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quinta-feira, 8 de abril de 2021

Entendendo a Manutenção Preditiva


Esta postagem é uma tradução livre do excelente site science direct conforme link abaixo.

Fonte: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/predictive-maintenance 

Manutenção preditiva

R Keith Mobley, em Mobley , em Plant Engineer's Handbook , 2001




50.2 Benefícios da manutenção preditiva 


A manutenção preditiva não substitui os métodos mais tradicionais de gerenciamento de manutenção. É, no entanto, uma adição valiosa a um programa abrangente de manutenção total da planta. Onde os programas de gerenciamento de manutenção tradicionais dependem da manutenção de rotina de todas as máquinas e da resposta rápida a falhas inesperadas, um programa de manutenção preditiva programa tarefas de manutenção específicas, conforme elas são realmente exigidas pelos equipamentos da fábrica. Ele não pode eliminar totalmente a necessidade contínua de um ou de ambos os programas tradicionais, ou seja, de prevenção e execução até a falha. A manutenção preditiva pode reduzir o número de falhas inesperadas e fornecer uma ferramenta de programação mais confiável para tarefas de manutenção preventiva de rotina.


A premissa da manutenção preditiva é que o monitoramento regular da condição mecânica real dos trens de máquinas e da eficiência operacional dos sistemas de processo garantirá o intervalo máximo entre os reparos; minimizar o número e o custo de interrupções não programadas criadas por falhas do trem de máquinas e melhorar a disponibilidade geral das plantas operacionais. Incluir a manutenção preditiva em um programa de gerenciamento total da planta proporcionará a capacidade de otimizar a disponibilidade de máquinas de processo e reduzir significativamente o custo de manutenção. Na realidade, a manutenção preditiva é um programa de manutenção preventiva baseado em condições.


Uma pesquisa de 500 fábricas que implementaram métodos de manutenção preditiva indica melhorias substanciais em confiabilidade, disponibilidade e custos operacionais. Os programas de sucesso incluídos na pesquisa incluem um corte transversal de setores e fornecem uma visão geral dos tipos de melhorias que podem ser esperadas. Com base nos resultados da pesquisa, grandes melhorias podem ser alcançadas em: custos de manutenção, falhas não programadas da máquina, tempo de inatividade para reparos, estoque de peças de reposição e prêmios de horas extras diretas e indiretas. Além disso, a pesquisa indicou uma melhoria dramática em: vida útil da máquina, produção, segurança do operador, qualidade do produto e lucratividade geral.


Com base na pesquisa, os custos reais normalmente associados à operação de manutenção foram reduzidos em mais de 50 por cento. A comparação dos custos de manutenção incluiu a mão de obra real e as despesas gerais do departamento de manutenção. Também incluiu o custo real dos materiais de peças de reparo, ferramentas e outros equipamentos necessários para manter os equipamentos da planta. A análise não incluiu tempo de produção perdido, variações na mão de obra direta ou outros custos que deveriam ser atribuídos diretamente a práticas de manutenção ineficientes.

A adição de monitoramento regular da condição real das máquinas e sistemas de processo reduziu o número de falhas catastróficas e inesperadas da máquina em uma média de 55 por cento. A comparação usou a frequência de falhas inesperadas da máquina antes de implementar o programa de manutenção preditiva para a taxa de falha durante o período de dois anos após a adição do monitoramento de condição do programa. As projeções dos resultados da pesquisa indicam que reduções de 90 por cento podem ser alcançadas usando o monitoramento regular da condição real da máquina.

A manutenção preditiva demonstrou reduzir o tempo real necessário para reparar ou reconstruir os equipamentos da planta. A melhoria média no tempo médio de reparo, MTTR, foi uma redução de 60 por cento. Para determinar a melhoria média, os tempos reais de reparo antes do programa de manutenção preditiva foram comparados com o tempo real para reparar após um ano de operação usando técnicas de gerenciamento de manutenção preditiva. 

Verificou-se que o monitoramento regular e a análise das condições da máquina identificavam os componentes específicos com falha em cada máquina e permitiam que a equipe de manutenção planejasse cada reparo. A capacidade de predeterminar as peças de reparo, ferramentas e habilidades de mão de obra específicas necessárias proporcionou uma redução drástica no tempo e nos custos de reparo.


