20世纪90年代以来，供应链管理改变了企业的竞争方式，尤其是随着经济全球化的发展，企业不再是单对单的竞争，而是以核心企业为主导的供应链与供应链的竞争。如何实现港口供应链全局优化的同时，有效协同各成员企业的个体利益，使港口供应链的整体收益与成员企业的局部收益均达到满意程度，是港口供应链管理的关键。因此，优化港口供应链运营非常重要。首先，在对国内外供应链、港口供应链研究现状分析的基础上，进一步明确供应链理论在港口企业的应用现状以及存在问题。其次，在对港口企业现状深入调研分析的基础上，研究了港口供应链管理的模式，然后又指出港口供应链具有层次性，不同的供应链成员处于不同的决策层次，拥有不同的决策权力和决策范围，且他们之间的决策是相互依赖、相互影响。因此，选择具有阶层性的双层规划理论来研究港口供应链运营优化问题，双层规划可以有效解决具有层次性、约束条件的博弈问题。然后，本文系统分析了港口供应链运营的现状，目前港口普遍采用的是分布式港口供应链管理模式，它可以实现供应链的局部最优。当看到分布式港口供应链管理存在缺陷，我们引入协同式港口供应链管理，协同管理模式能够实现港口供应链的整体最优。对这两种模式下的港口供应链运营优化建立双层规划模型，并进行定量分析。最后，在秦皇岛港口的实证研究中，建立以秦皇岛港为核心企业的港口供应链，并以内贸集装箱运输为例，具体解决两个港口与两个货主之间博弈，并将结果进行对比分析，据此对秦皇岛港未来的港口供应链发展提出了战略展望。