第2章：プロセスオントロジーの設計とOWLモデリング

2.1 OWL（Web Ontology Language）の基礎

OWLはRDFSを拡張し、より表現力の高いオントロジーを記述できる標準言語です。化学プロセス装置の複雑な関係性、制約条件、推論ルールを形式的に定義できます。

Example 1: owlready2によるOWLクラスと個体の定義

化学プロセス装置の基本クラス階層を構築します。

# ===================================
# Example 1: OWLクラスと個体の定義
# ===================================

from owlready2 import *

# オントロジーの作成
onto = get_ontology("http://example.org/process.owl")

with onto:
    # ===== クラス定義 =====

    # 最上位クラス: ProcessEquipment
    class ProcessEquipment(Thing):
        """プロセス装置の基底クラス"""
        pass

    # サブクラス: Reactor（反応器）
    class Reactor(ProcessEquipment):
        """反応器クラス"""
        pass

    # さらに詳細なサブクラス: CSTR（連続撹拌槽型反応器）
    class CSTR(Reactor):
        """連続撹拌槽型反応器"""
        pass

    # サブクラス: HeatExchanger（熱交換器）
    class HeatExchanger(ProcessEquipment):
        """熱交換器クラス"""
        pass

    # サブクラス: Separator（分離装置）
    class Separator(ProcessEquipment):
        """分離装置クラス"""
        pass

    # ===== 個体（インスタンス）の作成 =====

    # CSTR反応器R-101
    r101 = CSTR("R-101")
    r101.label = ["連続撹拌槽型反応器R-101"]
    r101.comment = ["主要反応器、エステル化反応用"]

    # 熱交換器HX-201
    hx201 = HeatExchanger("HX-201")
    hx201.label = ["冷却器HX-201"]

    # 分離器SEP-301
    sep301 = Separator("SEP-301")
    sep301.label = ["気液分離器SEP-301"]

# オントロジーの保存
onto.save(file="process_ontology_v1.owl", format="rdfxml")

# ===== クラス階層の可視化 =====
print("=== クラス階層 ===")
for cls in onto.classes():
    if cls != Thing:
        ancestors = list(cls.ancestors())
        ancestors.remove(cls)
        ancestors.remove(Thing)
        if ancestors:
            print(f"{cls.name} ⊂ {ancestors[0].name}")
        else:
            print(f"{cls.name} (トップレベル)")

print("\n=== 個体一覧 ===")
for individual in onto.individuals():
    print(f"- {individual.name}: {individual.__class__.name}")
    if individual.label:
        print(f"  ラベル: {individual.label[0]}")

print(f"\n✓ オントロジー保存完了: process_ontology_v1.owl")
print(f"総クラス数: {len(list(onto.classes()))}")
print(f"総個体数: {len(list(onto.individuals()))}")

2.2 オブジェクトプロパティ（Object Properties）

オブジェクトプロパティは、装置間の接続関係やプロセスフローを表現します。

Example 2: 装置接続関係のオブジェクトプロパティ定義

装置間の入出力接続をオブジェクトプロパティで表現します。

# ===================================
# Example 2: オブジェクトプロパティ定義
# ===================================

from owlready2 import *

onto = get_ontology("http://example.org/process.owl")

with onto:
    # ===== クラス定義 =====
    class ProcessEquipment(Thing):
        pass

    class Reactor(ProcessEquipment):
        pass

    class HeatExchanger(ProcessEquipment):
        pass

    class Stream(Thing):
        """物質ストリームクラス"""
        pass

    # ===== オブジェクトプロパティ定義 =====

    # hasInput: 装置への入力ストリーム
    class hasInput(ProcessEquipment >> Stream):
        """装置への入力ストリームを示す"""
        pass

    # hasOutput: 装置からの出力ストリーム
    class hasOutput(ProcessEquipment >> Stream):
        """装置からの出力ストリームを示す"""
        pass

    # connectedTo: 装置間の接続（対称性あり）
    class connectedTo(ProcessEquipment >> ProcessEquipment, SymmetricProperty):
        """装置間の物理的接続を示す（対称的）"""
        pass

    # feedsTo: 上流から下流への接続（推移性あり）
    class feedsTo(ProcessEquipment >> ProcessEquipment, TransitiveProperty):
        """上流装置から下流装置への流れを示す（推移的）"""
        pass

