strukturierte analyse
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Strukturierte Analyse. Inhalt Datenflussdiagramm Datenfluss Prozess Speicher Datenquelle/-senke Hierarchisches Prozessmodell Prozess-Spezifikationen Datendefinitionen Redundanz im Systemmodell. Christoph Riewerts. Strukturierte Analyse Übersicht. Kontext Diagramm. Legende:. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
DHBW Stuttgart, Informatik, SW-Engineering, Kapitel 2.2 Aug 2013
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Strukturierte Analyse
Inhalt • Datenflussdiagramm
– Datenfluss– Prozess– Speicher– Datenquelle/-senke
• Hierarchisches Prozessmodell• Prozess-Spezifikationen• Datendefinitionen• Redundanz im Systemmodell
Christoph Riewerts
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Strukturierte AnalyseÜbersicht
Kontext
Diagramm
DFD 0
DFD 1 DFD 2
0
1
2
3
1.1
1.2
2.1
2.2 2.3
DFD: Datenfluss-Diagramm
Datenfluss
Prozess
Datei/Datenbank
Datenquelle/Datensenke
Prozess-Spezifikation
Legende:
PSpec3
PSpec1.1 PSpec1.2 PSpec2.1 PSpec2.2 PSpec2.3
- Datenflüssen und Bestandteilen davon
- Dateien / Datenbanken und Bestandteilen davon
Data
DictionaryDefinition von:
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Datenflussdiagramme enthalten insgesamt nur vier unterschiedliche Symbole:
• Datenflüsse
• Prozesse
• Datenspeicher
• Datenquellen/-senken
Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
P1 P2
SF
Die Strukturierte Analyse [Tom DeMarco] ist eine hierarchisch gegliederte, grafische und statische Analysemethode, die mittels Datenflussmodellierung komplexe Systeme in einzelne Prozesse aufgliedert.
Die Information X (Datenfluss) kommt von der Datenquelle S und wird durch den Prozess P1 nach Y transformiert. Um dieses zu tun, ist ein Zugriff auf den Datenspeicher F notwendig. Danach wird Y nach Z durch den Prozess P2 transformiert.
XY
Z
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Der Datenfluss ist eine Leitung, auf der Informationen als definierte Datenpakete transportiert werden.
• Namensvergabe: Substantiv (Singular oder Plural), evtl. mit einem Adjektiv versehen
• Beispiele: Auftrag, Geld, Messwert, tägliche Reservierung, Meldung auf Drucker
FehlerhafterMesswert
Messwertprüfen
KorrekterMesswert
MesswertTagesprotokoll
Messwertüberwachen
Alarm
Reportausgeben
Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
Das kleine Diagramm enthält übrigens zwei (Syntax-)Fehler
1 1 2
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2 fehlerhafte Beispiele:
nächsterMesswert
Messwerteinlesen
akzeptierterMesswert
Messwert
Wochentag
Messdaten
Datensichern
Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
Ein Datenfluss ist kein Repräsentant für einen Steuerfluss
Ein Datenfluss ist kein Repräsentant für das Starten/Beenden von Prozessen
DatenarchivMessstelle
Bitte berichtigen Sie die Darstellungen
1 1
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Der Prozess ist die Transformation des Datenflusses am Eingang in den Datenfluss am Ausgang.
• Namensvergabe: Substantiv (im Singular) mit einem Verb im Infinitiv
• Beispiele: Messwert abspeichern, Auftrag bearbeiten, Änderung eintragen
Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
korrektausgesprocheneWörterAussprache
prüfen
WörterfalschausgesprocheneWörter
Aussprache prüfen =
Separiere Wörter in korrekt ausgesprochene Wörter und in falsch ausgesprochene Wörter mithilfe eines Zugriffs auf den Datenspeicher Lexikon.
1
Lexikon
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Der Datenspeicher ist ein zeitlicher Aufbewahrungsort von Daten
• Namensvergabe: wie beim Datenfluss
• dient zur zeitlichen Entkopplung von Prozessen
• Zugriffspfeil (schreibend oder auch lesend) kann optional beschriftet sein, wenn nur auf einen Teil des Speichers zugegriffen wird
• Hinweis: Beim Updaten wird nur der Schreibvorgang eingezeichnet, auch wenn ein kurzer Lesevorgang zur Prüfung stattgefunden hat.
Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
Archiv
Datenupdaten
Protokoll
neue Programmversion
Lieferant
Navigation einstellen
AdresseAufbau des Datenspeichers, z.B.:
Lieferant = Name + Adresse + Umsatz
1
1
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Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
Datenquellen und Datensenken sind Personen, Organisationseinheiten oder auch andere Systeme, die außerhalb des Sinnzusammenhangs (Kontext) des Systems liegen (externe Schnittstellen).
1
Messwertgeber
2
3
4
6
5
Benutzer
Archiv
Lagersteuerung
Kontext-Grenze
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Das hierarchisch strukturierte Prozessmodell enthält drei verschiedenartige Hierarchieebenen:
• Die oberste Hierarchieebene wird durch ein Diagramm, das Kontextdiagramm, dargestellt.
• Die mittleren Ebenen bestehen aus einer Anzahl von Datenflussdiagrammen (DFD)
• Die untersten Ebenen bilden die Prozess-Spezifikationen (PSpec/MiniSpec)
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
Aufgabenstellung Software-
Erstellung
Markt-Beobachtung
Auftraggeber
Softwareprodukt
Auftraggeber
Marketing-Abteilung Entwicklungs-
Bereich
Technologie
Das Kontextdiagramm enthält:
• einen Prozess (Nummer 0)
• Datenquellen und –senken (in den „normalen“ DFD‘s kommen diese nicht mehr zum Einsatz)
• (externe) Datenflüsse
• keinen Speicher
• Beispiel:
0
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Übung:
Prüfen Sie das schematisch dargestellte DFD und suchen Sie nach fehlerhaften Stellen, die auf eine falsche Darstellung hinweisen können.
Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm
P3 3
T4
DS1
DS2
D3
D4
D9
D10
D2
D7
D1
D8
D6 T3
T5
T1
T2
P2 2
P1 1
P4 4
P5 5
D5
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Übung:
Entwerfen Sie für den nachstehenden Geschäftsvorfall ein Kontext-Diagramm, das sowohl den beschriebenen Informations- als auch Materialfluss wider spiegelt.
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
Der Kunde gibt an der Gepäckannahme das Gepäck und seine Reisepapiere ab.
Der Schalterbeamte ersieht daraus den Zielort und nimmt aus der Schublade seines Pults einen Gepäckschein für jedes Gepäckstück des Kunden.
Damit kennzeichnet er die Gepäckstücke, entfernt die Kontrollabschnitte und heftet sie zu den Reisepapieren, die er danach dem Kunden wieder aushändigt. Die Gepäckstücke werden auf das Förderband gelegt.
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Mittlere Hierarchie-Ebenen:
1
2
3
1
3
2
DFD 0
DFD 2
Prozessidentifikation über:DFDnr + rel. Prozessnr (1…n)
Hierarchie-Ebene
Baustein-Typ Identifikation
(-1) Kontext-Diagramm eindeutiger Typ
0 DFD Nr = 0
1 DFD / PSpec 1-stellige Nr: 1 bis n
2 DFD / PSpec 2-stellige Nr: n.m
n DFD / PSpec n-stellige Nr
letzte PSpec
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
Prozess 3.4.2.1
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Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
Terminale Prozesse (unterste Hierarchie-Ebene):
1
3
2
DFD 3.4Titel
EingabeAusgabe
Verarbeitung
PSpec3.4.1
3.4
Titel
EingabeAusgabe
Verarbeitung
PSpec3.4.2
Titel
EingabeAusgabe
Verarbeitung
PSpec3.4.3
• 2 Aspekte, um mit der Dekomposition auf zu hören:
• die verbale Prozess-Spezifikation hat eine Größenordnung von einer DinA4-Seite
• Der betrachtete Prozess besitzt mehrere Datenflüsse am Eingang und einen am Ausgang (n:1-Beziehung)
• Terminale Prozesse beenden die Dekomposition (Verfeinerung), DFD‘s führen sie weiter
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Hierarchische Ausgeglichenheit (balancing):
1
2
3
1
3
2
DFD 3
DFD 3.2
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
1
3
2
DFD 3.3
AB
C
F
G
D
E
F
J
I
E
D
G
E
D
K• Zwischen DFD3 und DFD3.2 ist die Beziehung ausgeglichen, warum?
• Zwischen DFD3 und DFD3.3 ist die Beziehung nicht ausgeglichen, warum?
• Wie ist das Balancing zwischen DFD3.2 und DFD3.3?
