Artem

$smple = array(
    'vagon' => 'длинный',
    'kaska' => 'Большая'
);

$array_product = array(
    'vagon' => array(
        'id'        => 0,
        'name'      => 'Вагон',
        'options'   => array( 'длинный', 'короткий' ),
        'position'  => 1,
        'visible'   => 1,
        'variation' => 1,
    ),
    'kaska' => array(
        'id'        => 0,
        'name'      => 'Каска',
        'options'   => array( 'Большая', 'Маленькая' ),
        'position'  => 1,
        'visible'   => 1,
        'variation' => 1,
    ),
);

foreach ( $array_product as $key => $item ) {
    if ( ! in_array( $smple[ $key ], $array_product[ $key ]['options'] ) ) {
        $array_product[ $key ]['options'][] = $smple[ $key ];
    }
}