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要建设一支强大的海军，舰队必不可少，配套的造船厂和修船厂必不可少，清廷这时对曾国藩和曾纪泽基本上是一再放权。为了招商引资，曾纪泽专门在上海设立了招商引资局，将股份制引入中国，启动的第一个项目就是成立江南制造局。上海当时是远东商贸中心，不到三个月，招商引资工作已经基本完成，清廷拨款五十万两，造船厂的总启动资金达到两百万两白银。
曾纪泽的费用还算充足，而造船厂涉及的利益又十分重要，故这一次官府在船厂的股份将占到百分之五十一，其余股份中，将有百分之四十分配给民间资本。另外还有百分之九的股份，曾纪泽决定用其作为土地改革的试验品，这部分股份将面向苏州府农村的中小地主发放，交易原则是：土地换股份，然后再把土地租给农民。
办船厂的机器，曾纪泽原计划让容闳再联络驻美国的办事处，为船厂购置相关的机器，但他很快意识到，自己并没有那么多的时间来等待：依照目前战争的形势，太平天国也有可能连1864年6月也撑不到就完蛋，那将是一个重大的历史转折点，曾纪泽必须在此之前，让江南制造局的造船厂投入生产运营，为他的淮扬水师源源不断制造舰船，维修军舰。
这时，李鸿章建议曾纪泽：“我们可以就近在上海收购一家设备齐全的外商工厂，尽快投入转产就可以开工。”
“我也考察过，上海这座东方第一大港，其船舶修造业十分繁荣，有英国人杜拉普经营的新船坞、莫海德经营的董家渡船坞、霍金斯开设的立祥安顺船厂、包义德开办的祥生船厂，以及美商旗记铁厂等十余家船厂。”曾纪泽点点头，说：“你去务色合适的收购对象。”
“应该没问题。”李鸿章说，上海的船舶市场又是有限的，面对如此激烈的竞争态势，本就有几家船厂无意继续经营下去，有意出售。
五天后，李鸿章经过实地考察，再三精挑细选之后，最终选定了旗记铁厂。他向曾纪泽汇报说：“大公子，旗记铁厂位于虹口租界内，号称洋泾浜外国工厂中机器最大者，现在经营困难，我和老板谈了一下，六万两银子就可以买下这座旗记铁厂，其中包括价值两万两的铜、铁等材料。除此之外，旗记铁厂总工程师和8名外藉机械师，以及60多名铁厂工人都愿意继续留下工作，工钱不变。”
“这家铁厂我听说过。”曾纪泽对李鸿章说：“你干得不错。不过旗记铁厂位于美租界内，厂中工匠繁多，屡与洋人发生口角生事。为了能不断的扩大规模和修造轮船，既需要发展余地的地界，也必须择一滨江处。我们可以将铁厂所有设备搬到了城南高昌庙滨临黄浦江的地方，重新修建厂房。”
“大公子考虑得周到。”李鸿章道。
曾纪泽办江南制造局这样的大事，虽然是经过了朝廷的允许，但作为曾国藩的直属下属，以及他信赖的儿子，曾纪泽极力支持曾国藩的首肯和支持。他向曾国藩写家书，力陈其国利害，希望能得到老爹的支持。
曾纪泽在此信中很清楚的阐明了自己办洋务的思，其一：即军火工厂除造军火之外，必须造民用产品。其二：中国人的智慧并不逊于西人，只要能铲除封闭隔绝，对外开放，必能创造性的发展而超过西人。其三，私人投资实业的资本主义发展趋势，已是天下大势，不可逆转。
曾纪泽在给曾国藩的信中写道：“机器制造一事，为今日御侮之资，自强之末。抑儿尤所陈者：洋机器于耕织、刷印、陶埴诸器皆能制造，有裨民生日用，原不专为军火所设，妙在借水火之力，以省人物之劳费，仍不外乎机括之牵引，轮凿之相推相压，一动而全体俱动，其形象固显然可见，基与法亦确然可解。惟其先华洋隔绝，虽中土机巧之士，莫由凿空而谈，逮其久风气渐开，凡人心智慧之同，且将自发其覆。儿料数十年，中国富农大贾，必有仿造机器制作自求利益者，官法无从为之区别。”
此时曾国藩对洋枪洋炮观念有了很大改变，他自己也在安庆开办了安庆军械所，对曾纪泽在上海开办江南制造局很支持，他跟朝廷又争取了五十万两白银的拨款，作为建厂资金。
经过一个月的努力，江南制造局的船厂在大上海的黄浦江畔破土动工，曾纪泽将这家新生的近代化企业命名为“江南制造总局”。
按照曾纪泽审定的设计方案，江南制造总局的厂房建设非常庞大，东、西、北三面环为高墙，正门两人侧以木栅栏围之。进门中央为公务厅，东设案房、画图房、总库房；迤北为生铁厂、木工厂；北设大火器厂、汽锤厂、轮船器机锅炉厂；迤西设炮厂、炮弹厂、水雷厂、炼钢厂，西为汽机厂，西北为熟铁厂。局门外至黄浦江边是一大片空地，有直道通往码头。直道东为长达99米的泥船坞和造船厂，西为木栈。
江南制造局规模之宏大，所设车间类别之多种样，在亚洲都是首屈一指的，
曾纪泽还为江南制造局挖了一些杰出人才，比如徐寿。
当初在安庆军械所时，曾国藩就命徐寿，仿制一艘蒸汽船。徐寿接受了自制轮船的任务，与吴嘉廉及次子徐建寅等人协作，制造轮船的关键是创制蒸汽动力机，但当时国内还没有成功的经验可以借鉴，任务非常之艰难。
但徐寿硬是从《博物新编》、《海国图志》中找到了有关轮船制造的原及工艺知识，并到安庆江边察看外轮的行驶情况，并上船观察和测绘轮机的动作和主要部件。
在收集了一系列的制造轮船的资料后，经过了三个月的努力，徐寿等人用原始的手工方法，制造出了中国第一台蒸汽机。只是未及将蒸汽机装入船上试行时，徐寿便被曾纪泽召到了上海。
此番曾纪泽在上海建造船厂，自然便要徐寿来主持大局。徐寿当即表示愿意，兴奋道：“蒸汽机轮船最核心的部件就是里面的蒸汽动力机，这个我已经摸透了他的原，下一步要做的只是将蒸汽气动力机将上木船，匹配运行就大功告成了。”
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