智能船舶背景下船长视角的人机协同管理体系探析

摘要：针对船舶智能化发展带来的核心挑战，基于船长视角，提出人机协同管理体系框架。其核心是构建以人为中心的管理体系，并推动船长角色向领导者、沟通者与赋能者转型。该体系提供可操作的管理工具，能有效提升船员的情境感知、应急决策与团队协作能力，从而降低过度依赖自动化的风险。最后得出结论，船长卓越的管理能力是航行安全高效的基石。

关键词：智能船舶；船长；人机协同管理体系；航行安全；船舶管理

 一、引言

2025年，全球首艘集远程遥控、自主航行与教学实训于一体的智能船舶“新红专”轮成功完成狭窄水道自主航行测试[1]，这不仅是一项航海技术方面的突破，更标志着远洋航运智能化探索进入深水区。现代远洋货轮已广泛装备了高度集成的驾驶台系统、电子海图显示与信息系统、自动动力定位系统、能效管理系统、无人机舱监控系统及自动避碰系统等尖端系统。这些“智能器官”显著提升了航行效率 ( 如通过优化航线降低油耗 )，增强了安全性 ( 如通过实时监控预警减少人为失误 )，并提升了船员工作生活的舒适性。人工智能正在深刻重塑船舶的航行、管理与维护模式[2]。然而，对高度集成与自动化系统的过度依赖也可能削弱航海者的核心能力：情境意识弱化——自动化控制导致驾驶员的态势感知能力下降；操作技能退化——依赖自动舵致使船员手动操舵、天文导航等能力退化；警报疲劳——繁杂不清的报警使船员反应迟钝；人机交互失误——界面复杂或理解偏差引发船员误操作。更严峻的是，系统突发失效 ( 如综合导航瘫痪或传感器故障 ) 会瞬间暴露并放大船员应急处置能力不足的短板。

在此背景下，船长的角色定位正在重塑，其需统筹由人与智能系统构成的整体生态系统，成为驾驭技术工具、协调团队运作、保障系统可靠性的总设计师。 船长的价值不再仅限于掌舵，而更在于构建高效安全的协同机制，将技术红利切实转化为航行安全保障。本文基于笔者长期实践经验，探究智能船舶背景下，船长应如何提升人机协同管理水平。为此，本文将系统探讨如何构建以人为中心的人机协同管理体系，涵盖制定清晰可操作的协同规程、建立并执行“技能保鲜”机制、实施警报动态分级管理以及强化应急措施预案。文中分享具体的管理工具与实践案例，旨在为同行提供避险固安的实用方案，确保智能时代的航行既高效又安全可靠。

 二、智能船舶背景下船长管理模式面临的挑战

智能船舶技术在重塑航行模式的同时，也给船长的管理工作带来了挑战。作为保障航行安全的最终责任人，船长必须认识到：高度集成与自动化系统并不能使船长“高枕无忧”，反而在多个层面催生了新的风险点，给传统管理模式带来严峻考验。

 1.依赖“黑箱”与情境意识弱化

先进的智能航行系统虽然可以减轻船员的体力负荷，却也像一层“智能面纱”，模糊了船员对船舶动态、环境及系统决策逻辑的理解。驾驶员可能习惯于监控屏幕参数，而对海况的细微变化变得迟钝。当发生边界情况 ( 如复杂避碰、恶劣海况 ) 需人工紧急接管系统时，驾驶员情境意识缺失可能导致其判断滞后或失误。船长面临的核心问题是如何在智能系统运行期间，确保驾驶员仍能保持高度警觉和情境感知能力，并使船员深刻理解系统的能力边界与固有“盲区”，牢记过度依赖“黑箱”会削弱关键应变能力。

 2.警报疲劳与关键信息淹没

为船舶配备大量传感器和监控系统的本意是提升安全性，却常导致警报此起彼伏。大量低优先级、重复甚至误报警告充斥驾驶台，分散了船员的注意力。陈驰航[3]通过研究指出，界面信息量激增 ( 显示复杂度 ) 和操作逻辑烦琐 ( 控制复杂度 ) 会显著增加船员的认知和生理负荷。长期信息轰炸易使船员麻木 ( 警报疲劳 )，对生死攸关的危险信号 ( 如关键设备失效、紧迫碰撞 ) 反应迟钝或容易忽视。船长的管理难点在于，如何科学优化报警系统，使其分级清晰、信息明确、指向性强，并训练船员能够在多重警报干扰下快速识别与响应危险信号。

 3.操作技能退化与“动手能力”危机

自动舵、电子海图、集成机舱监控的普及，使传统航海技能 ( 如手动操舵、天文定位、纸质海图使用、传统轮机操控 ) 几乎“无用武之地”。然而，郝祥军等[4]强调，人机协同正从“交互”向“交往”演变，但机器认知 ( 数据驱动决策 ) 不能替代人类在复杂情境下作出综合判断和直接操作。当船舶系统突发故障 ( 如舵机失灵、GPS信号异常 )、遭遇极端海况或需高精度靠离泊时，船员生疏的手动技能将成为重大安全隐患。因此，船长必须着力于在日常管理中设计并强制执行有效的技能训练与评估机制，同时积极探索在资源有限的船舶环境中组织高效且贴近实战的演练方法。

