随着汽车行业竞争的不断加剧,产品生产需高效率、低成本才能快速占据市场先机。发动机作为汽车的核心关键部件,很大程度上决定着汽车性能的优劣。发动机缸盖是发动机的主要零件,若其生产线效率低下、成本高昂,将严重削弱在汽车制造行业的竞争力。发动机缸盖生产线是由设备和缓冲区组成的复杂系统,其性能由设备和缓冲区共同决定,为防止因设备故障造成生产线停产,企业对该生产线的可用度性能要求极高。加工中心作为发动机缸盖生产线的主要加工设备,其老化过程将导致生产性能退化,进而表现出多态性特征。缓冲区作为发动机缸盖生产线主要组成部分,它能有效缓解设备性能变化及生产率差异对生产线的影响,使各工位更加独立的工作。本文以某企业发动机缸盖生产线为研究对象,基于生产线多状态生产设备性能分析,开展缓冲区优化策略和设备维护策略的研究。首先,分析了发动机缸盖生产线多状态生产设备加工中心的生产性能。本文结合生产设备加工中心现场数据,建立了其故障率和维修率模型;并基于马尔科夫理论,对多状态生产设备的可用度性能进行求解,完成了发动机缸盖生产线设备层面的分析研究。其次,建立了考虑设备多状态和缓冲区配置成本的发动机缸盖生产线缓冲区优化模型。在多状态生产设备可用度性能分析的基础上,同时基于泊松理论对缓冲区库存容量变化进行分析,并采用通用发生函数法（Universal generating function,UGF）建立了发动机缸盖生产线可用度性能模型;进一步考虑缓冲区配置过程中所产生的成本因素,最终建立了缓冲区配置的多目标优化模型,并使用NSGA-II算法对模型进行求解。然后,建立了面向可用度的发动机缸盖生产线关键设备维护策略模型。对发动机缸盖生产线关键设备可用度进行分析,考虑事后维修和预防性维护两种情况,建立了发动机缸盖生产线中关键工位生产设备维护模型,并基于多目标粒子群算法进行求解,在满足可用度要求的前提下,尽可能降低维护成本。最后,结合某企业发动机缸盖生产线实际,分别对多状态生产设备性能、缓冲区优化模型和关键设备维护模型进行案例分析,验证了本文模型和方法的有效性和实用性。