按照李智云的规划，兵工厂分为厂部和生产部两部分，厂部下设设计科、生产科、材料科、总务科等，生产部下设机修车间、铸锻车间、枪械车间，弹药车间、手榴弹车间等。
李智云上次离开长安时，兵工厂的建筑施工已经完成了百分之九十，等他从晋阳回来，不仅房屋建筑早已完工，设备都已安装完成，开始了正式生产。
兵工厂内分为办公区，生产区和家属区三大部分。办公区内目前只盖了一幢两层的办公楼，生产区除了锅炉房外，还盖了五栋厂房和三间仓库。厂房虽然都是砖木结构，但都很宽敞高大。每栋厂房长七十五丈，宽十丈，高一丈五尺，四面墙上都开了门窗，通风和照明良好。为了节约用地，家属区建了几十幢三层木制小楼，每幢楼内可住六户人家。
李智云从晋阳回来后的第一天，就去兵工厂参观和巡视。他首先去的当然是生产车间，在一众随从的陪同下，他先从锅炉房看起。锅炉房是一座方形建筑，长宽各八丈，里面安装了一台锅炉。由于兵工厂所需蒸气量很大，这座锅炉也很大，李智云估计与后世的四吨锅炉差不多。这座锅炉是工匠们根据他绘制的图纸制造的，十分粗糙简陋，其复杂与精密程度与后世的锅炉根本无法相提并论，但原理和功能相差不多。
锅炉最主要的一点是保证安全，由于没有压力表，无法知道容器内蒸气压力是否过大，从而避免锅炉爆炸。工匠们很聪明，安装了一根细铁管，根据容器内喷射出蒸汽的力道和声音的大小，来判断里面压力的高低，有点类似于后世的高压锅。
锅炉产生的蒸汽经过管道通往旁边厂房内的蒸汽轮机，驱动涡轮机旋转，然后将动力传输给一根长达五六丈的铁棒。铁棒上每隔两三尺就安装一只轮子，各种机床就安装在两旁，通过皮带传动装置，将轮子上的动力传输给机床，从而驱动机床运转。
由于没有橡胶，皮带是用粗麻织成的，很不耐磨，所以耗损率很高。至于机床，都是工匠们自制的，有车床，钻床和铣床，很是简陋，大部分部件都是木制的，勉强能用。其中车床最为重要，钻枪管和开膛线都要靠它了。
依靠蒸汽做动力，最大的缺点就是一旦涡轮机旋转，输出了动力，所有的机床都要跟着运转，不能想开就开，想停就停。李智云已经派人去寻找磁铁矿了，一旦找到了磁铁，再将铜材拉丝成线，有了磁铁和铜线，他就可以制造发电机了，用火力发力。有了电，下一步兵工厂就要实现电气化。
李智云来到了另一栋厂房，这栋厂房里有许多木制的工作台，上面安装着老虎台，还有砂轮机什么的，工匠们还造出了锉刀，老虎钳，卡尺等工具。当然，这儿也有许多机床，但这些机床都是手动的。
一些工匠正在工作。他走到一台车床旁边观看，这台车床的动力是一只直径三尺的木头轮子，木轮外面套上了铁制的加重轮，由一人转动轮子带动车床轮盘旋转。陪同的工匠介绍道：“旋转这只轮子很费力气，平均一个时辰就要更换一个人。”
他又来到了铸锻车间，这儿摆放着七八只坩埚，地上还有许多模范，有石范，泥范和砂范等。古代的铸造方法有石型铸造；陶范铸造，也就是泥型铸造；铁范铸造，也就是金属型铸造；此外还有失蜡铸造和砂型铸造等。
他看见一名工匠用铁钳将坩埚中熔化的铁水端过来，注入到砂型模范中，铁水让砂模发出了“嘶嘶”的声响，还冒出了一丝丝蓝色的烟尘，等铁水冷却后，铸件就成形了。车间的另外一半，就像是个大铁匠铺，有好几座炉膛，还有铁砧，铁锤等。几名工匠正在“叮噹叮噹”地锻打铁件，这是在进行锻造。由于没有电焊，所有的武器零件都是一次成型，或是铸造，或是锻造，成形后经过打磨，最后烤蓝。