M
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Übung:
Prüfen Sie die schematisch dargestellten DFD’s und suchen Sie nach fehlerhaften Stellen, die nicht den Regeln der Ausgeglichenheit entsprechen..
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
P1 1
DS1
P3 3
P5 5
P2 2
P4 4
Diagramm 0
A B
C
K
I E
G
H
J
P21 1
DS1
P22 2
P23 3
P24 4
P25 5
Diagramm 2
A R
N
M
Q
I
P
K
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Hierarchische Ausgeglichenheit bei zusammengesetzten Datenflüssen:
1
2
3
DFD 0
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
1
3
2
DFD 3
AB
C
G E
F
J
I
E
D
Die Gliederung der Datenflüsse in Einzelkomponenten wird im Data Dictionary definiert, z.B.:
• B = F + N
• C = E + D
Mit diesen Definitionen sind die beiden DFD‘s ausgeglichen
N
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Beim Modellieren beginnt man außerhalb eines Prozesses/DFD‘s und beschreibt die Inputs und Outputs, beim Diagramm entweder von außen nach innen oder von der Mitte nach außen. Wenn die Arbeit ins Stocken gerät, an anderer Stelle weitermachen.
Vor dem Einfügen eines Datenflusses (oder Datenspeichers) muss dessen Zusammensetzung und Struktur bekannt sein: Dazu wählt man einen präzisen Namen und definiert ihn im Data Dictionary. Präzision in den Daten – besonders in den frühen Phasen – ist viel wichtiger als Präzision in den Prozessen.
Vor einer Verfeinerung sollte man immer eine Qualitätssicherung (syntaktische und semantische Analyse) durchführen.
Pro Hierarchie-Ebene werden nur 7 +- 2 Prozesse gezeichnet.
Der Inhalt der Dateien muss sich eindeutig aus den Outputs der zugreifenden Prozesse ergebene, weitere zusätzliche Datenfelder sind nicht gestattet.
Die Verfeinerungstiefe muss nicht für alle Prozesse einer Ebene gleich sein.
Eine Verfeinerung ist immer dann sinnvoll, wenn
• der Prozess mehrere asynchrone Funktionen ausführt oder
• man keinen passenden Namen für den Prozess findet.
Strukturierte AnalyseRichtlinien und Erläuterungen
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Prozess-Spezifikationen sind formalisierte und strukturierte (Text-)Bausteine, die neben der Beschreibung der Verarbeitung immer auch Angaben zu den Ein- und Ausgängen enthalten, Beispiele dafür sind:
Eingänge Ausgänge
A B X Y
< 0 A2 + B2 A2 - B2
>= 0 < A 2 AB cos phi 2 AB sin phi
> = A 2 AB sin phi 2 AB cos phi
y
x
r=1sin phi
cos phi
Ein-/Ausgangstabelle
Diagramme/Gleichungen
Entscheidungstabelle
Strukturierte AnalyseProzess-Spezifikation (PSpec)
HeizungssteuerungR1
R2
R3
R4
R5
Zeit: 22:00 - 05:00 J J N N N
Wassertemperatur < 40° - - J N N
Raumtemperatur < 22 ° und >= 15° - - - - J
Raumtemperatur < 15 ° N J - - N
Heizleistung < 50 % - X - - X
Heizleistung 100 % - - X X -
Wasserpumpe einschalten - - X - -
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Prozess 2.1.3.4Titel: Waren reservierenInput / Output : …..
Verarbeitung:
Für jede Reservierungsanfrage muss
im Ordner nach der Warennummer gesucht werden,
die auf der Anfrage eingetragen ist.
Wenn die Bestellmenge die verfügbare Menge nicht
überschreitet, dann muss
1. die Bestellmenge zur reservierten Menge addiert werden,
2. die Bestellmenge von der verfügbaren Mengesubtrahiert werden und
3. dem Verkäufer mitgeteilt werden, dass geliefert wird.
Sonst muss dem Verkäufer mitgeteilt werden,
dass die Bestellung nicht erfüllt werden kann.
