LIMS實驗室系統同其他領域的信息管理系統一樣，伴隨著計算機硬件、軟件和網絡技術等的發展而不斷推陳出新，從20世紀60年開始，歷經起源、發展、商品化三個階段，LIMS實驗室系統的結構也經歷了三個主要發展階段：
1）集中式結構
20世界60年代末至80年代的LIMS都屬于此類結構。這類LIMS采用IBM大型機或者DEC超小型機為中央主機，星形網絡拓撲結構，通過RS232連接多臺終端或者通過DEC小型機采集儀器數據。這一時期的LIMS的主要功能有：儀器控制、數據采集和處理、結果的打印和輸出。
2）兩層結構：應用層/數據層
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技術的日益普及，基于客戶機/服務器分布式架構體系的LIMS應運產生。這個時期的商品以多用戶、多任務小型機為主。主要功能能加了系統管理、工作計劃安排、數理統計分析、圖形軟件、狀態跟蹤、審計、儀器管理等方面的功能，并能與ERP（企業資源計劃）軟件MRP（制造資源計劃）軟件集成。
3）三層結構：應用層/業務層/數據層
20世紀90年代以來，隨著市場競爭的加劇，商業規則常常需要發生更改，應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需求，但由于業務層（商業規則）反映了實驗室及所在企業和機構的實際操作流程和管理需要，在LIMS實驗室系統的結構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系統供應商需要對其代碼進行修改以體現最新的IT技術。在兩層結構中，應用層（技術層）和業務層（商業規則）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的，這一方面阻止了用戶升級到最新技術，從而喪失了跟上IT發展潮流的機會，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實驗室系統的結構出現了采用應用層/業務層/數據層完全獨立的三層結構的LIMS應用層，亦稱為技術層（the technology tier），用于LIMS與操作系統、網絡及其他軟件工具之間的交互。業務層，亦稱為商業規則層（the busssinessrules tier），決定LIMS對不同情形的響應，例如在出報告前進行最終產品的校核和批準等，數據層（the database tier），用于信息的保存。在這種三層結構的LIMS中，每個層面的維護都是獨立分離的。
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