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19世纪60年代，在西方列强侵略和农民起义的双重打击下，清政府中的洋务派以“求强”、“求富”的思想为指导，创办了一批军事工业和民用企业，掀起了一场为时30多年的洋务运动。洋务派早期创办的军事工业偏重于大型枪炮厂和造船厂，如曾国藩创办的安庆军械所、李鸿章创办的江南制造总局、左宗棠创办的福州船政局等。70年代后，各省有洋务思想的督抚也在各省建立中小型机器局，山东机器局就是在这种情况下创办的。它是山东境内第一家初步具有资本主义性质的近代工厂，也是晚清军事工业中办得较为成功的一个。
一、目的
山东机器局的创办者是当时山东巡抚丁宝桢。丁宝桢，字稚璜，贵州平远人。1863年至1876年任山东按察使、巡抚。他曾随同僧格林沁镇压过宋景诗起义，协同李鸿章围剿过捻军。在镇压农民起义的过程中，丁宝桢深刻地认识到洋枪洋炮的巨大威力。他在给清政府的奏折中写到：“伏思臣于同治年间在东省会剿捻匪，亲历行间。所用东淮各军，多以洋枪洋炮纵横攻击，其摧坚破敌，虽发捻各股匪动以数十万计，每遇交锋，我军枪炮所及，莫不披靡，直、东两省遂收聚歼之功”。由此可见，镇压农民起义是促成山东机器局创办的一个原因。
山东机器局创办的最主要目的还是为了抵御外侮。19世纪70年代，正是中国边疆危机频发时期。1870年，“天津教案”爆发，多艘外**舰闯入烟台示威，中外关系顿显紧张。山东作为海防前哨，对此更为敏感。丁宝桢一方面向清政府密请在山东沿海各要地屯兵设防，一方面力主整顿水师。他认为以前没有外患时，山东水师的作用仅仅是护送行旅，防止盗贼，情形尚可支撑。现在列强不断挑衅，必须把整顿水师当作第一要务。整顿水师需要新式武器，丁宝桢敏锐地感到设局自制新式武器的迫切性，他说：“火ya、炮子二种，在军中尤为紧要之物”。
1874年，日本兵犯台湾。清政府对此极为震惊，同时也更清楚地认识到中国海防的落后。随后总理衙门提出了加强海防的六条事宜，并向各地督抚征求意见。丁宝桢就此指出，上海、福建的机器局应加强对洋枪、火器的制造，调动一切力量，想尽办法，以师夷之长。具体到山东，则以“修筑炮台与安设制造药丸及修理枪炮之机器两事为先务”。创办山东机器局已提到日程上来。
1875年，英国以“马嘉理事件”为借口，向中国提出众多的侵犯我国主权的要求，并以武力相威胁。在中英谈判期间，有多艘外国兵船以“避暑”为名闯入烟台。丁宝桢一面加强沿海防务，一面向清政府密陈军情，要求创办机器局，并保举徐建寅负责此事。经过他的多方努力，1875年10月，山东机器局开始筹建。
二、筹建
在山东机器局的筹建过程中，丁宝桢是从选人才、择厂址两方面开始着手的。丁宝桢非常重视人才的选用。几年来他一直在本省及外省中留心寻访精通机器之人，先后被他罗致来的重要人才有张荫桓、薛福辰、徐建寅、曾昭吉等。张荫桓，广东人，熟悉洋务，调到山东后，丁宝桢派他到天津访求制造之法，他在天津遍查机器局章程，带回山东作为参考。薛福辰是著名的洋务派谋士薛福成的堂兄，时任山东济东泰武临道道员，心思精密，精于洋务，而且精强廉正，购机器时能够做到洞晓利弊，督工时能够做到严明有法，被委任为山东机器局会办。徐建寅是著名科学家徐寿之子，曾在江南制造局工作，精通英文与西学，且于化学、机器、枪炮、军火素有讲求，对中外形势尤为熟悉。调往山东机器局后，躬自创造，多有建树，其技艺一人足抵洋匠数名，被委任为山东机器局总办。曾昭吉原为候选州判，此人虽不善言谈，但对于各外洋机器，却能虽未见而“冥心独造”。在机器局中实际上担任了枪炮制造工程师的角色。
以上四人均为当时不可多得之才，丁宝桢成功地创办山东机器局在很大程度上依赖于他们的帮助。也正是因为有了这几位出类拔萃的人才，山东机器局没有雇佣一名洋人，这在当时清政府所创办的军事工业中是不多见的。不仅如此，丁宝桢还主张将来一切建厂、备办机器以及制造等事项，不准雇募外洋工匠一人。这样一方面避免了既要用洋人之长，又要防洋人从中掣肘的尴尬，还节省了支付洋人的高昂工资。
丁宝桢在山东机器局的厂址选择上也颇费心思。起初，他打算设局于莱州，以便就近筹备海防。后来，又打算设局于潍县、昌邑之间的白浪河。但是，经过反复权衡，最后决定设厂于济南北郊的洛口镇附近。这样做优点有三：一是从安全方面考虑，厂址设于内地，不为外人所注意，万一有外敌入侵，仍可闭关自造，不致受制于人。二是从资源方面考虑，济南附近的章丘、长山等县煤、铁等矿产丰富，民间久经开采，可供机器局使用，即使在闭关之时，也不致立时坐困。三是从交通方面考虑，厂址北靠黄河，南靠小清河，将来军火制造有余，运往外省时易于运输。有了以上三方面的优势，丁宝桢认为山东机器局选址济南是“最得地势”。