 4.人机交互失误与沟通障碍

系统界面是否友好直观？操作流程是否复杂？信息显示是否清晰无歧义？陈驰航[3]的研究进一步指出，操作逻辑不清、控件抽象等界面控制问题显著加重了船员的认知负担，是诱发船员操作失误的主要因素。围绕智能系统的操作，不同岗位 ( 驾驶台团队、驾驶台和机舱之间 ) 船员也可能因状态理解不一致、意图传达不清产生沟通障碍。因此船长必须建立并固化针对智能系统的标准操作程序与沟通协议， 以及系统化提升船员对系统原理、功能边界和操作的理解与熟练程度，以确保人机、人人交互的顺畅无误。

以上四大挑战相互交织，揭示了在智能船舶时代，单纯依赖技术无法保障绝对安全。过度自动化会削弱人的核心能力，信息过载会麻痹人的警觉性，技能生疏会瓦解人的应急基础，交互不畅则可能直接引发事故。船长必须直面这些与技术伴生的“新脆弱性”，而这也正是构建人机协同管理体系的出发点。

 三、人机协同管理体系构建

为构建人机协同管理体系，笔者提出以下几方面措施建议。下述管理策略与实操案例，主要源于笔者在配备高度集成驾驶台系统、能效管理系统及自动化机舱监控系统的现代化远洋货轮上的管理实践。

 ( 一 ) 构建清晰可操作的协同规程

人机协同的核心在于明确操作人员的责任边界与操作标准。为此，笔者在船舶管理实践中制定了《智能及自动化设备操作授权规程》，明确规定在以下情境中必须将设备切换至手动模式或双人监控模式：进出港、复杂水域 ( 如马六甲海峡 )、能见度不良、交通密度≥12艘次/h、系统出现三级以上报警。规程详细规定了模式转换流程：由值班驾驶员发起切换请求，经船长或轮机长现场确认风险等级后，由操作人员执行切换并完整记录于电子日志。例如，2023年船舶穿越南海台风边缘时，操作人员依据该规程提前2 h转入手动操舵，成功规避了自动舵突发偏航险情。

交叉核查是防范错误发生的重要手段。针对航线设定、航速调整等12项高风险操作，笔者在船舶管理实践中推行了“双人背靠背核查”机制，并配套设计了智能及自动化操作核查清单 ( 见表1 )。该清单要求二副与三副独立验证电子海图转向点坐标、自动识别系统安全距离参数等重要数据。例如，2024年某航次中，船员在执行该核查机制时及时发现了电子海图系统因数据延迟导致的转向点偏移误差，从而避免了搁浅风险。

表1  智能及自动化操作核查清单 ( 节选 )

定期进行系统健康检查可为船舶安全运行提供保障。为此，笔者主导设计了智能及自动化系统日检表，该表涵盖导航传感器数据一致性校验、网络冗余切换功能测试等20项指标，可及时有效地防止小故障演变为大问题，显著降低维修成本和运营损失。例如，在2023年第四季度例行检查中，船员利用该表对比燃油流量计读数与主机功率曲线后发现偏差，及时预警了燃油系统的泄漏。

 ( 二 ) 建立并执行“技能保鲜”机制

人机协同过程中，应防止船员因依赖设备自动化而导致操作技能退化。为此，一套系统化的“技能保鲜”机制被建立并强制执行，其中的首要环节是常态化实操演练：在安全水域，驾驶员每月必须完成至少30 min的手动操舵训练， 并在雷达杂波抑制环境下进行手动目标标绘；轮机员则需反复演练主机应急切换流程，目标是在紧急情况下能迅速缩短切换时间，确保船舶动力系统可控。该机制的价值在2024年船舶执行日本海航行任务时得到充分体现：当模拟电罗经故障场景被触发时，大副凭借扎实的手动导航技能，仅依靠磁罗经便成功引导船舶安全穿越了一段复杂的狭水道。对于极端条件下的应急处置能力，则通过桌面推演来锤炼，如利用便携式模拟设备模拟全船断电伴随电子海图黑屏等危险场景。在2023年的某次推演中，团队在失去主要电子导航手段后，熟练运用纸质海图和六分仪进行定位，最终将定位精度维持在可控范围内，有效验证了传统备份手段的可靠性和团队在极端条件下优秀的应急处置能力。

深度认知原理是理解系统边界的关键。为深入理解智能系统的能力边界，笔者所在船舶定期邀请设备厂商工程师登船或通过在线方式开展培训。得益于平时的培训，轮机部工作人员在2024年的一次航行中敏锐地发现了问题：燃油优化系统因一个水温传感器的微小漂移导致了能效误判。工作人员及时干预修正，有效避免了持续的燃油浪费，充分体现了“知其所以然”的实战价值[5]。