A capacidade de prever as falhas do trem de máquinas e do equipamento e o modo de falha específico forneceram os meios para reduzir os estoques de peças sobressalentes em mais de 30 por cento. Em vez de ter peças de reparo em estoque, as fábricas pesquisadas tinham tempo de espera suficiente para solicitar peças de reparo ou reposição conforme necessário. A comparação incluiu o custo real das peças sobressalentes e os custos de manutenção do estoque para cada fábrica.

A prevenção de falhas catastróficas e a detecção precoce de problemas incipientes em máquinas e sistemas aumentaram a vida útil operacional das máquinas da fábrica em 30% em média. O aumento na vida útil da máquina foi uma projeção baseada em cinco anos de operação após a implementação de um programa de manutenção preditiva. O cálculo incluiu: frequência de reparos, gravidade dos danos à máquina e condição real da máquina após o reparo. Um programa de manutenção preditiva com base na condição evita danos graves às máquinas e outros sistemas da planta. Essa redução na severidade dos danos aumenta a vida operacional dos equipamentos da planta.

Um benefício colateral da manutenção preditiva é a capacidade automática de monitorar o tempo médio entre as falhas, MTBF. Esses dados fornecem os meios para determinar o momento mais econômico para substituir o maquinário, em vez de continuar a absorver altos custos de manutenção. O MTBF do equipamento da planta é reduzido cada vez que ocorre um grande reparo ou reconstrução. A manutenção preditiva exibirá automaticamente a redução de MTBF ao longo da vida útil da máquina. Quando o MTBF atinge o ponto em que os custos de operação e manutenção contínuos excedem o custo de substituição, a máquina deve ser substituída.

Em cada uma das plantas pesquisadas, a disponibilidade de sistemas de processo foi aumentada após a implementação de um programa de manutenção preditiva baseado em condições. O aumento médio nas 500 fábricas foi de 30 por cento. A melhoria relatada foi baseada estritamente na disponibilidade da máquina e não incluiu a melhoria da eficiência do processo. No entanto, um programa preditivo completo que inclui o monitoramento dos parâmetros do processo também pode melhorar a eficiência operacional e, portanto, a produtividade das fábricas e processos. Um exemplo desse tipo de melhoria é uma fábrica de alimentos que tomou a decisão de construir fábricas adicionais para atender às demandas de pico. Uma análise das plantas existentes, usando técnicas de manutenção preditiva,

A pesquisa determinou que o aviso prévio de problemas no trem da máquina e nos sistemas reduziu o potencial de falha destrutiva, que poderia causar ferimentos pessoais ou morte. A determinação foi baseada em falhas catastróficas onde ferimentos pessoais seriam mais prováveis ​​de ocorrer. Diversas seguradoras que oferecem redução nos prêmios para plantas que têm um programa de manutenção preditiva com base na condição em vigor apoiaram esse benefício.

Vários outros benefícios podem ser derivados de um programa de gerenciamento de manutenção preditiva viável: verificação da condição do novo equipamento, verificação de reparos e reconstrução e melhoria da qualidade do produto.

Técnicas de manutenção preditiva podem ser usadas durante o teste de aceitação do local para determinar a condição instalada de máquinas, equipamentos e sistemas da planta. Isso fornece os meios para verificar a condição adquirida do novo equipamento antes da aceitação. Os problemas detectados antes da aceitação podem ser resolvidos enquanto o fornecedor tiver motivos (a fatura não foi paga), para corrigir quaisquer deficiências. Muitas indústrias agora exigem que todos os novos equipamentos incluam uma assinatura de vibração de referência fornecida com a compra. A assinatura de referência é então comparada com a linha de base obtida durante o teste de aceitação do local. Qualquer desvio anormal da assinatura de referência é motivo de rejeição, sem penalização do novo equipamento. Sob este acordo, o fornecedor é obrigado a corrigir ou substituir o equipamento rejeitado.

A análise de vibração, uma ferramenta chave de manutenção preditiva, pode ser usada para determinar se os reparos corrigiram ou não os problemas existentes e / ou criaram um comportamento anormal de adição antes de o sistema ser reiniciado. Isso elimina a necessidade de uma segunda interrupção que muitas vezes é necessária para corrigir reparos inadequados ou incompletos.

