清朝末年，为了抵御列强的入侵，提出了“师夷长技以制夷”的主张，洋务派将“购置船炮、自制枪炮”作为自强的出路，一批军事工业应运而生。天津机器局是继江南制造总局、金陵机器局、福州船政局之后的又一个大规模官办军事工业，它是一座包括火药武器制造、金属冶炼铸造和船舶修造等功能的大规模联合军工企业，有工人余名；年产火药在50-60万磅之间。西洋机器原本是用于民用实业，如纺织、印刷、陶瓷等业，原理则是利用外力而节省人工劳力，“不外乎机括之牵引，轮齿之相推相压”，而天津机器局的设立却是为了抵御外侮，自强之本。
水运便利促进工业萌芽：交通和军事安全是建设的依据
洋务运动初期，中国军事工业尚处于起步阶段，钢铁工业、煤炭工业、机器工业等相关行业还没有建立，许多原料仍需进口，“炮队所用器械、子弹，尽仿洋式，所需铜、铁、木、煤等各项工料，均来自外国”，而且这些原材料大都非常笨重，在铁路还没有建成的背景之下，水运是最为方便的选择。因此，大型的军工企业设在沿海城市则较为便捷，清政府在早期建立的军工企业，除金陵机器局外，江南制造局和福州船政局都设于沿海城市。
但是，从安全的角度来看，将军工企业布置在沿海城市并非最佳选择，李鸿章在年也意识到沿海军工企业会成为攻击的首要目标：“闽沪津各机器局，逼近海口，原因取材外洋就便起见，设有警变，先须重兵守护，实非稳着。各省筹添制造机器，必须设局于腹地通水之处，海口若有战事后路自制储备，可源源济也。”事实证明确实如此，年，法国就开炮摧毁了马尾船厂，在年八国联军侵华战争中更是以军工企业为目标，盛京机器局、天津机器局和大沽船坞都遭到严重破坏。
天津机器局的选址也应该有防务的考量。可以看到，机器局东局旁有两个练军营，机器局西局旁则是炮台庄，它们不仅保卫重要的军事基地，同时机器局也为其提供武器装备。赫德在《津海关十年报告（-）》中写道：“更有西局子恼人之大炮。凭借上述所有轮番轰击各租界之大炮，连同河对岸暂时得逞之数炮，华人得以由若干角度扫射众多街道及无所设防之地”，机器局东局在八国联军侵华战争中对德军造成巨大损失，机器局西局则对租界内的兵营与司令部不断轰炸，使之损失惨重。由此可见，天津机器局在战争中发挥了重要的军事作用。
同治五年（年）崇厚开始着手天津机器局的组建工作，次年四月，正式设立机器局，定名为：“军火机器总局”。在天津南门外海光寺建造了一座枪炮厂，由英国人司图诺（JamesStewart）监督建造，建有铸铁、锯木、金工、木工等厂。在天津城东十八里的贾家沽设立火药局，即后人所称的“东局”。同治七年（年），从英国采购的以制造火药、铜帽为主的机器陆续到达，淋硝、淋磺、呀药、筛光药等机器配置齐全。至同治九年（）七月，厂房先后落成，机器也安装就绪，计有机器厂一座，火药厂一座，铜帽厂二座，铁厂一座，火药库五座。另外，还建有办公的厅廊，工人宿舍，洋匠住宅等，天津机器局的创建工作基本完成。
光绪十七年（年），为了制造新式长炮弹在东局建设一座炼钢厂，由总工程师司图诺（Stewart）筹划，从英国新南开机器公司购进了成套的西门子马丁炼钢设备以及铸钢炉、轧钢机、起重机等大型机械用具等。年开工兴建，并修筑了天津通往东局的铁路，方便沉重的铁厂设备的运输。第二年正式投产，并铸造六吋口径的小钢炮。光绪二十一年(年)，天津机器局改名为“北洋机器局”。年，八国联军攻陷天津，天津机器局东、西两局均被破坏。
生产设备的引进与输出：从外国进口先进设备，又将先进技术传播给朝鲜
天津机器局的主要产品是军火，因此多数的机器设备是用来生产火药、枪支、炮弹等新式军火及其辅助设备。天津机器局东局是以生产火药为主，有一整套火药制造机器，以及处理硝酸盐和硫酸盐的设备、生产火帽的机器和电动的木工、铁工工具。而天津机器局西局则是以生产枪炮为主，包括制造军火部件和轮船设备等，并为火药厂生产机器和部件。
西局即淮军制造局的机器主要有：造七生脱半后膛炮子锅炉单底力机器全分；造四分五口径后膛六响哈乞开思枪子单底机器锅炉全分；造四分四口径十三响后膛坛者四得马枪子弹机器全分；自行铸配造47密里哈乞炮子器具一副；自行铸配造五六分口径后膛力拂抬枪器具一副；自行铸配造五分径后膛力拂抬枪器具一副；自行铸配前膛抬枪器具一副；轧造各项子料铜皮锅炉康邦机器全分。东局的机器主要有：黑药机器；栗药机器；棉药机器；毛瑟枪子铜帽机器；炮子机器；汽机内通局汽机锅炉。
除了生产军火外，天津机器局还于光绪十四年（年）筹议炼钢厂，年开始建厂，从英国新南关机器公司进口了一套西门子马丁炼钢炉，从葛来可夫蒿尔厂进口了化铜炉，从格力活厂进口了水力压钢机以及七吨起重机和新式车床。这些机器设备在当时都是世界最先进的。两年以后（年）正式生产钢铁。
天津机器局的技术虽然大多源于国外，但是在也对亚洲的其他国家产生影响，为其提供技术支持，销售产品等。年，朝鲜曾派遣工匠赴天津机器局学艺，选取28人于京中，10人于义州，一共38人。天津机器局除了为朝鲜提供学习近代军事工业技术的机会外，还对朝鲜提供物质支持，将天津机器局生产的铜炮、炸药、枪支、弹药等近代军械运往朝鲜。
机器局东局
年，在天津城东贾家沽道设立火药局，地基东西长约米，南北宽约米，并且有一条淤塞不通的旧河道。当局先将河道挖通以便运送物资，将南边的长约米、宽约57米的地块划作洋人工匠的宿舍，南边的另一地块划为砖瓦窑厂的用地，而划定北边的一个地块作为办公之用。建有机器房42座，余间，大烟筒10座，洋匠住房余间，官厅5间，局门更房8间，局北公所余间，有工匠六七百人。外国技师的住宅建于场地南面约一里的河岸上，中国官员的住宅建于场地的北面。住宅所用的砖瓦是天津附近的砖窑烧制的，木料则来自鸭绿江、福建和上海，石灰则是从八十里外运来的。
天津机器局东局内的建筑也是中、西式混合存在，即存在有传统的中国硬山建筑、同时也有完全使用西洋式人字形屋架的砖砌建筑、此外还有屋顶为中式的筒瓦屋顶，而墙体却采用砖砌，转角、门框的线脚也为西式的中西混合式建筑。
机器局西局
天津机器局西局是目前样式雷图档中唯一遗存的关于近代工业建筑的图纸，西局厂区入口位于西侧，厂房围绕天津行宫布置，分别为西机器厂、轧铜厂、前厂、后机器厂、熟铁厂、翻砂厂、锅炉厂和木工厂八个厂。厂区建筑大都采用西式工业建筑样式，这是因为轧铜厂、翻砂厂、机器厂等需要高温作业，因此建筑形式也需要高天窗来散热，而东侧的木工厂则仍为传统建筑样式。
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