 ( 三 ) 实施警报动态分级管理

针对警报过载会削弱船员情境意识的问题，笔者利用系统既有分级功能，推行了基于航行阶段的警报分级处置策略，如表2所示。实践表明，该动态分级管理策略有效降低了警报总体频次，使驾驶员得以将更多注意力集中于高优先级警报 ( 如碰撞风险 ) 和重要航行决策。

表2  基于航行阶段的警报分级处置策略表

 ( 四 ) 强化应急措施预案

智能系统的可靠性需在其突发失效时验证。为此编制的《智能及自动化失效应急手册》聚焦三类故障场景：单系统故障 ( 如电子海图黑屏 ) 时，执行备份纸质海图并与雷达图像叠加定位的标准流程；存在网络瘫痪风险时，切换至独立控制的应急操舵系统；全自动化系统失效时，采用“语音指令接力”机制——船长口述舵令，舵工大声复诵确认后手动执行，确保指令传递零歧义。该机制的实战价值在2023年一次突发状况中得到充分体现：船舶的卫星通信完全中断持续8 h，依靠这套清晰的口令接力流程， 全船在失去智能系统支持的情况下安全航行直至系统恢复。

实践证明，人机协同管理体系绝非技术的简单叠加，而是船长主导的“能力融合”。通过规程明确权责边界 ( When )，通过训练保持核心技能 ( How )，通过警报优化聚焦关键信息 ( What )，最终将智能系统转化为船长决策的“增强插件”[6]。即使智能系统在陆地操控室发出指令，船长仍需保持对海况的“肌肤感知”——这是任何传感器都无法复制的终极决策依据[7]。

 四、智能船舶时代船长的角色重塑

在智能船舶时代，船长的角色被重塑为组织人机协同的领导者、凝聚团队力量的沟通者与激发船员潜能的赋能者，为此船长需做好以下工作。

首先，营造学习型文化氛围。船长需营造开放互信的文化氛围，鼓励船员报告人机交互中的疑惑、失误或隐患。坚持“无责备” ( 非故意违规 ) 原则，将失误视为改进机会，组织团队分析讨论，从实际案例中提炼经验教训，共同完善船舶操作流程。通过营造学习型文化氛围，推动人机协同管理体系持续迭代，提升船舶智能系统的可靠性。

其次，保障有效沟通与协作。船长须清晰传达人机协同管理体系的操作边界与管理要求，促进驾驶台团队内部系统状态、 操作接管方面的实时沟通，并强化驾驶台与机舱的联动，确保设备状态、风险预警等信息无缝衔接，实现跨部门协同决策。

再次，持续学习并加强技术洞察。面对快速迭代的智能技术，船长必须保持求知欲与技术敏锐度，主动学习系统原理与失效模式，关注行业动态、事故通报及技术通告 ( 如MASS规则进展 )。唯有深入理解技术边界，船长才能在复杂情境下精准决策并有效指导船员。有研究指出，船员的适任能力需动态适配技术发展[8]，而船长的学习能力更是标杆。

最后，加强船员能力与信心培养。船长应通过开展针对性培训 ( 如警报响应、应急接管 )、渐进式授权 ( 在可控范围内赋予船员操作责任 ) 以及建立信任感，切实提升船员操作设备与应对突发状况的能力与信心。其目标是促使船员从被动的系统监视者转变为主动的参与者，将船员经验转化为系统运行的可靠保障，以契合人机系统链接经验与数据的本质属性。

 五、结语

本文提出的以人为中心的人机协同管理体系以及船长作为领导者、沟通者、赋能者的角色重塑，充分印证了智能时代航行的安全高效最终依赖于船长卓越的管理能力。展望未来，亟须行业各方协同努力：船东与船舶管理公司需支持船长实践人机协同管理体系并优化系统设计；设备商应持续提升用户体验；培训机构须强化船长在智能环境中的核心能力训练。同时，鼓励船长群体积极分享实践经验，共同提升人机协同管理水平，引领智能化航海的安全航程。

参考文献：

[1] 张蕴.“新红专”轮:提供海上智驾中国方案[N].科技日报,2025-07-01(5).

[2] 张永兰.人工智能在航运业的应用与挑战[J].珠江水运,2025(3):141-143.

[3] 陈驰航.数字化人机界面复杂度对人因失误的影响研究[J].价值工程,2024,43(8):163-165.

[4] 郝祥军,顾小清.从交互到交往:人机协同认知的形态演进与未来审思[J].电化教育研究,2025(7):33-40.

[5] 张继红,潘静虹,张涛,等.船员培训质量提升策略分析和路径研究[J].中国水运,2025(5):47-48.

[6] 沈倩,刘俊娜,杨菁.经验知识嵌入算法决策:人机协同决策的模型构建与公共价值实现[J].电子科技大学学报(社科版),2025,27(4):90-101.

[7] SATO K,冯梓星,胡飞.设计研究与设计知识[J].包装工程,2020,41(4):1-9.

[8] 周巍,胡思维,赵振宇,等.智能船舶船员培养现状及对策建议[J].中国海事,2025(6):17-20.

作者简介：

刘德乾，福建省海运集团有限责任公司，高级船长。

本文刊发于《世界海运》2025年第11期，转发须注明作者和原文出处。