    # ===== 個体とプロパティの設定 =====

    # ストリームの作成
    s1 = Stream("S-001")
    s1.label = ["原料フィード"]

    s2 = Stream("S-002")
    s2.label = ["反応生成物"]

    s3 = Stream("S-003")
    s3.label = ["冷却後生成物"]

    # 装置の作成
    r101 = Reactor("R-101")
    hx201 = HeatExchanger("HX-201")

    # プロパティの設定
    r101.hasInput = [s1]
    r101.hasOutput = [s2]

    hx201.hasInput = [s2]
    hx201.hasOutput = [s3]

    # 装置間接続
    r101.connectedTo = [hx201]
    r101.feedsTo = [hx201]

# ===== プロパティの検証 =====
print("=== プロセスフロー ===")
print(f"{r101.name} → hasInput → {r101.hasInput[0].name}")
print(f"{r101.name} → hasOutput → {r101.hasOutput[0].name}")
print(f"{hx201.name} → hasInput → {hx201.hasInput[0].name}")

print("\n=== 装置接続 ===")
print(f"{r101.name} → connectedTo → {r101.connectedTo[0].name}")
print(f"{r101.name} → feedsTo → {r101.feedsTo[0].name}")

# 対称性の確認
print(f"\n対称性確認: {hx201.name} → connectedTo → {hx201.connectedTo}")

onto.save(file="process_ontology_v2.owl", format="rdfxml")
print("\n✓ オントロジー保存完了: process_ontology_v2.owl")

Example 3: データプロパティ（温度・圧力・流量）

プロセス変数をデータプロパティで表現します。

# ===================================
# Example 3: データプロパティ定義
# ===================================

from owlready2 import *

onto = get_ontology("http://example.org/process.owl")

with onto:
    class ProcessEquipment(Thing):
        pass

    class Reactor(ProcessEquipment):
        pass

    # ===== データプロパティ定義 =====

    # hasTemperature: 温度 [K]
    class hasTemperature(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]
        label = ["温度"]
        comment = ["装置の運転温度（単位: K）"]

    # hasPressure: 圧力 [bar]
    class hasPressure(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]
        label = ["圧力"]
        comment = ["装置の運転圧力（単位: bar）"]

    # hasVolume: 容積 [m3]
    class hasVolume(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [Reactor]
        range = [float]
        label = ["容積"]

    # hasFlowRate: 流量 [kg/h]
    class hasFlowRate(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]
        label = ["流量"]

    # hasEfficiency: 効率 [%]
    class hasEfficiency(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]
        label = ["効率"]

    # ===== 個体への値設定 =====

    # CSTR反応器R-101
    r101 = Reactor("R-101")
    r101.label = ["CSTR反応器"]
    r101.hasTemperature = [350.0]  # 350 K (約77°C)
    r101.hasPressure = [5.0]       # 5 bar
    r101.hasVolume = [10.0]        # 10 m3
    r101.hasFlowRate = [1000.0]    # 1000 kg/h
    r101.hasEfficiency = [92.5]    # 92.5%

    # PFR反応器R-102
    r102 = Reactor("R-102")
    r102.label = ["管型反応器"]
    r102.hasTemperature = [420.0]  # 420 K (約147°C)
    r102.hasPressure = [8.0]       # 8 bar
    r102.hasVolume = [5.0]         # 5 m3
    r102.hasFlowRate = [800.0]     # 800 kg/h

# ===== データプロパティの取得 =====
print("=== 反応器R-101の運転条件 ===")
print(f"温度: {r101.hasTemperature[0]} K ({r101.hasTemperature[0] - 273.15:.1f}°C)")
print(f"圧力: {r101.hasPressure[0]} bar")
print(f"容積: {r101.hasVolume[0]} m³")
print(f"流量: {r101.hasFlowRate[0]} kg/h")
print(f"効率: {r101.hasEfficiency[0]}%")

print("\n=== 反応器R-102の運転条件 ===")
print(f"温度: {r102.hasTemperature[0]} K ({r102.hasTemperature[0] - 273.15:.1f}°C)")
print(f"圧力: {r102.hasPressure[0]} bar")
print(f"容積: {r102.hasVolume[0]} m³")
print(f"流量: {r102.hasFlowRate[0]} kg/h")

onto.save(file="process_ontology_v3.owl", format="rdfxml")
print("\n✓ オントロジー保存完了: process_ontology_v3.owl")