Os dados adquiridos como parte de um programa de manutenção preditiva podem ser usados ​​para agendar e planejar interrupções da planta. Muitas indústrias tentam corrigir os principais problemas ou programar reconstruções de manutenção preventiva durante as interrupções anuais de manutenção. Os dados preditivos podem fornecer as informações necessárias para planejar os reparos específicos e outras atividades durante a interrupção. Um exemplo desse benefício é uma interrupção de manutenção programada para reconstruir um moinho de bolas em uma fundição de alumínio. A paralisação normal, antes que as técnicas de manutenção preditiva fossem implementadas na planta, para reconstruir completamente o moinho de bolas foi de três semanas e o custo médio do reparo foi de $ 300.000.

A adição de técnicas de manutenção preditiva como ferramenta de programação de interrupções reduziu a interrupção para cinco dias e resultou em uma economia total de $ 200.000. Os dados de manutenção preditiva eliminaram a necessidade de muitos dos reparos que normalmente teriam sido incluídos na interrupção de manutenção. Com base na condição real do moinho de bolas, esses reparos não foram necessários. A capacidade adicional de agendar os reparos necessários, reunir as ferramentas necessárias e planejar o trabalho reduziu o tempo necessário de três semanas para cinco dias.

Os benefícios gerais do gerenciamento de manutenção preditiva comprovaram melhorar substancialmente a operação geral das fábricas e de processos. Em todos os casos pesquisados, os benefícios derivados do uso do gerenciamento baseado em condições compensaram o custo do equipamento de capital necessário para implementar o programa nos primeiros três meses. O uso de técnicas de manutenção preditiva baseadas em microprocessador reduziu ainda mais o custo dos métodos de manutenção preditiva para que qualquer planta possa alcançar uma implementação econômica desse tipo de programa de gerenciamento de manutenção.


Operações da planta de processamento de gás

Saeid Mokhatab, ... John Y. Mak, em Mokhatab , ... John Y. Mak , em Handbook of Natural Gas Transmission and Processing (Quarta edição) , 2019

17.4.1.5 Manutenção Preditiva 


A manutenção preditiva é um método no qual a vida útil de peças importantes é prevista com base em inspeção ou diagnóstico para usar as peças até o limite de sua vida útil. Comparada à manutenção periódica, a manutenção preditiva é baseada na condição. Gerencia os valores de tendência, medindo e analisando dados de deterioração e emprega um sistema de vigilância, projetado para monitorar as condições por meio de um sistema on-line.


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Mais recentemente, a manutenção preditiva (também conhecida como monitoramento de condição) tem liderado o caminho para economias adicionais em relação à manutenção preventiva . O uso de instrumentos portáteis ou em tempo real, como monitores de vibração, termografia, ferrografia, etc., tem sido eficaz em reconhecer os sintomas de falha iminente da máquina. O principal benefício é a disponibilidade de um aviso prévio, de algumas horas a alguns dias, o que reduz o número de falhas “catastróficas” de avarias.

A manutenção preditiva geralmente é implementada simultaneamente com a manutenção preventiva e visa tanto os sinais de alerta de falha iminente quanto o reconhecimento de pequenas falhas que iniciam a reação em cadeia que leva a grandes falhas (ou seja, controle de danos).

Tarefas de manutenção preditiva são estabelecidas para tentar detectar os sinais de alerta que indicam o início da falha, permitindo assim que ações sejam tomadas para evitar a falha.

Tribologia do Ciclo de Vida

I. Sherrington, ... M. Williamson, em Sherrington , ... M. Williamson , em Tribology and Interface Engineering Series , 2005

3.1.4 Manutenção preditiva 

A manutenção preditiva emprega as tecnologias usadas na manutenção baseada em condições, mas mais análises de diagnóstico são realizadas para prever eventos futuros. O cálculo da vida útil restante de um componente permitirá que a manutenção seja programada durante o tempo de inatividade operacional normal . A manutenção preditiva também incorpora o diagnóstico de falhas. Isso pode, por exemplo, fazer com que um tratamento intermediário seja atribuído a uma máquina que prolongará a vida útil.

