东北三省被军阀张作霖给统一后，随着他的势力逐渐增大，张作霖可以控制的范围也越来越广，东北军的规模也越来越大。一直到直奉战争失败，张作霖这才开始对东北军的内部做出相应的调整和改革。而奉军既然有这么大规模的军队，其中也会装备相应规格的武器，关于奉天军队武器的来源基本上有这三种。
第一种就是抢夺敌人的武器，第二种是自己购买武器，最后一种是需要自己生产武器。
前两种获得武器的方法是别的军阀的常见套路，但是第三种在很多人眼中可以说很罕见了。很少有人会想出这种思路来为自己的武器进行供给，这也是张作霖厉害的地方之一，奉天军械厂和东三省兵工厂是中国军械制造的领头羊。
首先从东三省兵工厂的地点选择来看，主要有四个条件：
一是原来的军械厂场地不够大，所以不可以进行扩建，可是大东边门那边就有很好的场地可以进行改造。而这个地方是北京那边管辖的造币厂，在张作霖控制了东北三省之后，这个造币厂就被收录适用于东三省兵工厂的地盘了。
第二点，因为这个地方之前是造币厂，在清理场地的时候工人们发现了很多银条，据计算有几千万元左右，于是这些钱财全部用来兵工厂前期的费用消耗。
第三点，在技术人员这个重要的方面，因为战乱的原因，上海等多地区的兵工厂工人惨遭失业，而张作霖这边兵工厂进行大量招募，给出的薪资条件也非常可观，于是很多人都乐意过来工作。所以在人力方面，东三省兵工厂拥有比别人更大的优势。
第四点，兵工厂在前期的时候是造币厂，所以还是可以利用官银号加工部分铜元，因此在利润方面一小部分让作分红，另外一大部分都用来兵工厂的建设，所以保证了兵工厂的资金来源，为未来的发展做好了良好的基础。
要做好兵工厂，最重要的问题还是在人员和资金这两方面，但是这难不倒张作霖。他想要解决的不光是这两个问题，还有要保证资金的兵器可以长久生产下去，就需要解决一些政治因素。要是政治环境不够稳定的话，依旧是存在非常大的问题，毕竟这个工厂不是一般的食品加工厂或者别的，而是武器这种特殊物件。
所以张作霖选择在自己控制住了东北三省之后创立兵工厂，这样环境一稳定，张作霖就可以放心大胆的制作武器了。
正是这种稳定的局势，东北三省后来的经济发展比别的地区要相对快速一点，尤其是农业的发展，同时这种发展也为兵工厂的经营创造了良好的经济环境。也因为当时中国别的地方十分动乱，所以很多外地人都想来东北这边生活，所以在人力资源方面是十分充足的。
在1921年的时候，张作霖决定在沈阳建立新的兵工厂，第二年四月，新的兵工厂建立完成，起名为东三省兵工厂。之后张作霖决定将奉天军械厂一起加入，而东三省兵工厂也经历了三个时期，分别是初建期、扩建期、转型期。
在1920年的时候机械厂已经准备生产七九式枪弹，同年十月决定生产无烟火药。第二年随着东三省兵工厂建立，奉天省军械工厂的事物交给了丹麦文德公司处理。本来创造枪弹的设备都改成了老枪弹厂，很多重要的区域和设备都安排在院子里。原来的军械厂被设置成为了第一分厂，大东边门外设置第二分厂，被用作专门制造无烟火药，后来改成了药厂。
不光如此，张作霖还专门开设了临时工程处，厂址等一共有七栋厂房，辅助厂房六栋，库房三栋。
兵工厂的规模依旧在不断扩大，1923年，兵工厂还专门增加了枪弹，炮弹这两个厂房，并且增加了一座电机厂，新增了很多设备。随后又将已经存在的两座工厂改成了枪弹厂和炮弹厂。在三年后，两座工厂合并，重新改名为枪弹厂。
1923年，因为一场突发的意外，厂房被河水冲坏了，于是提前使用农牧试验场修建水道。在同年，兵工厂建造了一座电弧炉，这个电弧炉是中国早期的炼钢电炉之一。光是1923年这一年的钢铁产量就高达四十三万吨。
兵工厂后来逐渐成为张作霖的底牌之一。
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