2.3 クラス階層とプロパティ制約

Example 4: 詳細なクラス階層構築

装置タイプの詳細な分類階層を構築します。

# ===================================
# Example 4: 詳細なクラス階層
# ===================================

from owlready2 import *

onto = get_ontology("http://example.org/process.owl")

with onto:
    # ===== 階層的クラス定義 =====

    class ProcessEquipment(Thing):
        """プロセス装置（基底クラス）"""
        pass

    # 反応器系統
    class Reactor(ProcessEquipment):
        """反応器"""
        pass

    class CSTR(Reactor):
        """連続撹拌槽型反応器"""
        pass

    class PFR(Reactor):
        """管型反応器（プラグフロー）"""
        pass

    class BatchReactor(Reactor):
        """バッチ反応器"""
        pass

    # 熱交換器系統
    class HeatExchanger(ProcessEquipment):
        """熱交換器"""
        pass

    class ShellTubeHX(HeatExchanger):
        """シェル&チューブ型熱交換器"""
        pass

    class PlateHX(HeatExchanger):
        """プレート型熱交換器"""
        pass

    # 分離装置系統
    class Separator(ProcessEquipment):
        """分離装置"""
        pass

    class DistillationColumn(Separator):
        """蒸留塔"""
        pass

    class Absorber(Separator):
        """吸収塔"""
        pass

    class Extractor(Separator):
        """抽出器"""
        pass

    # ポンプ・圧縮機系統
    class FluidMover(ProcessEquipment):
        """流体移送機器"""
        pass

    class Pump(FluidMover):
        """ポンプ"""
        pass

    class Compressor(FluidMover):
        """圧縮機"""
        pass

# ===== クラス階層の可視化（Mermaid用データ生成） =====
print("=== クラス階層ツリー ===")

def print_class_tree(cls, indent=0):
    """再帰的にクラス階層を表示"""
    if cls != Thing:
        print("  " * indent + f"├─ {cls.name}")
        for subclass in cls.subclasses():
            print_class_tree(subclass, indent + 1)

print_class_tree(ProcessEquipment)

# 各カテゴリーの統計
print("\n=== 装置カテゴリー別クラス数 ===")
categories = {
    "Reactor": len(list(Reactor.descendants())),
    "HeatExchanger": len(list(HeatExchanger.descendants())),
    "Separator": len(list(Separator.descendants())),
    "FluidMover": len(list(FluidMover.descendants()))
}

for cat, count in categories.items():
    print(f"{cat}: {count}個のサブクラス")

onto.save(file="process_ontology_v4.owl", format="rdfxml")
print("\n✓ オントロジー保存完了: process_ontology_v4.owl")

2.4 プロパティ制約（Restrictions）

Example 5: カーディナリティ制約と値制約

装置が持つべき入出力数や値の範囲を制約として定義します。

# ===================================
# Example 5: プロパティ制約の定義
# ===================================

from owlready2 import *

onto = get_ontology("http://example.org/process.owl")

with onto:
    class ProcessEquipment(Thing):
        pass

    class Stream(Thing):
        pass

    # プロパティ定義
    class hasInput(ProcessEquipment >> Stream):
        pass

    class hasOutput(ProcessEquipment >> Stream):
        pass

    class hasTemperature(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    class hasPressure(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    # ===== 制約付きクラス定義 =====

    # Reactor: 最低1つの入力、1つの出力、温度・圧力必須
    class Reactor(ProcessEquipment):
        equivalent_to = [
            ProcessEquipment
            & hasInput.min(1, Stream)        # 最低1つの入力
            & hasOutput.min(1, Stream)       # 最低1つの出力
            & hasTemperature.exactly(1)      # 温度は必須（1つのみ）
            & hasPressure.exactly(1)         # 圧力は必須（1つのみ）
        ]

    # HeatExchanger: 入力1つ、出力1つ（固定）
    class HeatExchanger(ProcessEquipment):
        equivalent_to = [
            ProcessEquipment
            & hasInput.exactly(1, Stream)    # 入力は正確に1つ
            & hasOutput.exactly(1, Stream)   # 出力は正確に1つ
            & hasTemperature.exactly(1)
        ]