Apenas as técnicas de manutenção preditiva e baseadas na condição oferecem potencial para reduzir o descarte de óleo e a extensão da vida útil dos componentes da máquina, pois são as únicas que oferecem a oportunidade de uma prática responsiva. Monitorando continuamente a condição do óleo, seja on-line ou off-line, é possível determinar se ele permanece apto para uso e por quanto tempo mais pode permanecer neste estado. Isso contrasta com os métodos mais “tradicionais” em que o lubrificante pode ser descartado porque o sistema falhou ou porque o lubrificante esteve em uso por um período de serviço específico.

Operações

Robin Kent, em Kent , em Gestão de Energia em Processamento de Plásticos (Terceira Edição) , 2018

Manutenção preditiva (PM)

PM é frequentemente referido como 'monitoramento de condição', pois ele realmente mede a condição da máquina para prever e prevenir falhas. As técnicas típicas utilizadas são:

Análise e monitoramento de vibração . Alguns detectores de vazamento ultrassônicos (ver Seção 8.3 ) também incluem capacidade de monitoramento de vibração, mas precisam ser usados ​​com cuidado para o trabalho de PM completo.

A análise do uso de energia pode ser usada para prever a necessidade de manutenção.


As estratégias de manutenção variam de sistemas inexistentes a complexos e sofisticados

Os sistemas de manutenção afetam o gerenciamento de energia. Máquinas com manutenção inadequada não funcionarão de maneira eficiente (em qualquer sentido da palavra). Os custos aumentarão e a produtividade diminuirá.

A PM pode ser usada com eficácia, mas nem todas as áreas podem ser monitoradas e a PM deve ser usada em conjunto com outras técnicas.


Diretrizes para a implementação de um programa de manutenção preditiva

Juan Carlos A. Jauregui Correa, Alejandro A. Lozano Guzman, em Jauregui Correa Alejandro A. Lozano Guzman , em Vibrações Mecânicas e Monitoramento de Condições , 2020

Introdução

Sistemas de monitoramento de condicionamento evoluíram dos programas de manutenção preditivaA descrição desses programas ilustrará a definição de CMS e fornecerá a base para sua interpretação. Este capítulo comenta os efeitos de um programa de manutenção preditiva na produtividade e na qualidade do produto. Ele descreve as etapas a serem seguidas para implementar um programa de manutenção preditiva. A manutenção evoluiu com o tempo; no início, as avarias dos equipamentos eram reparadas apenas no momento em que surgiam (manutenção corretiva). Posteriormente, a indústria desenvolveu sistemas de manutenção preventiva que consistem em ações de reparo baseadas em estudos estatísticos de frequência de falhas e também em recomendações do fabricante. Esses sistemas de manutenção ficaram caros porque apenas alguns dos reparos foram necessários. Em seguida, foram desenvolvidos sistemas de manutenção preditiva. Baseiam-se no monitoramento periódico das condições operacionais das máquinas e na aplicação de técnicas para estimar a vida útil restante de cada componente. Esses sistemas permitem o agendamento de reparos e evitam falhas inesperadas.

Atualmente, é conveniente que todos os sistemas de produção baseados em técnicas de melhoria contínua incluam, como parte fundamental de seu esquema, a manutenção preditiva, pois permite que a operação total da planta seja ajustada dinamicamente com base nas condições reais de operação.

A manutenção preditiva é um sistema que não só beneficia a área de manutenção, mas também influencia na melhoria da produtividade, na qualidade dos produtos e na rentabilidade do investimento. Portanto, não deve ser visto apenas como um sistema de monitoramento, mas também como parte integrante da estratégia de produção de uma planta.

A manutenção preditiva consiste em monitorar (amostra) periodicamente as condições de funcionamento do maquinário, bem como analisar as tendências comportamentais de cada componente. Com essas informações, é possível estimar o tempo em que ocorrerão as falhas. Desta forma, a maximização dos intervalos de reparo é alcançada, bem como a minimização dos custos operacionais associados a falhas prematuras ou catastróficas e paradas de emergência do maquinário. Para enfatizar o conceito, neste capítulo, um trem de máquina é definido como três ou mais componentes de máquina que são acoplados, agindo como uma máquina. Os sistemas de manutenção preditiva baseiam-se nas diferentes técnicas de análise não destrutivas, entre as quais se destacam:

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Monitoramento de vibração : esta técnica consiste em medir a amplitude e frequência de vibração dos componentes críticos que formam o trem de máquinas. Este método foi discutido extensivamente nos capítulos anteriores.

