域相关模块化设备存在着互换性与快速维修性的特点，在进行尺寸外观约束的前提下，还需要在CMF设计层面建立相应的策略与方法。例如组合材料的可拆卸性设计，要保证不同的产品零部件和材料要方便装配和拆卸后进行维修、翻新或循环利用，就必须注重材料结合的方式对产品功能和美学元素平衡方面产生的影响。这种策略来源于产品设计中经常会遇到的一种矛盾：不同的材料通过物理或化学方式一旦融合在一起，结构上就会成为一个整体，变成一个单一产品，但是在产品的使用过程中，有的部件会先损坏，而有的部件则依旧能够使用。这种矛盾就会造成资源的浪费。以通过共注成型工艺设计的牙刷为例：在日常的使用过程中，牙刷毛会先于牙刷柄扭曲变形而损坏，而此时却不能只换牙刷毛而不换刷柄。另外，在处理废弃牙刷过程中，由于回收物流线受到固体杂质的污染，牙刷也无法实现循环再利用。
所以，在进行模块化设备的设计研发时，建立色彩、材料及工艺组合作用时的战略决策，充分考虑产品模块单元的结构与解构方式，避免出现“局部损坏即全部报废”的局面，确保所研发产品设备的互换性与维修性，以及产品的更换效率、回收利用率，实现最大限度的产品价值，节约设计成本，延长产品的生命周期。
总结
CMF设计在产品的设计研发中起着越来越重要的作用，本文基于航天领域特殊的产品特点及特殊的使用环境，进行CMF设计策略与方法的分析研究，从定性推演、量化分析的视角，分别从色彩设计体系的建立、材料及工艺的技术创新、材料组合的战略决策等方面进行了设计分析，通过有效的系统工具对设计元素进行分类、选择，转化为可量化执行的生产语言，实现产品设计中色彩、材料、工艺的量化管理，从而建立可管控的设计管理体系，为未来的航天领域产品的设计研发奠定技术基础。