数理院的工厂不仅仅是要生产火器，还要生产火药。院士王徵精通机械，他虽然只是举人，但是在机械方面，数理院的学者没有一个人比得上他。王徵帮忙改进了配置火药的工艺，他发明了转桶捣碾法、碾磨法和捣磨法：
转桶捣碾法，其法是在一个装有转轴的大桶内装进药料和几个小铜球，然后转动大桶，桶内铜球随之转动，搅拌药料，制成火药，每个时辰可以制造二百七十斤火药成品。然后将其摊放在湿布上，挤压成火药饼，再切成药粒，供枪炮使用。
碾磨法，其法是先选择细密石料制成石磨，安装在工厂内。制造火药时，先将药料集中在碾石之下，然后转动石磨，将药料碾磨与拌和。最初用驴拉石磨，后来用水力转动石磨，产量和质量也随着动力的增大而提高。
捣磨法，是由捣磨机完成的。这种机器是组装而成的，每台机器有六个撵臼，配六根杵，由一个曲柄连动右边的凸形飞轮，用一个圆筒形轴，与飞轮做垂直连接，轴与木杵接触。使用时利用风力转动飞轮，带动轴筒一起转动，轴筒拉动木杵，捣磨臼中药料，制成混合火药。
王徵研究的这三种制药方法，在同等人力的使用下极大地提高了产量。火药制成后还要进行多道加工，才能得到有效保护和保证运输中的安全。首先要用王徵研发的水压式机器将火药压成坚固而均匀的药块，使之具有一定的密实性和几何形状。其次要用机械式造粒缸，将火药块制成大小均匀的火药粒分别筛选出适用于不同火器的火药粒。然后再将筛过的火药粒放在烘干室里烘干，使火药保持良好待用的干燥状态。
各种款式的火枪需要的火药配比都是不同的，这一部分就由擅长化学药品的徐光启来负责。北直隶地区永平府也就是后世的唐山，地下煤层深厚，品质优良。朱由校已经下命令让数理院的人员去找煤矿，找到了就开凿矿井，采煤补贴工业。
朱由校看着眼前的热火朝天开工的工厂，他开始思考更深层次的东西。为什么工业革命不是在中国爆发？后世的学者有很多人做出了回答，比如说传统中国只有工艺而没有科学、中国人依赖经验而不重视实验、中国劳动人口过多因而不需要机器、科举制度禁锢了知识分子的思想、儒家传统轻视科技、中国缺乏发明专利及科技知识被官方垄断等理由。也许这些说法都有一定的道理，但是朱由校觉得最大的问题还是在于没有需求。
传统中国只有工艺而没有科学，这个说法未免太荒谬了，工艺和科学之间的因果关系错综复杂，两者不应该分割开来。欧洲长期处于战国时代，互相打来打去。远洋航行、远距离贸易、欧洲国与国之间的竞争和热兵器战争所需要面对的各种挑战和现实问题，迫使欧洲人必须进行精密准确的观测、量度和实验，这很可能是西方科学革命的真正起源。
定时器是一个很好的例子。时钟对于明朝人来说不过是一种收藏品，但对跨越大洋的欧洲人来说，定时器却是他们用来鉴定船只在海洋中正确位置的仪器，因此必须非常准确，不容有丝毫差错。但定时器的演进与后来牛顿力学和微积分数学的发展有莫大关系。望远镜是另外一个例子。望远镜是远洋航行不可或缺的，但经改良的望远镜也让欧洲人能够观测月亮和行星，推动天文学的发展，导致伽利略的重要发现。在欧洲诸国之间的战争中，双方火炮的准确度是决定胜负的关键，因此有需要发展几何、三角和微积分等数学，来计算在不同仰角下炮弹的弹道和射程，但这些数学又可以用在其他科学领域上。
在明朝也有科学的曙光，以徐光启为代表，有一批经世致用的士大夫学习西方的科学和数学。中国有自然科学，但是不像同时期的欧洲那样开始偏重实验方法。明朝的学者主张利用西方的数学来解决天文历法上的问题。可惜统治者在解决天文历法问题之后没有对数学提出更高的热情，中国的数学与科学也就停滞不前了。
中国商业的发展也没有成功倒逼工业革命。根据大臣们的奏疏和六部提供的原始材料，朱由校可以判断出江南是中国原始工业化水平最高的地区，现在的江南甚至可以说是全世界最繁荣最富裕的地区。江南棉纺织业、丝织业、碾米业、酿酒业、榨油业、服装业及印刷业都有相当大的规模。江南的轻工业的重要性几乎与农业相当。
相比之下，江南的重工业却微不足道，没有什么重要发展。除了一些小规模的采煤业外，江南基本上没有煤铁行业。工具制造业还是继续生产传统的简单手工工具。隆庆开关以后，造船业有些发展，但江南所造的海船主要是沿海航运的沙船，最大的不过三四百吨。而同时期的欧洲，比如说英国的重工业发展速度极快，煤铁行业迅速的崛起。
江南的工业结构出现这种情况，主要原因是重工业需要消耗大量能源和材料，而轻工业却是能源和材料的低消耗者。中国虽然拥有丰富的煤矿，但大部分在北方。江南本身的煤炭资源非常贫乏，附近省份如两湖、江西和安徽等地的产煤量也不大，除去本地之用以外，可输往江南的煤炭极其有限，而且价格昂贵。江南一带有一些小型的铁矿和铜矿，但因为缺乏燃料在明朝没有开采。江南工具制造业和造船业所用的铁，主要来自昂贵的进口铁和废铁的再利用。
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