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Monitoramento dos parâmetros do processo : Este é o elemento principal do sistema de manutenção preditiva. Consiste em registrar periodicamente os valores reais de todos os parâmetros do trem da máquina (potência consumida nos motores elétricos, pressão do ar nos sistemas pneumáticos, pressão hidráulica, pressão do vapor, temperatura, etc.). O objetivo deste método é relacionar variações nas variáveis ​​medidas com a probabilidade de falha. A seleção das variáveis ​​depende da estrutura do trem da máquina e do tipo de componentes individuais.

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Termografia : Este método é baseado na medição da temperatura em diferentes pontos do trem da máquina. Essa medição fornece informações relacionadas ao comportamento mecânico de cada componente, pois quando uma falha começa em qualquer elemento do trem da máquina, geralmente a temperatura aumenta. Desta forma, as mudanças de temperatura podem ser associadas a um componente do maquinário com a possibilidade de ele falhar.

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Análise de óleo : Esta técnica é utilizada como ferramenta complementar que analisa a origem das substâncias que contaminam os lubrificantes. A análise ajuda a inferir quais componentes do trem de máquinas estão sofrendo desgaste prematuro ou deterioração mais acelerada.

Dentre essas técnicas, o monitoramento de vibração é aquele que cobre o número mais significativo de causas de falhas. Cada um deles ocorre em uma frequência de vibração específica (como vimos nos capítulos anteriores) e sua amplitude é um reflexo das condições dinâmicas do maquinário. Além disso, essa amplitude em geral aumenta com a falha. A estimativa do estágio de tempo até a falha define o programa de manutenção. Esta estimativa permite o planejamento de toda a produção, o que significa que o fornecimento de peças de reposição pode ser feito “na hora certa” e as atividades de manutenção podem ser determinadas com antecedência.

A manutenção preditiva não substitui os sistemas de manutenção tradicionais; é apenas uma ferramenta que produz informações atualizadas que permitem avaliar o comportamento futuro do equipamento. As tendências de todos os equipamentos críticos podem ser representadas graficamente e estimadas com uma aproximação perfeita do momento em que ocorrerá a falha. Com a análise de vibração, é garantido que os intervalos de reparo das máquinas serão estendidos e que o trem de máquinas oferece a máxima disponibilidade de uso. Os benefícios dos sistemas de manutenção preditiva podem ser resumidos como:

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Custos de manutenção mais baixos

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Menor número de falhas

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Tempos de reparo mais baixos

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Redução de estoque

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Aumente a vida útil da maquinaria

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aumento na produtividade da planta

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Melhoria da segurança operacional

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Verificações das condições operacionais de novos equipamentos

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Verificação de reparos

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A possibilidade de implementar programas “just in time”

Os programas de manutenção preditiva começam com a seleção do equipamento a ser monitorado, a seleção da rota de monitoramento e a definição dos intervalos de medição. Tanto as bandas estreitas quanto os níveis de alarme para cada ponto de medição dentro da rota de monitoramento são definidos para que os gráficos de tendência sejam finalmente construídos, permitindo o comportamento dinâmico preditivo do equipamento.

Práticas de gerenciamento de vida vegetal (PLiM) para reatores nucleares de água pesada pressurizada (PHWR)

RK Sinha, ... DK Jain, em Sinha , ... DK Jain , em Understanding and Mitigating Aging in Nuclear Power Plants , 2010

21.8.3 Otimização Otimização

Manutenção preditiva (PdM), manutenção preventiva (PM) e manutenção corretiva

A manutenção preditiva é uma manutenção baseada na condição que tenta avaliar a condição do equipamento executando o monitoramento periódico ou contínuo (online) da condição do equipamento. O objetivo final do PM éexecute a manutenção em um ponto programado no tempo, quando a atividade de manutenção for mais econômica e antes que o equipamento perca o desempenho ideal. O componente 'preditivo' da manutenção preditiva origina-se do objetivo de prever a tendência futura da condição do equipamento.

Esta abordagem usa princípios de controle de processo estatístico para determinar em que ponto nas atividades de manutenção futuras serão apropriadas. Monitoramento de vibração , termografia, ferrografia, monitoramento de parâmetros químicos e inspeção visual são algumas das tecnologias não destrutivas utilizadas para o monitoramento das condições dos equipamentos.

