太原兵工廠和瀋陽兵工廠及漢陽兵工廠，是民國史上的三大兵工廠。閻錫山能夠統治山西達38年之久，與太原兵工廠爲其製造兵器彈藥，進而招兵買馬，擴大勢力有直接關係。
一、閻督軍缺乏彈藥萌生自造軍火之會
閻錫山參加辛亥革命成功後，由清軍86標標統 (相當於團長)一躍而爲山西大都督，獨攬大權。1914年5月，閻被袁世凱委任爲同武將軍，1916年被委任爲山西督軍。1917年，閻錫山出席北京督軍團會議時，曾參觀陸軍部國產武器試射比賽，見現場試射的漢陽兵工廠所制的槍炮精良，遂萌生自造軍火的念頭。同年，閻將晉軍擴編爲4個混成旅，計有12個步兵團、2個騎兵團、4個炮兵營、1個機槍營，裝備各種槍1萬餘支，機關槍數十挺，山野炮數十門，這些武器年久失修，尤其缺乏槍彈，打仗時才下發少數子彈給部隊，士兵所挎的子彈帶大半部是空的，而進口武器彈藥則爲北京政府所不允。在是時軍閥派系林立、你爭我奪的情勢之下，要保住地盤，鞏固統治，首先必須籌建火藥廠和槍彈廠。
二、由機器局到山西陸軍修械所
早在1898年(光緒二十四年)，山西巡撫胡聘之受張之洞搞洋務建立漢陽兵工廠的影響，就在太原小北門(拱極門)外柏樹園千佛寺廟地建了廠房22間，命名爲機器局，設備簡陋，又缺工匠，只能修理戈矛、馬刀、來複槍、小炮等件，後從天津等地聘來一批工匠，比較複雜的廢舊兵器也能修配如新。及至1912年(民國初年)，閻錫山委派留學英國的定襄人李蒙淑(陶庵)爲機器局局長，略加擴充規模，但仍無製造機器的能力。閻錫山怕遭袁世凱猜忌而被剷除，遂於1914年(民國3年 7月)將機器局改爲山西陸軍修械所。
太原機器局舊址
三、由修械所到山西軍人工藝實習廠
袁世凱死後，閻錫山一掃以前顧慮，大膽進行改革，擴充軍備。爲解決資金問題，閻在修械所內增設了銅元局，用鑄造銅幣所得的鉅額收入，擴建了廠房，添置了機器，並從天津等地招募回機械技工，職工增至五六百人。後因修械所附設之銅元局，兩者同在一處辦公、生產，而管理體制不明確，屢生矛盾，閻錫山遂於1920年3月下命將修械所和銅元局合併，改稱爲山西軍人工藝實習廠。
山西軍人工藝實習廠上設總辦，由晉軍第一旅旅長商震兼，李蒙淑任廠長，下設三個科，其中第二科分工專管制造火藥和槍彈，科長洪中(後離晉任南京國民政府兵工署署長)，1921年，實習廠從上海高昌廟所設的陸軍部國營軍器工廠訂購回子彈機一套，日產子彈1萬粒。後經太原育才機器廠仿造了子彈機，產量翻了一番。日產2萬粒，可以製造六五步槍、七九步槍和衝鋒槍的子彈，此乃山西製造軍備之開始。
在製造槍彈成功的同時，又開始研製手擲彈，彈體分鐵皮與鑄鐵兩種，經過多次實驗和戰場的實踐，木柄鑄鐵手擲彈彈體可以爆裂成數十粒乃至上百粒彈片，殺傷力大，成爲山西造軍火中的名牌，最高日產達1萬多顆。南京和瀋陽兵工廠均仿製，公認山西研製的手榴彈威力大。
1923年7月，山西軍人工藝實習廠再度改組，將下設三個科所屬的生產車間均改爲廠，並新設置了槍彈廠、炸彈廠、炮彈廠、無炯藥廠、炸藥廠、制酸廠。另外，閻錫山還在太原東山成立了獨立的黑藥廠和壓藥廠。隨着槍彈、炸彈和炮彈的產量日增，火藥生產趕不上需要，除白色起爆炸藥外，還生產了皮克林酸炸藥，爲降低成本，又研製生產了鉛粉炸藥，但在實用中出現爆炸不良等現象。1924年，山西軍人工藝實習廠廠長李蒙淑和分管制造火藥、槍彈的科長洪中從歐洲考察歸來，欲仿製硝胺炸藥，成本低廉，閻錫山責成洪中承包試製，洪中索要每磅工料費八角，較皮克林酸炸藥省一半。在閻錫山正考慮進一步壓價時，在日本帝國大學學化工的張愷畢業歸來，閻讓張愷試製，成功後每磅成本不及三角。閻大喜，並將此炸藥命名爲愷字炸藥。1926年，閻將制酸廠、無煙藥廠、炸藥廠從山西軍人工藝實習廠劃分出來，和黑藥廠、壓藥廠合併改組爲獨立的太原火藥廠，委張愷爲廠長，曹煥文爲工程師。不僅火藥產量提高了，還先後研製成速燃火煙藥，解決了大量生產迫擊炮彈所需的拋射藥，以及引信定時慢藥。
