按照李智云的规划，兵工厂被划分为厂部与生产部两大体系。厂部作为大脑与神经中枢，下设设计科、生产科、材料科与总务科，负责统筹管理、规划设计及资源调配；而生产部则是执行操作的双手，下设机修、铸锻、枪械、弹药及手榴弹五大车间，肩负着将图纸化为实物的重任。
上次李智云离开长安时，兵工厂的建筑已完成九成。此番从晋阳归来，映入他眼帘的已是一派截然不同的景象：不仅所有房舍全然竣工，厂区道路也已平整，连最重要的设备都已安装到位，空气中开始回荡着机器运转的初鸣，标志着正式生产已然拉开序幕。
整个兵工厂格局分明，分为办公区、生产区和家属区三大部分。办公区目前仅矗立着一幢朴素的二层办公楼，虽是发号施令之所，却并无奢华之气。生产区则气象恢宏，除了提供核心动力的锅炉房外，五栋高大厂房与三间大型仓库错落有致地排列着。这些厂房虽为砖木结构，却建得极为宽敞坚固，每栋长七十五丈，宽十丈，高一丈五尺，四面开有大量窗户，确保内部光线充足、空气流通。为集约用地，家属区则别出心裁地建起了数十幢三层木制小楼，每楼可容纳六户人家，形成了一个设施相对齐全、自成一体的生活社区。
自晋阳归来的第一日，李智云便迫不及待地前往兵工厂巡视。他径直走向核心区域——生产车间。在一众管事和匠头的簇拥下，巡视从动力之源锅炉房开始。这座方形建筑长宽各八丈，内部空间颇显空旷，中心矗立着一台庞然大物——锅炉。因兵工厂蒸汽需求巨大，此锅炉体积惊人，李智云暗自估量，其规模约与后世的四吨锅炉相当。这是工匠们依据他留下的草图，反复摸索、亲手打造而成，外观固然粗糙，连接处甚至能看到明显的锤锻痕迹，与其记忆中的现代锅炉无法相提并论，但基本的运作原理和功能已大致实现。
锅炉安全是重中之重。当下没有精确的压力表，工匠们便发挥了惊人的智慧，在锅炉上方巧妙安装了一根特制细铁管作为泄压观察口。
“殿下请看，”一位满脸烟灰的老匠人指着那嘶嘶作响的管口解释道，“我等通过观察蒸汽喷出的急缓、聆听声响的锐钝，大致能判断锅内压力的高低。力道太猛、声音太尖，便需及时减小炉火，以防不测。”李智云闻言点头，此法虽显原始，却与后世高压锅的泄压原理异曲同工，体现了工匠们的实践经验。
锅炉产生的蒸汽通过包裹着麻布保温材料的管道，汹涌地输往相邻厂房内的蒸汽轮机。巨大的涡轮在蒸汽推动下开始旋转，动力通过一套笨重但有效的齿轮机构，传至一根横贯厂房、长达五六丈的铁制天轴之上。这根天轴犹如整个动力系统的脊梁，其上每隔两三尺便固定着一个巨大的皮带轮。厂房两侧排列的各种机床，则通过悬垂下来的粗麻织成的皮带与天轴上的轮子相连，从而获得动力。麻制皮带韧性不足，磨损极快，需时常更换。而那些机床——主要是车床、钻床和铣床，多是工匠们利用现有材料自制，主体构架多为硬木，关键部位才镶以铁件，看上去颇为简陋，运行起来吱呀作响，但总算能够运转。其中，用于加工枪管的车床最为关键，未来的枪管镗孔和膛线拉制都指望它了。
这种集中动力系统有一个显著弊端：一旦蒸汽轮机启动，天轴转动，所有连接的机床都必须随之运转，无法单独启停，造成能源和效率的浪费。李智云心中已有蓝图，他已派人寻觅磁铁矿。一旦找到磁铁，再拉制出铜线，便能制造发电机，实现火力发电。届时，电气化将是兵工厂的下一个飞跃。
步入另一栋专门进行精细加工的厂房，景象有所不同。这里没有蒸汽管道的轰鸣，取而代之的是此起彼伏的锉磨声和砂轮机的嗡嗡声。厂房内遍布结实的木制工作台，台上固定着各式虎钳，工匠们正使用自制的锉刀、卡尺等工具，对零件进行精加工。当然，这里也有机床，但多是依靠人力驱动。李智云驻足于一架车床旁，见其动力来自一个直径三尺的木轮，外嵌铁环以增重量，需壮汉持续转动方能驱动车床。
“旋转此轮极耗体力，平均一个时辰便需换人。”陪同的工匠解释道。
铸锻车间里热浪滚滚，火光摇曳。七八只陶制坩埚在焦炭炉上烧得通红，地上杂乱却有序地摆放着石范、泥范和更为先进的砂范。李智云看到一名经验丰富的工匠，用长铁钳稳稳夹起一只坩埚，将耀眼灼热的铁水精准注入准备好的砂型模具中，霎时“嘶嘶”声大作，一股夹杂着特殊气味的蓝烟腾起。待铁水冷却凝固，敲碎砂模，一个粗糙的铸件便呈现出来。车间的另一半区域，则像是放大了数倍的传统铁匠铺，数座炉膛同时燃烧，巨大的铁砧旁，几名赤膊的工匠喊着号子，轮流挥动大锤，在“叮叮当当”的节奏中锻打着烧红的铁坯，火星四溅。由于没有现代焊接技术，所有武器零件都需依靠铸造或锻造一次成型，再经过繁重的打磨、修整，最后进行烤蓝防锈处理。