选定人员、厂址后，山东机器局开始大张旗鼓地进行创办。由于用人得当，选地适宜，山东机器局的基建工作颇为顺利。1875年秋，丁宝桢首先派人在洛口附近买民地300亩，并组织人购买木石杂料，开窑造砖。当年冬即建成工务堂1座，供委员、司事人办公、休息。至1876年秋，已将机器厂、生铁厂、熟铁厂、木样房、画图房、物料房、东西厢、文案厅、工匠住房大小10余座房屋全部建成。其火ya各厂，如提硝房、蒸磺房、炭房以及碾炭房、碾硫房、碾硝房、合药房、碾药房、碎药房、压药房、成粒房、药房、光药房、烘药房、装箱房，也次第完工。各厂烟囱大小10余座，高自40丈至90丈不等，亦一并告竣。在建厂同时，1876年初，丁宝桢又派徐建寅赴上海购买外洋机器物料，并招募各色熟练手工匠。为了加快建厂速度，丁宝桢特地从福建调来“万年青”号轮船1艘，专门运输机器物料。在多方努力下，山东机器局全厂于1876年建成，为期不到1年，并在建成当年投入生产。
三、经营
山东机器局从1875年开始创办，到1911年清政府覆灭，历时37年。在此期间，它虽曾一度缓办，但总的趋势是不断发展的。
丁宝桢在创办山东机器局时，本想军火、枪炮同时生产，但因经费难筹，再加上丁宝桢同李鸿章剿杀捻军时意见不合，两人宿怨较深，李鸿章对此事多方掣肘，山东机器局创建伊始只好先生产军火——“子药”。直到1879年，周恒祺任山东巡抚后才开始生产铜帽、铅丸、枪子、地雷和一些简单的器械。截至1892年，山东机器局累计生产火ya151.1万磅，子弹3.6万粒。至于枪炮生产，由于经费和技术的限制，一直未形成规模，始终处于小批量试制的阶段。
山东机器局所生产的军火，全部由清政府调拨给各地驻军使用。首先供应山东军队，如登荣水师、烟台练军。在生产有余时，向其他各省调拨。1877年，丁宝桢调任四川总督后，经清廷批准，由四川省给山东机器局解决一部分经费，山东机器局供给四川一部分军火。这样，山东机器局可借此补充经费，四川所用的军火取自内地，较之购自洋商又可节省许多资金，一举两得。1880年，清政府命令山东调拨一部分军火支援吉林，结果从机器局运去火ya3万斤，铜帽6万粒。
山东机器局经费主要由山东省自筹。建厂伊始，丁宝桢认为创办机器局是为了增强海防，其经费应从北洋海军经费中支取，但由于李鸿章的阻扰，丁宝桢只得在给清廷的奏折中写道：“设立机器制造局，系地方应办之事，与海防无涉。天津、上海各处向系归地方专办，此项经费似于北洋拨款无关……自当另行筹拨”。丁宝桢筹办机器局时，用银18.68万两。其中，藩库拨银9.4万两，粮道库拨银72，800两，用临清关税银2万两。丁宝桢调离山东后，文格修建火ya库、章丘煤矿及生产备料、支付工人工资用银3.6398万两。常年经费按章每月向藩库领银3000两，不足时随时奏明添拨。山东机器局创办于洋务运动时期，具有明显的资本主义性质。从该局工人招募情况来看，设局初期，约有工人250人。其中，熟练技工多由江浙、直隶选来，学徒大多在当地雇用。他们都是可以自由出卖劳动力的劳动者，资本主义的雇佣关系已较明显。从成本回收上看，虽然其产品大多为清军所无偿调用，但也少量核付成本费。1881年，机器局收回成本费14352两，占总收入的34％，这在当时已是较高的回收率。
山东机器局的发展也不是一帆风顺的。1875年，中国边疆危机严重，沿海形势紧张，山东机器局在丁宝桢的主持下创办。1876年丁宝桢调离山东，山东机器局在文格主持下继续发展，这是其顺利发展时期。1882年6月，任道镕接任山东巡抚，当时，国内形势相对稳定，与列强关系相对缓和，再加上清政府财政紧张，他一上任，便对机器局的生产规模大加压缩。山东机器局进入缓慢发展时期。当时，凡不急需的器具，一概停止生产，只留下洋火ya、铜帽、铅丸三种进行制造。局中委员、司事、工匠也是择要员酌情留下。经过压缩，山东机器局的生产规模大幅度下降。任道镕任山东巡抚一年半后，由陈士杰接任。这时，法国扩大了对越战争，中法矛盾激化，军火生产的重要性再次显现出来。山东机器局“陆续添购黑铅六万斤、白铅二千斤、黄铜皮二千斤、紫铜皮二千斤”，生产有所回升。中法战争爆发后，机器局派人到上海购买原料，逐渐恢复了生产。1894年，甲午中日战争爆发，急需大量军火。在这种情况下，山东巡抚李秉衡大抓山东机器局的军火生产。山东机器局制造的军火数倍于平日，进入较快的发展阶段。甲午战败后，为加强海防，抵御外敌再次入侵，李秉衡决心扩建山东机器局。他花费了2年时间，用银12万两，进口了能制造抬枪、毛瑟枪的机器60余种，建成了炮厂、枪子厂、翻砂厂、熟铁厂、轧钢厂、火ya厂等，使其规模扩大了2／3。
袁世凯接任山东巡抚后，也曾对山东机器局进行扩充。他派专人到湖南、湖北考察各枪炮制造局，了解其方法及制造事宜，并预备添设无烟火ya及磺强水等厂。
周馥任山东巡抚后，为了使机器局能制造当时普遍使用的小口径毛瑟枪，于1904年向德国瑞记洋行订购42件机器及全套修理设备。这些机器安装后，每日可造子弹六七千粒。直到清朝灭亡，山东机器局一直保持着较好的发展势头。
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