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LIMS實驗室系統(tǒng)同其他領(lǐng)域的信息管理系統(tǒng)一樣，伴隨著計算機硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的發(fā)展而不斷推陳出新，從20世紀60年開始，歷經(jīng)起源、發(fā)展、商品化三個階段，LIMS實驗室系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段：
 

1）集中式結(jié)構(gòu)
20世界60年代末至80年代的LIMS都屬于此類結(jié)構(gòu)。這類LIMS采用IBM大型機或者DEC超小型機為中央主機，星形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通過RS232連接多臺終端或者通過DEC小型機采集儀器數(shù)據(jù)。這一時期的LIMS的主要功能有：儀器控制、數(shù)據(jù)采集和處理、結(jié)果的打印和輸出。
 

2）兩層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層/數(shù)據(jù)層
是20世界60年代末至80年代的主流。由于個人計算機和局域網(wǎng)技術(shù)的日益普及，基于客戶機/服務(wù)器分布式架構(gòu)體系的LIMS應(yīng)運產(chǎn)生。這個時期的商品以多用戶、多任務(wù)小型機為主。主要功能能加了系統(tǒng)管理、工作計劃安排、數(shù)理統(tǒng)計分析、圖形軟件、狀態(tài)跟蹤、審計、儀器管理等方面的功能，并能與ERP（企業(yè)資源計劃）軟件MRP（制造資源計劃）軟件集成。
 

3）三層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層/業(yè)務(wù)層/數(shù)據(jù)層
20世紀90年代以來，隨著市場競爭的加劇，商業(yè)規(guī)則常常需要發(fā)生更改，應(yīng)此用戶需要對程序代碼進行修改并重新編譯以符合新的商業(yè)需求，但由于業(yè)務(wù)層（商業(yè)規(guī)則）反映了實驗室及所在企業(yè)和機構(gòu)的實際操作流程和管理需要，在LIMS實驗室系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實施過程中往往代價也是較為昂貴的部分-需要消耗大量的人力和物力。與之并行的一個問題是LIMS系統(tǒng)供應(yīng)商需要對其代碼進行修改以體現(xiàn)最新的IT技術(shù)。在兩層結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用層（技術(shù)層）和業(yè)務(wù)層（商業(yè)規(guī)則）被編譯在一起，不能夠分離，上面的兩種修改在實際操作中往往很難實現(xiàn)的，這一方面阻止了用戶升級到最新技術(shù)，從而喪失了跟上IT發(fā)展潮流的機會，另一方面也使LIMS喪失了與實際需要相符合的機會。

在這種情況下LIMS實驗室系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了采用應(yīng)用層/業(yè)務(wù)層/數(shù)據(jù)層完全獨立的三層結(jié)構(gòu)的LIMS應(yīng)用層，亦稱為技術(shù)層（the technology tier），用于LIMS與操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及其他軟件工具之間的交互。業(yè)務(wù)層，亦稱為商業(yè)規(guī)則層（the busssinessrules tier），決定LIMS對不同情形的響應(yīng)，例如在出報告前進行最終產(chǎn)品的校核和批準等，數(shù)據(jù)層（the database tier），用于信息的保存。在這種三層結(jié)構(gòu)的LIMS中，每個層面的維護都是獨立分離的。