针对现实混流装配线上各工作站内设备闲置/超载的成本不同的问题,在传统的最小化闲置/辅助工作总成本目标的基础上,考虑不同工作站内设备闲置/超载成本的差异,建立了以改进的最小化工作站闲置/超载总成本、产品变化率和产品切换总时间为目标的多目标优化模型,并设计一种改进多目标猫群优化算法进行求解。提出一种基于线性混合比率的猫行为模式选择方法,以提高算法前期的全局搜索能力和后期的局部寻优能力;提出能生成分布广泛的候选个体、基于多样化搜寻算子的改进搜寻模式,拓展算法的搜索空间,提高算法的全局搜索能力。运用基准实例对所提算法与第二代非支配排序遗传算法、多目标粒子群算法、第二代强度Pareto进化算法进行比较,结果表明所提算法在解的收敛性、分布性和Pareto解的搜索能力上均具有优势。将该算法用于求解某实例企业的混流装配线排序问题,为车间调度人员的决策提供了多样化的选择,且优于车间已有方法的求解结果。