В 1610 г. был составлен еще один, т. н. Сигизмундов план Пушечного двора. Он интересен тем, что в центре Двора там изображены не два «литейных амбара», а одна «литейная печь». Кроме того, на плане присутствует помещение, на котором написано «Приказ» – т. е. канцелярия Пушечного двора. Именно этот план взял за основу А. М. Васнецов при своей реконструкции внешнего вида этой мануфактуры, которая изображена на его известной акварели, хранящейся ныне в Музее истории Москвы.
Организация работ в этой мануфактуре до середины XVII в. была довольно проста: каждый мастер со своим подсобным персоналом изготовлял свою отдельную работу. При литье больших пушек учеников было много. Так, при отливке пушечными мастерами Мартьяном Осиповым и Яковом Осиповым пушек «Новый Перс» и «Новый Троил» с ними работал 31 ученик. Технология литья пушек чем-то напоминала литье колоколов. Ныне довольно трудно определить предпочтения каждого мастера в рецептуре бронзы. Некоторые обобщенные данные приведены в монографии Н. Н. Рубцова «История литейного дела в СССР», который, проанализировав архивные сведения и исследования специалистов-металлургов, считает, что во второй половине XVI в. соотношение олова к меди в бронзовых пушках, изготовленных русскими литейщиками, составляло 7–10 % олова к 90–93 % меди. Известны случаи (правда, уже в XVII в.), когда мастера экспериментировали с добавлением к бронзе еще железа и чугуна в целях удешевления пушечного металла. Однако затем было экспериментально установлено, что подобные орудия будут иметь необходимые боевые качества, если присадка чугуна к бронзе составляет не более 10 %. Такая пушка выдерживала до 2000 выстрелов. Но в целом эти эксперименты были признаны неудачными, и изготовители пушек вернулись к проверенной временем рецептуре.
Руководил литейным производством особый орган государственного управления, который назывался Пушкарский приказ. Первое упоминание о нем относится к 1577 г. Впоследствии вплоть до конца XVII в. именно в стенах этого приказа формировались и осуществлялись наиболее масштабные оборонные проекты, связанные с использованием «высоких технологий» своего времени – артиллерии, фортификации, устройства засечных полос и пр. Артиллерийская область в управлении отечественной обороны выделилась не сразу. До 1577 г. вопросами литья пушек (и колоколов) ведал Пушкарский стол Разрядного приказа – еще одного более старого органа управления XVI в., занимавшегося в большей степени вопросами комплектования армии и ее перевооружением.
Когда Пушкарский приказ выделился в самостоятельную структуру, в числе его сотрудников числились: один боярин (руководитель) и два дьяка (управляющие столами). Таких столов сначала два. Один отвечал за изготовление пушек и колоколов в Москве и, буде надобно, в других городах, а второй занимался вопросами формирования «крепостного наряда» – т. е. строительства, вооружения и обеспечения всем необходимым строящихся крепостей. Впоследствии сфера управления Пушкарского приказа была расширена. Как сообщает немецкий путешественник Адам Олеарий в своих «Записках о путешествии в Россию», относящихся ко второй половине XVII в., «Пушкарский приказ, которому подведомственны все, кому приходится заниматься орудийным и колокольным литьем и вообще военными вооружениями. Таковы литейщики, кузнецы, точильщики сабель; пушкари, мушкетёры, мастера ружейные и пистолетные; не только суд и расправа, но и выдача жалованья им производятся здесь. Начальником здесь, на место безбожного Петра Тихоновича, поставлен боярин князь Юрий Алексеевич Долгорукой».
Не следует думать, что под началом всего трех человек находилось управление столь важным для государства производством. Дьякам, которые возглавляли столы, требовались, в свою очередь помощники – подъячие, а тем целый отряд чиновников поменьше рангом – стряпчих. Многочисленные распоряжения этой гвардии бюрократов предавали бумаге и скрепляли печатями писцы. Чтобы разместить где-то такое количество управленцев, требовалось дать им «в приказ» какое-то здание. Пушкарский приказ несколько раз менял свое месторасположение, однако в силу своей значимости для обороны государства в рассматриваемое время он, судя по всему, находился на Ивановской площади в Кремле, вместе с Разрядным, Стрелецким приказами и Оружейной палатой.
Под началом Пушкарского приказа находилось еще несколько мануфактур, обеспечивавших производство вооружений и боеприпасов. Среди них можно назвать т. н. «Ствольную мельницу» – первый в России специализированный завод по производству стрелкового оружия, построенный в 1648 г. на берегу Яузы, особый Гранатный двор, располагавшийся у Никитских ворот в Москве и специализировавшийся на изготовлении снарядов к пушкам и пороховом производстве.