    # DistillationColumn: 1つの入力、2つ以上の出力（留出と缶出）
    class DistillationColumn(ProcessEquipment):
        equivalent_to = [
            ProcessEquipment
            & hasInput.exactly(1, Stream)
            & hasOutput.min(2, Stream)       # 最低2つの出力（留出、缶出）
        ]

    # ===== 値制約付きクラス =====

    # HighTemperatureReactor: 温度 > 400K
    class HighTemperatureReactor(Reactor):
        """高温反応器（400K以上）"""
        pass

    # HighPressureReactor: 圧力 > 10bar
    class HighPressureReactor(Reactor):
        """高圧反応器（10bar以上）"""
        pass

    # ===== 個体の作成と検証 =====

    # 有効な反応器（制約を満たす）
    r101 = Reactor("R-101")
    s1 = Stream("S-001")
    s2 = Stream("S-002")
    r101.hasInput = [s1]
    r101.hasOutput = [s2]
    r101.hasTemperature = [450.0]  # 高温
    r101.hasPressure = [5.0]

    # 熱交換器（制約を満たす）
    hx201 = HeatExchanger("HX-201")
    s3 = Stream("S-003")
    s4 = Stream("S-004")
    hx201.hasInput = [s3]
    hx201.hasOutput = [s4]
    hx201.hasTemperature = [350.0]

# ===== 制約の検証 =====
print("=== 反応器R-101の検証 ===")
print(f"入力数: {len(r101.hasInput)} (最低1つ必要)")
print(f"出力数: {len(r101.hasOutput)} (最低1つ必要)")
print(f"温度設定: {r101.hasTemperature[0]} K (必須)")
print(f"圧力設定: {r101.hasPressure[0]} bar (必須)")
print("✓ すべての制約を満たしています")

print("\n=== 熱交換器HX-201の検証 ===")
print(f"入力数: {len(hx201.hasInput)} (正確に1つ必要)")
print(f"出力数: {len(hx201.hasOutput)} (正確に1つ必要)")
print("✓ すべての制約を満たしています")

onto.save(file="process_ontology_v5.owl", format="rdfxml")
print("\n✓ オントロジー保存完了: process_ontology_v5.owl")

2.5 プロセス装置の完全なオントロジー

Example 6: 完全な装置オントロジーの構築

すべての要素を統合した包括的なプロセス装置オントロジーを構築します。

# ===================================
# Example 6: 完全なプロセス装置オントロジー
# ===================================

from owlready2 import *
import numpy as np

onto = get_ontology("http://example.org/process.owl")

with onto:
    # ===== 基本クラス =====
    class ProcessEquipment(Thing):
        pass

    class Stream(Thing):
        pass

    # ===== 装置クラス階層 =====
    class Reactor(ProcessEquipment):
        pass

    class CSTR(Reactor):
        pass

    class HeatExchanger(ProcessEquipment):
        pass

    class Separator(ProcessEquipment):
        pass

    class Pump(ProcessEquipment):
        pass

    # ===== プロパティ定義 =====

    # オブジェクトプロパティ
    class hasInput(ProcessEquipment >> Stream):
        pass

    class hasOutput(ProcessEquipment >> Stream):
        pass

    class connectedTo(ProcessEquipment >> ProcessEquipment, SymmetricProperty):
        pass

    # データプロパティ
    class hasTemperature(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    class hasPressure(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    class hasFlowRate(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [Stream]
        range = [float]

    class hasVolume(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [Reactor]
        range = [float]

    class hasEfficiency(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    class hasResidenceTime(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [Reactor]
        range = [float]
        comment = ["滞留時間（単位: 秒）"]

    # ===== 完全なプロセスプラントの構築 =====

    # ストリーム
    feed = Stream("Feed")
    feed.label = ["原料フィード"]
    feed.hasFlowRate = [1000.0]  # kg/h

    s1 = Stream("S-001")
    s2 = Stream("S-002")
    s3 = Stream("S-003")
    product = Stream("Product")
    product.label = ["最終製品"]

    # ポンプP-101
    p101 = Pump("P-101")
    p101.label = ["フィードポンプ"]
    p101.hasInput = [feed]
    p101.hasOutput = [s1]
    p101.hasEfficiency = [85.0]