Wiederholung
Die übliche Form einer Prozess-Spezifikation ist der freie Text, wobei möglichst eine strukturierte Sprache mit begrenzter Syntax (einfache Satz-Aussagen, Entscheidungsaussagen und Wiederholungsaussagen) einzusetzen ist:
Strukturierte AnalyseProzess-Spezifikation (PSpec)
Entscheidung
Sequenzen
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Die Datenflüsse und die Datenspeicher in der SA-Methode werden mit folgender Syntax (Backus-Naur Form, BNF) im Data Dictionary definiert:
Strukturierte AnalyseDatendefinitionen
Sequenz:+ bedeutet UND oder auch ZUSAMMEN MIT und impliziert keine Reihenfolge, sondern ist eine Zusammenfassung.
Selektion (Entscheidung):[ | ] bedeutet ENTWEDER ODER, d.h. es ist jeweils nur eine Alternative aus einem gegebenen Datensatz erlaubt, ähnlich einem Datentyp Enumeration.
Iteration (Wiederholung):{ } bedeutet MEHRFACH ENTHALTEN und erlaubt irgendeine Anzahl gleichartiger Daten innerhalb von Grenzen, die optional angegeben werden können.
Option:( ) bedeutet IST OPTIONAL und entspricht folgendem Iterationsausdruck: { }1
Datenwerte:„ „ bedeutet IST WERT VON.
Kommentar:* * bedeutet IST KOMMENTAR und wird beim Syntaxcheck überlesen.
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Beispiele:
Strukturierte AnalyseDatendefinitionen
Adresse = PLZ + Stadt + Strasse + Hausnummer.
Bedingung = [ „TRUE“ | „FALSE“ ].
Telegramm = [ sende_t | empfangs_t | quittungs_t ].
Gruppe = 2 {Mitglied}.
Eine Datendefinition, die über mehrere Hierarchieebenen hinweggeht, ist dann abgeschlossen/vollständig, wenn sie sich letztlich aus Datenwerten zusammensetzt; alternativ kann man auch festlegen, dass ein Kommentarfeld bei leerem Datenwert die Abgeschlossenheit herstellt:
Ampelfarbe = [ FarbeStop | FarbeAchtung | FarbeFrei ].FarbeStop = „rot“.FarbeAchtung = „gelb“.FarbeFrei = „grün“.
oder
Ampelfarbe = „ „. *kann die Werte rot, gelb und grün annehmen*.
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Strukturierte Analyse Datendefinitionen (Syntax-Diagramme im INNOVATOR)
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Beispiel für eine komplexe Datendefinition (einmal mit Schachtelungen und einmal mit fünf zusätzlichen Einzel-Definitionen):
Strukturierte AnalyseDatendefinitionen
Projekt = Projektname + Projektbeginn + Projektende + (Kurzbeschreibung) +{ Teilprojektname + { Taetigkeitsname + {Ressource} + Aufwand + Arbeitsbeginn + [ Arbeitsende | Arbeitsdauer] + (Abhaengigkeit) + [ geplant | begonnen | abgeschlossen ] }}.
Projekt = Projekttitel + {Teilprojekt}.Projekttitel = Projektname + Projektbeginn + Projektende + (Kurzbeschreibung).Teilprojekt = Teilprojektname + {Taetigkeit}.Taetigkeit = Taetigkeitsname + {Ressource} + Aufwand + Arbeitszeit + (Abhaengigkeit) + Zustand.Arbeitszeit = Arbeitsbeginn + [ Arbeitsende | Arbeitsdauer].Abhaengigkeit = " " *hier werden die Vorgaenger- oder auch Nachfolgetaetigkeiten angegeben*.Zustand = [ geplant | begonnen | abgeschlossen ].
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Übung:
Spezifizieren Sie die folgenden verbal beschriebenen oder als Formular dargestellten Datenstrukturen in der BNF-Notation.
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
1) Das abgegebene Gepäck besteht mindestens aus einem oder auch mehreren Gepäckstücken. Jedes Gepäckstück kann mit einem kennzeichnenden Schildchen versehen sein oder auch nicht.
2) Sitzplatzparameter sind: Raucher/Nichtraucher, evtl. Fensterplatz, evtl. Platz am Gang oder evtl. ein bestimmter Platz.
3) Die Reisepapiere bestehen mindestens aus einem Ticket, möglicherweise einer Sitzplatzzuweisung und möglicherweise aus einem Gepäckschein.
