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中国自清末起尤其是第二次鸦片战争以后，多次与列强签订丧权辱国条约，国势日衰。为情势所逼，又鉴于日本明治维新之改革，国人中有识之士无不希望立新，使国势强大。于是清政府中涌现出一批主张效法西洋的洋务“新政”（亦称国光新政）人物，以“自强”、“富国”为标榜，采用外国的方法以图自强，其代表人物是：曾国藩、李鸿章、张之洞、左宗棠等人，习称洋务派，其中以李鸿章为首。
 咸丰十年（1860年）清政府采纳洋务派建议，开办近代军事工业。李鸿章时署两江总督，首先开办江南机器制造总局等，并建议各省亦开办机器局等近代军事工业，同时还派遣留学生到国外学习技术。以后又采取官督商办方式办各种企业。江南制造局（亦称上海机器局）的机器是曾国藩派容闳从美国购来的，该局是由李鸿章购买的上海虹口美商旅社铁工厂与清政府原有的两个洋炮局组建而成的，这是清末官办使用机器生产的第一座军事工厂，用来制造枪炮、子弹、火药等。同治六年（1867年）又在天津开办军事工厂，当时是崇厚任三口通商大臣。三口通商大臣系“总理事务衙门”（中央办理洋务外交而设立）所设置，驻天津，管理天津、牛庄（营口）、登州（后改为烟台）等地通商交涉事务。同治九年（1870年）因通商事务扩大，改为北洋通商大臣（简称北洋大臣），办理有关外交、海防、官税及官办军事工业各项事务，管理直隶（今河北省）、山东、奉天（今辽宁）三省通商、交涉事务，由直隶总督兼任。
崇厚（1826年-1893年）字地山，满族，镶黄旗人，举人出身，是个昏庸无能、丧权辱国的官僚。咸丰十年底（1861年初）任三口通商大臣，同治九年（1870年）天津教案（俗称望海楼教案）发生后，他无能解决，清政府派直隶总督曾国藩来解决天津教案问题，因曾国藩旋调两江总督，复调李鸿章为直隶总督兼北洋大臣到此办理教案事，崇厚则赴法国道歉。李鸿章到任后接办了天津机器局，调上海机器局负责人沈葆靖作为津局总办，至光绪八年生产军火（如火药、炮弹、枪弹、水雷等）的能力大为提高。
 天津机器局最初于同治六年（1867年）四月在海光寺设立，次年二月中旬天津机器局又在天津河东贾家沽勘定地址建设分局，后称东局，海光寺则称西局，不久废。东局长3380英尺、宽1720英尺。是年七月天津机器局东局建筑完工，包括机器房12座290多间、洋匠房160余间、官厅5间、局门更房（打更巡夜）8间、局北公所130间。开工九个月已铸造450磅铜炸炮12尊，东局子旁又设“水师学堂”，遂把该地地名称东局。“东局子”是天津人的口头语。
1900年八国联军入侵天津时，侵略军用炮火摧毁了这所东局机器局和水师学堂，东局废址作为法国侵略军的兵营。1940年为日军占领，1945年日本投降后，该地又成美国军队驻地。直至解放，始为人民所有。
在东局筹备期间，直隶练兵急需劈山炮和开花炮。若等待东局建成后制造，缓不济急。祟厚提出在天津设专局制造，经清廷批准。祟厚委任英国人戈登、薄郎等购机建局。1867年9月，在天津城南海光寺动工兴建西局(亦称南局)，这是军火机器总局的一个分局，局内设铸铁、锯木、金工、木工4厂，雇用当地工人50余名，l 868年，西局开工生产，铸造出450磅子重铜炸炮，还制造出炮车和炮架。西局还承担东局的修配任务，到东局建成时，西局已铸造炮位、轮船机器零件等7000余件。
李鸿章上任不久，撤换了总办密妥士，任命湖北补用道沈保靖为总办。撤销了西局，把西局的铸铁厂并到东局，并对东局进行扩建。新购进三套洋药碾，新建了三所碾药厂，对原有淋硝、磨磺、烧炭等制造问也增添了设备，扩大制造能力，以适应新旧四个药厂的生产。经过扩建，黑色火药日产提高到900余公斤。这一时期，还兴建了铸铁、熟铁、锯木等厂和新机器房，并在蒲口购地59亩，新建火药库三座。
l875年(光绪元年)，增添了火药生产品种，新建了饼药厂房，购置了制造饼药机器，试制成供后膛钢炮炮弹装用的六角藕形饼药，同时购进了制造林明敦后膛枪和枪弹机器，把原来的机器房分出一半改建成枪厂。至1878年制造出林明敦枪520支，后因造价过高停止生产。另把铜帽厂分出一半改建成枪弹厂，并新建了锵水、轧制铜板和配造拉火厂房。1876年5月，设立电气水雷局，制造海防需要的各种水雷，并培养制造和使用水雷的技术人员。 自李鸿章接办天津机器局后，几经扩建，品种和产量不断增多。到1877年，产品有：黑色火药、饼药、铜帽、林明敦枪、枪弹、前膛炮弹、后膛镀铅来福炮弹、各式拉火、各式水雷。还生产锵水，轧制铜片和制造机器。 由于天津机器局生产不断发展，北京神机营和朝鲜国先后派送员工到局学习制造军火技术，为此机器局专门建立了习艺厂和朝鲜馆。 1881年，天津机器局开始仿制棉药，经过两年时间，仿制成功。为形成生产能力，新建厂房30余间和棉药库一座。1887年，新建栗色火药厂，由外籍工程师约士设计，司图诺负责安装，建有汽炉房、汽机房、分磨房、压药房、筛药房、分药房等厂房。 为制造海军使用的新式长钢炮炮弹，经李鸿章电请清政府驻英大使，从英国聘请技术人员和购进机器设备。1891年，从英国葛来可力夫工厂购进铸钢机一套，并从格林活厂购进水压机、10吨起重机和车床等设备。1893年，又从英国新南关机器公司购进西门子马丁炼钢炉全套设备，筹建炼钢厂。1895年开始出钢，并铸造钢质炮弹，至l 896年，年产炮弹达1200发。1896年，还建立无烟药广，试造无烟药。 北洋大臣王文韶，因见天津机器局规模扩大，品种增多，供应各方军火，单以“天津”命名不能反映它的面目，1896年1月27日，经奏准改名北洋机器局。
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