四、大原兵工廠正式成立
愷字炸藥的試製成功，促進了炸彈、炮彈的大量生產，山西軍人工藝實習廠組織越滾越大。這本是閻四次擴軍備戰的結果，但他生性多疑，怕尾大不掉，於是於1927年(民國16年)1月改山西軍人工藝實習廠爲太原兵工廠。太原兵工廠從未設廠長，下設工務、覈計、檢驗、稽查四處，其中工務處事權最多最大，管轄着大炮、炮彈、步槍、衝鋒槍、機關槍、炸彈、壓藥、雙用引信等17個廠、所、室，由閻錫山的內親張書田任處長、剮處長爲趙甲榮和劉篤恭。工務處的工作和其他三個處的工作一樣，事無大小，均直接向閻請示彙報，閻錫山是沒有廠長名份的太原兵工廠真正的廠長，把軍火生產掌管得非常自如。
太原兵工廠的成立，不僅僅是個廠名的改變，而是標誌着山西軍火生產由輕武器向重武器的迅猛發展。爲兵工生產服務的太原育才機器廠(廠長劉篤恭)和太原育才鍊鋼廠(廠長鄭永錫)已於前一年(1926年)建成投產，前者爲兵工各廠仿造或設計製造各種專用機器裝備，後者爲製造軍火提供工具鋼、模具鋼等各種特殊鋼材。是時，太原兵工廠和火藥廠共有設備3800部，職工1.5萬人，其規模與全國最大的漢陽兵工廠、瀋陽兵工廠相媲美。1928年8月，蔣介石爲削弱別人壯大自己，以北伐已經勝利爲由召開編造會議搞假裁軍，閻錫山投蔣所好，復改兵工廠爲山西軍人工藝實習廠，以僞對假，而內部組織仍舊，軍火生產有增無減。從1928年至1930年問，兵工廠的月產量爲：輕重炮35門，迫擊炮100門，步槍3000支，機槍15挺，衝鋒槍900支，炮彈1.5萬發，迫擊炮彈9000發，子彈420萬發。閻錫山依靠這些武器裝備，使晉軍發展爲30萬人的兵力，並有餘力高價出售武器給李宗仁、馬鴻逵、馬步芳等外省軍閥。
五、中原大戰敗此，兵工廠改組降格
1930年發動的蔣、閻、馮中原大戰歷時半年，以蔣介石獲勝而告終。閻錫山下野避居大連。蔣介石責成張學良統一節制晉、綏兩省軍政事宜，決定編遣晉綏軍，太原兵工廠和火藥廠的職工也遭到同樣命運，軍火生產停止。兩廠於1931年4月改組合併爲太原修械所，郭鳳朝任所長，副所長爲董登山和曹煥文，原有的1.5萬名職工裁減爲1800名，只作一些軍械修配和民品生產。
1931年“9·18”事變後，在全國人民一致要求抗日的形勢下，蔣介石和閻錫山握手言歡。1932年3月，閻錫山復由蔣介石任命爲太原綏靖公署主任，重掌文武實權，將太原修械所一分爲二，即將其中原兵工廠部分改爲壬申(是年爲壬申年)製造廠，郭鳳朝任廠長;原火藥厂部分改爲壬申化學廠，連子孝任廠長。兩廠職工恢復到5000人。另將太原育才機器廠和太原育才鍊鋼廠合併爲太原育才鍊鋼機器廠，廠長劉篤恭。原兵工廠的設備原封不動地劃歸壬申製造廠後，爲避免蔣介石懷疑，將炮廠與水壓機廠合稱壬申第一廠炮彈和炸彈兩廠合稱壬申第二廠，步槍廠改稱壬申第三廠，槍彈廠改稱壬申第四廠，機關槍廠與熔鍊等四廠合稱壬申第五廠，衝鋒槍廠改稱壬申第六廠。總稱爲壬申製造廠的組織與原兵工廠並無實質上的不同，只是加大了民用產品的生產。
六、改官辦爲“民營”劃歸西北實業公司管轄
太原兵工廠和火藥廠及太原育才鍊鋼機器廠等廠，雖經多次改組，但始終由閻錫山的山西省政府或太原綏靖公署財政撥款並直接領導管理，不容置疑屬官辦性質，早已爲蔣介石所凱覦。一旦南京蔣政權要收歸“國有”，閻錫山則無法拒絕，若順手移交又非閻錫山所願。爲從根本上免除被接管合併的風險，閻錫山於1934年9月將上述各廠劃歸西北實業公司管轄，因而西北實業公司是屬於新成立的山西公營事業董事會領導的民營企業，歸其管轄的這些工廠在一夜之間就變成了民辦工廠，其實僅僅是改變了一下廠名：
1、壬申一廠改稱爲西北機車廠，廠長劉以仁(義 [山〕)。
2、壬申二廠改稱爲西北農工器具廠，廠長先後爲張志貞(子固)、趙甲榮、趙逢冬。