制造现代武器，除了要工匠，设备外，还得有材料，其中最主要的就是钢材。从汉代起，古人就学会了炼钢，主要有块铁渗碳法，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。
虽然这时候钢材的质量远远比不上后世专用的枪钢，可李智云现在资金有限，不可能开设炼钢厂炼出好钢，只能凑合着使用。好在他也不追求生产出的武器质量太优良，只要能达到一战时的水平，他就心满意足了。
接着，李智云又来到枪械车间，许多工匠正在这儿忙着造枪。枪支一般分为两种，一种是滑膛枪，俗称鸟铳，也叫献弹枪。另一种是线膛枪，也叫来腹枪。
李智云打算两种枪支都生产，鸟铳由枪管，火药池，枪机，准星，枪柄等构成，枪机采用隧发式，就是在击锤的钳口上夹一块燧石，传火孔边设有一击砧，射击时，扣动扳机，在弹簧的作用下，将燧石重重地打在火门边的击砧上，冒出火星，引燃火药击发。
来腹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。二战时德国的矛瑟98，日本的三八大盖，就采取这种手动枪机。
李智云虽然画出了各种武器的图纸，但也只是示意图，并不是每个零件都画了出来。因为，有些零件他压根儿不知道是啥样子，至于每个零件的具体尺寸，他更是无从知晓。所以，他在厂部设置了设计科，专门从事武器的设计工作。设计科的那十几个人，都是隋朝旧臣，他们以前是负责河道修缮工程的，对测量、绘图等很是内行。大隋覆亡后，天下大乱，到处都在打仗，朝廷也不需要他们修理河道，所以，他们就丢了饭碗。李智云把他们找来，让他们画图纸。他打算等大唐统一后，再让这些人回去干老本行，这也算是为国家保留了一批人才。
设计科的人根据他提供的武器原理，与工匠们一起研究，制作出每一个零件，反复试验，合格后再将尺寸固定下来，绘制成图纸。
最后，李智云来到了炸药车间。炸药车间生产炸药和手榴弹。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。
除了生产黑色炸药和硝酸甘油炸药外，这儿还生产威力更大的化学炸药。生产化学炸药最重要的原料是硫酸，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，车间墙角摆放着五六口农家腌菜用的陶缸，那就是用来盛放硫酸的。
至于手榴弹，制造出来的是木柄手榴弹，弹体是用熟铁锻打而成的，导伙索装黑火药作导爆药。
李智云离开长安的这几个月，兵工厂将各种武器的样品都制造出来了。他屁股上的伤好后，立即带人进行试验。可试验结果却令他十分失望，迫击炮和掷弹筒根本没法将炮弹打出去，不知是炮弹的原因还是其他原因。来腹枪也故障连连，无法进行正常的射击。只有鸟铳和手榴弹的效果符合他的期望值，而这两种武器的工艺相对简单，所以取得了令人满意的结果。
直到此时，李智云才明白过来，他的兵工厂虽然规模不小，但机器和工艺太落后了，只相当于后世家庭作坊的水平，想要现在就生产工艺较复杂的武器是不现实的，只有从生产最古老的火器开始，循序渐进，一边改进机器，一边提高工艺，再逐步向生产现代化的武器过渡。
于是，他叫停了来腹枪、掷弹简和迫击炮的生产，只保留了三个研究小组，等他们研究出合格样品后，再小批量生产。
除了生产鸟铳和手榴弹外，李智云还让兵工厂生产红衣大炮。这种炮由身管、药室、炮尾等部分构成，炮筒为铁制滑膛，弹药前装，可发射石弹，铁弹和爆炸弹等，它与鸟铳一样，工艺比较简单，虽然与现代火炮相比很落后，但用来对付没有任何火器、只装备冷兵器的军队，还是绰绰有余的。