研发工作刚一开始，便遭遇了诸多难题。在优化炮身结构的试验中，团队多次出现铸造缺陷，要么是空心炮管的壁厚不均匀，导致炮身强度不足，试射时出现变形；要么是炮尾加固设计不合理，承受不住火药爆炸的冲击力，出现裂纹。而在改良火药配方的试验中，问题同样棘手，因各地硫磺的纯度不一，导致每次试验的火药威力都不稳定，有时射程能达到四里，有时却不足二里，根本无法形成稳定的配方。看着一次次失败的试验结果，部分工匠开始心生懈怠。冯衍得知情况后，亲自赶赴研发工坊，与团队成员同吃同住，他没有责备任何人，而是逐一查看试验记录，与工匠们一同分析失败原因，鼓励大家大胆尝试、不要怕犯错。同时，他第一时间奏请萧燊，从国库中调拨一批纯度极高的优质硫磺与铜铁，保障研发原料的质量；又特意邀请国子监的算学博士赶赴工坊，协助团队计算炮身结构的受力数据，优化设计方案。在冯衍的鼓励与支持下，研发团队重新振作精神，继续投入到紧张的试验中。
加装铜制准星与照门，配合简易瞄准方法，精准度大幅提升。研发团队历经两个多月的反复试验，先后修改设计方案上百次，报废的炮身、药室不计其数，终于攻克了一系列核心技术难关，确定了新火炮的最终形制。这款新火炮，炮身采用纯度极高的优质青铜铸造，经过算学博士优化后的结构设计，口径定为三寸，炮长六尺，重量较旧火炮减轻了四成之多，两名兵士便可轻松搬运，极大地提升了战场上的部署灵活性；装填装置采用可拆卸式药室设计，工匠们专门制作了密封的铜制药室，可提前将火药按标准剂量装入其中，使用时只需将药室对准炮尾接口插入、固定，再装入炮弹即可发射，装填效率较旧火炮提升了一倍，两名兵士协同操作，半炷香内便可完成一次装填；火药配方经过数百次试验，最终确定了硫磺、硝石、木炭的精准配比，同时采用提纯后的优质原料，让火药威力提升了三成，试射时射程可达六里，远超旧火炮的三里射程；瞄准装置则采用了铜制准星与照门的组合，准星锋利、照门清晰，兵士可通过两者的配合快速锁定目标，精准度较旧火炮提升了近五成，在六里距离内，十发炮弹可命中八发靶心。
新火炮形制确定后，批量制造又面临原料与工艺两大难题。原料方面，优质青铜与硫磺供应不足，若按旧工艺开采冶炼，难以满足批量制造需求；工艺方面，新火炮对铸造精度要求极高，稍有偏差便会导致炮身开裂、炸膛，现有工匠的铸造工艺难以达标。
针对原料难题，冯衍令统筹署原料司牵头，联合户部，赴山西、云南等地优质矿产产区，督导开采与冶炼。他推行“改良冶炼法”，由工部技师指导矿场工匠，提升铜铁纯度；同时优化硫磺提纯工艺，去除杂质，保障火药原料质量。户部则开辟“原料运输专线”，由驿站与军驿协同，将优质原料快速运往各核心工坊，确保原料供应及时。
针对工艺难题，研发团队中的工匠李墨，提出“分段铸造、精准拼接”工艺：将炮身分为炮口、炮身、炮尾三段铸造，每段单独打磨精准后，再进行拼接，既降低了铸造难度，又提升了炮身精度。冯衍立即推广此工艺，组织工匠开展专项培训，由李墨亲自授课，提升全体工匠的铸造水平。同时，统筹署制定《火炮铸造工艺规范》，明确各环节的技术标准与操作流程，要求工匠严格遵循。
为验证新工艺的可行性，团队先进行小批量试造。首批试造十门新火炮，经测试，全部符合设计标准，无一门出现工艺缺陷。试造成功后，冯衍下令各核心工坊全面推行新工艺，启动批量制造。萧燊听闻新火炮试造成功，亲赴京师核心工坊视察，见新火炮体型轻便、设计精巧，当场下令进行实弹测试。
实弹测试中，新火炮在六里之外精准击中靶心，炮身稳定无晃动，装填快速高效。萧燊龙颜大悦，赐新火炮名为“神威炮”，下旨加快批量制造进度，力争三月内造出千门，优先配备九边重镇边军。
“神威炮”试造成功后，批量制造工作全面启动。冯衍主导建立“标准化批量制造体系”，从原料入库、工匠分工、铸造加工到成品验收，每一个环节都制定严格的规范流程，确保每一门“神威炮”的质量都符合标准。
原料入库环节，统筹署验收司安排专人，对每一批入库的铜铁、硫磺等原料进行严格检测，采用“抽样化验”与“外观检查”相结合的方式，不合格原料一律退回，严禁流入制造环节。工匠分工环节，实行“专人专岗、流水作业”，将铸造、打磨、拼接、装填装置安装等工序拆分，每位工匠专注于一道工序，提升制造效率与精度。
铸造加工环节，严格遵循《火炮铸造工艺规范》，统筹署派遣技术督导员，驻各工坊全程监督，及时纠正工匠的不规范操作。对铸造过程中