    # 反応器R-101
    r101 = CSTR("R-101")
    r101.label = ["主反応器"]
    r101.hasInput = [s1]
    r101.hasOutput = [s2]
    r101.hasTemperature = [350.0]  # K
    r101.hasPressure = [5.0]       # bar
    r101.hasVolume = [10.0]        # m3
    r101.hasEfficiency = [92.5]
    r101.hasResidenceTime = [3600.0]  # 1時間

    # 熱交換器HX-201
    hx201 = HeatExchanger("HX-201")
    hx201.label = ["冷却器"]
    hx201.hasInput = [s2]
    hx201.hasOutput = [s3]
    hx201.hasTemperature = [320.0]  # 冷却後温度
    hx201.hasEfficiency = [88.0]

    # 分離器SEP-301
    sep301 = Separator("SEP-301")
    sep301.label = ["製品分離器"]
    sep301.hasInput = [s3]
    sep301.hasOutput = [product]
    sep301.hasTemperature = [320.0]
    sep301.hasPressure = [1.0]
    sep301.hasEfficiency = [95.0]

    # 装置間接続
    p101.connectedTo = [r101]
    r101.connectedTo = [hx201]
    hx201.connectedTo = [sep301]

# ===== プラント全体の可視化 =====
print("=== プロセスプラント構成 ===\n")

equipment_list = [p101, r101, hx201, sep301]

for eq in equipment_list:
    print(f"【{eq.label[0]}】 ({eq.__class__.__name__} {eq.name})")
    if eq.hasTemperature:
        print(f"  温度: {eq.hasTemperature[0]} K ({eq.hasTemperature[0] - 273.15:.1f}°C)")
    if eq.hasPressure:
        print(f"  圧力: {eq.hasPressure[0]} bar")
    if eq.hasEfficiency:
        print(f"  効率: {eq.hasEfficiency[0]}%")
    if hasattr(eq, 'hasVolume') and eq.hasVolume:
        print(f"  容積: {eq.hasVolume[0]} m³")
    if hasattr(eq, 'hasResidenceTime') and eq.hasResidenceTime:
        print(f"  滞留時間: {eq.hasResidenceTime[0] / 3600:.1f} 時間")
    print()

# 接続関係
print("=== プロセスフロー ===")
print("Feed → P-101 → R-101 → HX-201 → SEP-301 → Product")

onto.save(file="process_plant_complete.owl", format="rdfxml")
print("\n✓ 完全なプロセスプラントオントロジー保存完了")
print(f"総装置数: {len(equipment_list)}")
print(f"総ストリーム数: {len([feed, s1, s2, s3, product])}")

2.6 統合化学プロセスプラントのオントロジー

Example 7: 統合プラントオントロジーとSPARQLクエリ

完全な化学プラントをオントロジーで表現し、SPARQLで高度なクエリを実行します。

# ===================================
# Example 7: 統合プラントオントロジーとSPARQL
# ===================================

from owlready2 import *
from rdflib import Graph, Namespace

# owlready2でオントロジー構築
onto = get_ontology("http://example.org/chemicalplant.owl")

with onto:
    # クラスとプロパティ定義（Example 6と同様）
    class ProcessEquipment(Thing):
        pass

    class Reactor(ProcessEquipment):
        pass

    class HeatExchanger(ProcessEquipment):
        pass

    class Separator(ProcessEquipment):
        pass

    class hasTemperature(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    class hasPressure(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    class hasEfficiency(DataProperty, FunctionalProperty):
        domain = [ProcessEquipment]
        range = [float]

    # 完全なプラントの構築
    r101 = Reactor("R-101")
    r101.label = ["反応器R-101"]
    r101.hasTemperature = [350.0]
    r101.hasPressure = [5.0]
    r101.hasEfficiency = [92.5]

    r102 = Reactor("R-102")
    r102.label = ["反応器R-102"]
    r102.hasTemperature = [420.0]
    r102.hasPressure = [8.0]
    r102.hasEfficiency = [88.0]

    hx201 = HeatExchanger("HX-201")
    hx201.label = ["熱交換器HX-201"]
    hx201.hasTemperature = [320.0]
    hx201.hasEfficiency = [90.0]

    hx202 = HeatExchanger("HX-202")
    hx202.label = ["熱交換器HX-202"]
    hx202.hasTemperature = [340.0]
    hx202.hasEfficiency = [85.0]

    sep301 = Separator("SEP-301")
    sep301.label = ["分離器SEP-301"]
    sep301.hasTemperature = [310.0]
    sep301.hasPressure = [1.0]
    sep301.hasEfficiency = [95.0]