O PdM é geralmente aplicado aos SSCs, que vêm sob a 'categoria importante'. Exemplos são equipamentos de sistema de resfriamento de blindagem final , componentes de sistema de resfriamento de abóbada de calandria , bombas de alimentação PHT, sistema de gerador de turbina , tubulação e equipamentos de sistemas de água de processo, tubulação e equipamentos de sistema de água de alimentação , trocadores de calor de ciclo secundário condensadores , geradores a diesel, UPSs, baterias, etc. .

A manutenção preventiva (MP) é um cronograma de ações de manutenção planejada que visa a prevenção de quebras e falhas espontâneas. O principal objetivo da manutenção preventiva é prevenir a falha do equipamento antes que ela realmente ocorra. Ele é projetado para preservar e aumentar a confiabilidade do equipamento, substituindo componentes desgastados antes que eles realmente falhem. As atividades de manutenção preventiva incluem verificações de equipamentos, revisões parciais ou completas em períodos especificados, trocas de óleo, lubrificação e assim por diante. Os SSCs não cobertos pelas principais categorias críticas, críticas e importantes estão sujeitos à manutenção preventiva. Exemplos são filtros, colunas IX, filtros, disjuntores (CBs), relés, cabos de controle e alimentação, etc.

A manutenção corretiva pode ser definida como a manutenção necessária quando um item falha ou está gasto, para trazê-lo de volta ao funcionamento. É realizada em todos os itens, onde as consequências de falha ou desgaste não são significativas para a segurança e o custo dessa manutenção não é maior do que a manutenção preventiva. A atividade de manutenção corretiva pode consistir em reparo, restauração ou substituição de equipamento. Esta atividade será o resultado de uma inspeção regular, que identifica a possibilidade de falha em tempo útil para que a manutenção corretiva seja planejada e programada, e então realizada durante uma parada de manutenção de rotina. A sensibilidade das ferramentas de inspeção e manutenção deve ser adequada para facilitar isso.


Fundamentos de vibração

R Keith Mobley, em Mobley , em Plant Engineer's Handbook , 2001

43.3 Interpretação de dados de vibração Interpretação de dados de vibração

A chave para usar a análise de assinatura de vibração para manutenção preditiva , diagnóstico e outras aplicações é a capacidade de diferenciar entre perfis de vibração normais e anormais. Muitas vibrações são normais para uma peça de máquina giratória ou móvel. Exemplos disso são rotações normais de eixos e outros rotores, contato com rolamentos, engrenagens, etc. No entanto, problemas específicos com máquinas geram vibrações anormais, embora identificáveis. Exemplos desses são parafusos soltos, eixos desalinhados, rolamentos gastos, vazamentos e fadiga metálica incipiente.

A manutenção preditiva que utiliza a análise de assinatura de vibração é baseada nos seguintes fatos, que formam a base para os métodos usados ​​para identificar e quantificar as causas raízes da falha:

1

Todos os problemas comuns de máquinas e modos de falha têm componentes de frequência de vibração distintos que podem ser isolados e identificados.

2

Uma assinatura de vibração no domínio da frequência é geralmente usada para a análise porque é composta de picos discretos, cada um representando uma fonte de vibração específica.

3 -

Existe uma causa, conhecida como função de força, para cada componente de frequência na assinatura de vibração de um trem de máquina.

4 -

Quando a assinatura de uma máquina é comparada ao longo do tempo, ela se repetirá até que algum evento mude o padrão de vibração (ou seja, a amplitude de cada componente de vibração distinto permanecerá constante até que haja uma mudança na dinâmica operacional do trem da máquina).

Embora um aumento ou diminuição na amplitude possa indicar degradação do trem da máquina, nem sempre é esse o caso. Variações na carga, práticas operacionais e uma variedade de outras mudanças normais também geram uma mudança na amplitude de um ou mais componentes de frequência dentro da assinatura de vibração. Além disso, é importante notar que uma amplitude menor não indica necessariamente uma melhora na condição mecânica do trem de máquinas. Portanto, é importante que a fonte de todas as variações de amplitude seja claramente compreendida.

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