Le développement des systèmes de supervision permet d'obtenir une image de plus en plus précise de l'état de fonctionnement d'un processus en fournissant une quantité importante d'informations. En contrepartie, cette masse d'informations rend la surveillance plus complexe. Il s'avère alors indispensable de rendre les procédures de surveillance automatiques. Ces procédures doivent être capables d'appréhender les dysfonctionnements du processus mais également les défaillances du système d'instrumentation de manière à éliminer les mesures erronées, avant que leurs effets ne soient néfastes. Dans le premier chapitre de ce mémoire les concepts fondamentaux et les principales approches du diagnostic sont présentés afin de définir le cadre général de nos travaux. Dans le second chapitre, le problème de la localisation de défauts à base de redondance analytique est abordé. À partir de l'analyse des avantages et inconvénients de méthodes classiques, des améliorations et des nouvelles méthodes, utilisant par exemple des concepts flous ou encore l'arithmétique des intervalles, sont proposées. Le troisième chapitre est consacré au placement de capteurs en vue de la surveillance. Tout d'abord différents critères de performance d'un système d'instrumentation sont définis. Certains de ces critères sont utilisés par la suite pour l'élaboration d'une méthode originale de placement de capteurs. Cette méthode à pour objet de définir l'instrumentation la moins couteuse répondant à un cahier des charges décrivant les performances à atteindre pour la surveillance. Une application réalisée dans le cadre d'une collaboration avec la communauté urbaine du grand Nancy fait l'objet du quatrième chapitre. Cette application concerne la surveillance du réseau de distribution d'eau potable de l'agglomération nancéienne. Nous avons élaboré pour ce réseau d'eau une procédure de surveillance à base de redondance analytique, que nous avons exploité pour développer un logiciel d'aide à la surveillance.