# OWL保存とRDF読み込み
onto.save(file="chemical_plant.owl", format="rdfxml")

# rdflibでSPARQLクエリ実行
g = Graph()
g.parse("chemical_plant.owl", format="xml")

# 名前空間定義
ONTO = Namespace("http://example.org/chemicalplant.owl#")

# ===== SPARQLクエリ集 =====

# クエリ1: 効率90%以上の装置
query1 = """
PREFIX onto: 
PREFIX rdfs: 

SELECT ?equipment ?label ?efficiency
WHERE {
    ?equipment onto:hasEfficiency ?efficiency .
    ?equipment rdfs:label ?label .
    FILTER (?efficiency >= 90.0)
}
ORDER BY DESC(?efficiency)
"""

print("=== クエリ1: 効率90%以上の装置 ===")
for row in g.query(query1):
    print(f"{row.label}: {float(row.efficiency):.1f}%")

# クエリ2: 温度350K以上の装置
query2 = """
PREFIX onto: 
PREFIX rdfs: 

SELECT ?label ?temp ?press
WHERE {
    ?equipment onto:hasTemperature ?temp .
    ?equipment rdfs:label ?label .
    OPTIONAL { ?equipment onto:hasPressure ?press }
    FILTER (?temp >= 350.0)
}
ORDER BY DESC(?temp)
"""

print("\n=== クエリ2: 温度350K以上の高温装置 ===")
for row in g.query(query2):
    temp_c = float(row.temp) - 273.15
    print(f"{row.label}: {float(row.temp):.1f}K ({temp_c:.1f}°C)", end="")
    if row.press:
        print(f", {float(row.press):.1f}bar")
    else:
        print()

# クエリ3: 反応器の統計
query3 = """
PREFIX onto: 
PREFIX rdf: 

SELECT (AVG(?temp) AS ?avgTemp) (AVG(?eff) AS ?avgEff) (COUNT(?reactor) AS ?count)
WHERE {
    ?reactor rdf:type onto:Reactor .
    ?reactor onto:hasTemperature ?temp .
    ?reactor onto:hasEfficiency ?eff .
}
"""

print("\n=== クエリ3: 反応器の統計情報 ===")
for row in g.query(query3):
    print(f"反応器数: {row.count}")
    print(f"平均温度: {float(row.avgTemp):.1f}K ({float(row.avgTemp) - 273.15:.1f}°C)")
    print(f"平均効率: {float(row.avgEff):.1f}%")

print("\n✓ 統合プラントオントロジーとSPARQLクエリ完了")

学習目標の確認

この章を完了すると、以下を説明・実装できるようになります：

基本理解

• ✅ OWLの3つのサブ言語（Lite, DL, Full）の違いを説明できる
• ✅ オブジェクトプロパティとデータプロパティの役割を理解している
• ✅ FunctionalProperty、SymmetricProperty、TransitivePropertyの概念を知っている
• ✅ クラス階層とis-a関係の設計原則を理解している

実践スキル

• ✅ owlready2でOWLクラスとインスタンスを定義できる
• ✅ 装置間の接続をオブジェクトプロパティで表現できる
• ✅ 温度・圧力・流量などの物性をデータプロパティで定義できる
• ✅ カーディナリティ制約（min, max, exactly）を実装できる
• ✅ 完全な化学プロセスプラントのオントロジーを構築できる
• ✅ SPARQLで装置の統計情報や条件検索ができる

応用力

• ✅ 新しい装置タイプを既存のオントロジーに統合できる
• ✅ プロセス設計における装置選定をオントロジーで支援できる
• ✅ プロパティ制約により不整合な装置構成を検出できる
• ✅ 実プラントのP&ID情報をオントロジーに変換できる

次のステップ

第2章では、OWLとowlready2を用いた化学プロセス装置の包括的なオントロジー設計を学びました。次章では、実際のプロセスデータ（CSV、センサーストリーム、P&ID）からナレッジグラフを自動構築する手法を学びます。