4) LIEFER-AUFTRAG Nr. 65 4321 an
Fa. Weissendorf – Prospekte GmBHPostfach 3470233 Stuttgart
Gesamtsumme: 2931,70
Artikelbeschreibung
Menge Einzelpreis Gesamtpreis
Alpenregion 250 5,56 1390Paris 30 13,59 407,70Wettersteingebirge 100 11,34 1134
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Durch die Verwendung von Kommentaren werden zum Teil ungewollt Redundanzen erzeugt, die die Wartung des Systemmodells (Datenflussdiagramme, PSpecs und Data Dictionary) beträchtlich erschweren; fehlerhafte Beispiele:
Strukturierte AnalyseDatendefinitionen
MercedesCarGroup = Mercedes-Benz + Maybach + Smart *als Teil des DaimlerChrysler Konzerns* .
Fehlerprotokoll = Fehlerart + Fehlerort + Fehlerzeit + Fehlerbeschreibung *als Ausgangsdate des Prozesses 3.5.4.1*.
Abstand = “ “ *wird mit der Formel sqrt(sum(sq(diff(y1,y0)),sq(diff(x1,x0)))) berechnet*.
Einige Regeln zur Vermeidung von Redundanz:
Die Spezifikation der Datenverfeinerung gehört zur Datendefinition.
Die Spezifikation der Datenberechnung (z.B. wie sich Datenwerte ergeben) gehört in die Prozess-Spezifikation
Die Spezifikation der Datenverteilung (z.B. welcher Prozess welche Eingangsdaten benötigt) gehört in die Datenflussdiagramme.
Die Spezifikation der Datenbeziehungen untereinander gehört ins Datenmodell (siehe später)
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Übung:
Statt DFD's nimmt man häufig zur Darstellung von Prozessen und Ihren Schnittstellen auch das Interaktionsdiagramm, das zusätzlich noch die zeitl. Reihenfolge (von oben nach unten) zeigt: Die senkrechten Striche verkörpern Sende und Empfangsobjekte, wie z.B. Datenquellen oder auch Prozesse oder Speicher.
Bitte wandeln Sie das gegebene Interaktionsdiagramm um in ein DFD.
Strukturierte AnalyseDatenflußdiagramm
Prozess 1 Prozess 2 Speicher A Speicher B Datenquelle
Zeitachse
Datenfluss x
Datenfluss y
Datenfluss B.b
Datenfluss ADatenfluss z
Datenfluss A.a
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Übung Rezept Pasticcio:
Entwerfen Sie für das nachfolgende Rezept eine strukturierte Analyse mit Kontext-Diagramm, Datenflussdiagramm 0, den erforderlichen Prozess-Spezifikationen und den zugehörigen Datendefinitionen im Data Dictionary.
Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell
Zutaten für 6 Personen:250 g Fusilli4 EL Creme double1 EL Olivenölfür die Sauce:600 g Rinderhackfleisch400 g gewürfelte Tomaten aus der Dose60 g Sardellen aus der Dose125 ml trockener Weißwein2 Knoblauchzehen1 Zwiebel1 rote Paprika2 EL Olivenöl1 EL frisch gehackte PetersilieSalz, Pfefferfür den Belag:300 g Naturjoghurt40 g Parmesan3 Eier1 Prise Muskat
Schneiden Sie die Zwiebel in dünne Streifen und die Paprika in Würfel. Erhitzen Sie das Öl für die Sauce in einer Pfanne und geben Zwiebel und Paprika dazu. Ca. 3 Minuten anbraten und dann den Knoblauch dazu geben. Nach einer Minute das Hackfleisch zufügen und braun werden lassen.
Geben Sie dann die Tomaten und den Wein dazu und lassen alles aufkochen. Lassen Sie das Ganze dann 20 Minuten köcheln, so dass es eindickt. Schneiden Sie die Sardellen klein und fügen sie zusammen mit der Petersilie zur Sauce. Schmecken Sie die Sauce nun ab.
Kochen Sie die Nudeln in einem Topf mit Salzwasser 10 Minuten bissfest (tun Sie auch etwas Olivenöl ins Wasser). Gießen Sie sie ab, geben sie in eine Schüssel und vermengen die Nudeln mit der Creme double.
Verquirlen Sie nun den Joghurt mit den Eiern und dem Muskat für den Belag. Fetten Sie eine Auflaufform mit Olivenöl ein, geben die Hälfte der Nudeln hinein und bedecken sie mit Sauce. Geben Sie dann den Rest Nudeln und den Rest Sauce darauf, gießen den Belag darüber und bestreuen das Ganze mit Parmesan.
Backen Sie das Pasticcio nun bei 190 Grad ca. 25 Minuten.