3、壬申三廠改稱爲西北鐵工廠，廠長閻樹鬆(茂丞)。
4、壬申四廠改稱爲西北熔化廠，廠長先後爲周維戈(豈垣)、李應方。
5、壬申五廠改稱爲西北鑄造廠，廠長先後爲趙逢冬(筱三)、李梅雨。
6、壬申六廠改稱爲西北機械廠，廠長先後爲郭鳳朝(仲陽)、張朝霖。
7、壬申水壓機廠改稱爲西北水壓機廠，廠長郭履中(蹈甫)。
8、壬申化學工廠改稱爲西北化學廠，廠長先後爲連思孝(慕盧)、曹煥文。
9、太原汽車修理廠改稱爲西北汽車修理廠，廠長姜富春(壽亭)。
10、壬申電汽廠改稱爲西北電汽廠，廠長爲何啓昌(之柬)。
11、太原育才鍊鋼機器廠改稱爲西北育才鍊鋼機器廠，廠長劉篤恭(治平)、李梅雨。
原統管上述前6個壬申分廠的壬申製造廠總廠隨之撤銷，新組建了西北實業公司機器廠管理處統管上述11個工廠，處長由太原綏靖公署軍械處處長周維翰(桂庭)兼任，副處長委西北育才鍊鋼機器廠廠長劉篤恭和西北機械廠廠長郭鳳朝兼任。但這個機器廠管理處並非西北實業公司的一個職能處室，而是一個獨立的經濟實體，統一領導管理、協調這11個工廠的生產、財務、營銷和人事等事宜，它一方面承攬同蒲鐵路和西北鍊鋼廠的建設工程，一方面逐漸恢復車火生產。
1936年10月，因日本軍國主義的侵略擴張，西北實業公司又撤銷了機器廠管理廠，組建了西北製造廠，全面恢復軍火生產，由閻的妻侄、時任西北實業公司協理之一的張書田(子紳)任西北製造廠總廠總辦，趙逢冬任會辦。該廠實際上是兵工廠的恢復與擴大，如由原火藥廠改組的西北化學廠從德國進口了新設備，擴充爲新廠和舊廠(即今晉安化工廠和新華化工：廠的前身)。西北製造廠總廠統一管理下列18個分廠：
1、西北製造廠第一廠(槍彈廠)，廠長先後爲李梅雨、李應方。
2、西北製造廠第二廠(電焊廠)，廠長王文耀。
3、西北製造廠第三廠(機車廠)，廠長先後爲李亞晉(克強)、胡啓陳(迪齊)。
4、西北製造廠第四廠(鉚鍋廠)，廠長於邑菊(紫卿)。
5、西北製造廠第五廠(水壓機廠)，廠長劉遵閔 (孝儒)。
6、西北製造廠第六廠(山炮廠)，廠長王寶善(楚卿)。
7、西北製造廠第七廠(工具廠)，廠長黃仲勳。
8、西北製造廠第八廠(機器修現廠)，廠長王嘉弼 ( 襄)。
9、西北製造廠第九廠(火工廠)，廠長先後爲劉天仲(福卿)、白雲彰(卓齋)。
10、西北製造廠第十廠(槍廠)，廠長胡啓陳。
11、西北製造廠第十一廠(火藥廠)，廠長陳鐵夫。
12、西北製造廠第十二廠(木工廠)，廠長張宗倘 (希拭)。
13、西北製造廠第十三廠(鑄造廠)，廠長張子貞 (子固)。
14、西北製造廠第十四廠(鐵工廠)，廠長蔚嘉漢 (宿津)。
15、西北製造廠第十五廠(育才機器廠)，廠長先後爲楊震鼎(寶珊)、李梅雨(佔五)。
16、西北製造廠第十六廠(衝鋒槍廠)，廠長先後爲張朝霖(雨田)、白殿麟。
17、西北製造廠第十七廠(汽車修配廠)，廠長姜富春(壽亭)。
18、西北製造廠第十八廠(育才鍊鋼廠)，廠長李梅雨(兼)。
七、西北製造廠被日軍掠奪一空
至1937年“七·七”事變前，以上各廠共右職工： 7000多人。日軍進犯山西后，敵機頻繁轟炸，各廠無法進行生產。閻錫山派西北製造廠總辦張書田策劃搬遷，緊急搶運設備往後方川陝等地，直到11月8日日軍佔領太原前，只運走小型機牀1000餘部、動力電機 200餘部等，僅佔西北製造廠18個分廠全部財產的 2%，其餘設備悉數落入敵手。日軍將其中較好的設備 4000餘部(臺)和西北鍊鋼廠煉焦部提煉汽油的設備及設在左雲縣的育才煉油廠設備拆卸裝箱，運往日本的東京、大阪和僞滿的瀋陽、大連，利用這些設備組織生產軍火和軍用物資，以戰養戰。至此，閻錫山經營20多年、幾經改組發展爲宏大的太原兵工廠不復存在。
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