制造堪用的现代武器，除了工匠的技艺和可用的设备，核心在于材料，尤其是钢材的质量。从汉代起，华夏工匠便陆续发明了块铁渗碳法、炒钢法、灌钢法、百炼钢法，炒铁渗碳法等，其中炒钢工艺一般可炼制锻钢和熟铁，灌钢工艺主要生产含碳较高的刃钢。
此时钢材质量虽远逊后世专用枪钢，但李智云资金有限，无力自建炼钢厂，只能优先确保材料供应稳定，并在实际生产中不断优化工艺。他暗自定下目标：不强求达到二战水平，若能稳定产出一战初期水准的武器，便是巨大的成功。
枪械车间内气氛紧张而有序，工匠们正在不同的工位上忙碌。李智云计划并行生产两种主要枪械：一种是工艺相对简单的滑膛鸟铳（或称霰弹枪），另一种是精度更高但制造也更复杂的线膛来复枪。鸟铳主要由枪管、火药池、燧发枪机、准星和枪托构成，其燧发机构利用燧石击打火砧产生火花引燃火药。而来复枪采用旋转后拉枪机，这种结构属于非自动枪机，原理是通过人力使枪机旋向一边开锁，再向后拉枪机来压缩击针簧和复进簧，并退出弹壳，最后靠复进簧推动枪机向前，推弹入膛并使枪机旋向另一边完成闭锁。二战时德国的毛瑟98，日本的三八大盖，就采取这种手动枪机。
李智云虽然能凭借超越时代的见识画出武器的工作原理示意图，但无法精确绘制每一个零件的细节，更无法给出严格的尺寸公差。这正是他设立设计科的初衷。设计科网罗了十余名前隋旧臣，他们原本负责水利工程勘察设计，精通测量、计算与绘图，功底扎实。天下崩乱，仕途中断，李智云将他们招致麾下，给予用武之地，也算是为乱世保留了人才。这些技术人员与经验丰富的工匠紧密合作，根据李智云提供的原理，反复试制、测量、修改，一步步将模糊的概念转化为可以指导生产的规范图纸。
最后，李智云来到了戒备森严的炸药车间。这里弥漫着硫磺、硝石与其他化学物质的混合气味。当初，李智云离开“娘子军”后，那几名工匠继续研究硝酸甘油炸药，不断地进行试验，改进原料的配比，使炸药的威力越来越大。
这儿除了生产黑火药和硝酸甘油炸药外，也尝试制造威力更强的化学炸药。生产化学炸药需要硫酸作为关键原料，古人很早就会生产硫酸，古代道士用硫酸来炼丹。生产硫酸最古老的方法，是用绿矾（硫酸亚铁晶体）为原料，放在蒸馏釜中煅烧而制得硫酸。所以，古人称硫酸为“绿矾油”。李智云看见，车间角落阴凉处，整齐摆放着数口厚重的陶缸，便是用来盛放这种具有强腐蚀性的浓酸。
手榴弹的制造区则相对独立，工匠们将熟铁锻造成的弹体与加工好的木柄组合，内部填充硝酸甘油炸药，并安装上用黑火药卷制的导火索。
李智云离京这几个月，兵工厂已全力以赴试制出了各类武器的初始样品。他臀伤初愈，便立即组织了实弹测试。然而结果令人沮丧：迫击炮和掷弹筒的炮弹要么无法顺利击发，要么射程极不稳定；来复枪更是故障连连，卡壳、哑火现象频发。唯有结构相对简单的鸟铳和手榴弹，其杀伤效果和可靠性基本达到了他的预期。残酷的现实让李智云彻底清醒：他的兵工厂虽具规模，但基础工艺、材料水平和加工精度都太过落后，整体实力仅相当于后世一个设备简陋的家庭作坊，妄想一步到位生产复杂现代武器，无异于揠苗助长。
他果断调整了策略，立即叫停了来复枪、掷弹筒和迫击炮的批量生产计划，只保留精干的研究小组继续攻关，要求他们吃透技术难点，造出合格样品后再议。同时，决定集中资源，优先扩大鸟铳和手榴弹这两种相对成熟武器的产量。此外，他还增加了一个新的重点生产项目——红衣大炮。这种前装滑膛铁炮，由身管、药室和炮尾构成，结构简单坚固，可发射实心弹、霰弹乃至初级的爆炸弹，虽然射速慢、精度低，但胜在工艺简单、威力可观，用以对付这个时代主要依靠冷兵器的军队，已然是碾压性的存在。李智云明白，一切必须从实际出发，脚踏实地，从最基础、最可靠的武器开始，逐步积累经验、改进技术、培养人才，方能循序渐进地迈向更高层次的军工制造之路。